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軟骨に対するメカニカルストレスは、軟骨細胞の基質代謝に重要な働きをしている。過度のストレスは基質の産生、維持に必須であり、過度のストレスは基質代謝が損なわれ、、変形性関節症の誘因となりうる。本研究では、圧力ストレスの軟骨細胞代謝に対する影響を検討するために、ヒト軟骨細胞様細胞を用いて圧負荷の程度と各種細胞外基質の発現との関連を検討した。
TypeII型コラーゲンmRNAは1-50Mpaの圧負荷後、発現が亢進し、特に10-50Mpaの圧負荷後に亢進が著しかった。プロテオグリカンコア蛋白mRNAは、1Mpaの圧負荷後発現が強く亢進したが、50Mpaでは、抑制されていた。^<35>S-sulfate取り込みによるプロテオグリカン代謝は、プロテオグリカン蛋白mRNAの発現と一致して1Mpaの圧負荷後亢進し、10-50Mpaの圧負荷後は、抑制されていた。
われわれは軟骨細胞に対する圧力ストレスが軟骨代謝を亢進させるサイトカインのmRNAの発現を変動させること、軟骨細胞が過度の圧力ストレスに反応してHSP70を発現することを報告してきた。本研究ではさらに、圧力ストレスが軟骨細胞外基質のmRNAの発現を変動させることを明らかにした。また、プロテオグリカンでは、蛋白レベルでも同様の変動を認めた。これらの結果は、圧力ストレスがサイトカインの発現を変動させて軟骨細胞代謝に重要な影響を与えていることを示している。
HSP70が亢進する50Mpaの圧負荷後は、TypeII型コラーゲンの発現が亢進し、その際プロテオグリカンの発現が抑制され、1Mpaの圧負荷では、プロテオグリカンの発現が亢進した。このことは、圧力ストレスの程度により軟骨細胞外基質の質的な変化が生じる可能性を示しており、軟骨変性の病態を考える上で重要である。
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