ヒト軟骨細胞のメカニカルストレスに関連した細胞内情報伝達機構-ストレスの多寡と細胞内情報伝達転換機構-

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10470415
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 窪木 拓男 岡山大学, 歯学部・附属病院, 講師 (00225195)
• 研究分担者: 服部 高子 岡山大学, 歯学部, 助手 (00228488) ; 滝川 正春 岡山大学, 歯学部, 教授 (20112063)
• キーワード: 軟骨細胞 / 機械的負荷 / 軟骨破壊因子 / プロテオグリカン / 周期的負荷 / マトリックスメタロプロテアーゼ

研究概要

本研究では軟骨細胞にフレクサーセルを用いて周期的伸展負荷を加え,メカニカルストレスが軟骨基質の合成,あるいは軟骨破壊因子および成長因子の遺伝子発現に及ぼす影響について検討した。
1. HCS-2/8細胞において15kPaおよび5kPaのどちらの負荷でもDNA合成能,タンパク合成能およびコラーゲン合成能は高頻度のストレスによって有意に低下した。
2. HCS-2/8細胞において細胞層のウロン酸量はどちらの負荷でも高頻度のストレスによって有意に減少したが。さらに,HCS-2/8細胞に15kPaの高頻度のストレスを加えると,プロデオグリカン合成は経時的に減少したのに対し,低頻度のストレスでは,負荷後初期にプロテオグリカン合成がわずかに減少したがその後はほとんど変化しなかった。
3. HCS-2/8細胞において経時的に硫酸化プロテオグリカン量を測定すると,培養上清中にMMPインヒビターを添加すると,ストレス負荷後の[^<35>S]硫酸化プロテオグリカンの減少が抑制された。
4. 軟骨破壊因子の遺伝子発現におよぼす影響
IL-1,MMP-2mRNAについては,どちらの負荷群においても負荷後早期に一時的な増加しか認められなかったが,MMP-9mRNAの発現は,15kPa負荷群では24時間まで増加し続けた。
5. 5kPa負荷群ではMMP-2,MMP-9の産生はともにストレスの影響をほとんど受けなかったが,15kPa負荷群では潜在型および活性型MMP-9さらには潜在型MMP-2の産生が対照群と比較して明らかに増加した。
6. HCS-2/8細胞に15kPaのストレスを高頻度の条件で負荷を加えた場合,NO産生は有意に上昇した。

研究成果

• [文献書誌] 藤澤拓生,服部高子,滝川正春 他: "軟骨細胞の基質合成におけるメカニカルストレスの影響" 日本骨代謝学会雑誌;第16回日本骨代謝学会抄録号. 16. 109 (1998)
• [文献書誌] 藤澤拓生,服部高子,窪木拓男,滝川正春 他: "軟骨細胞の細胞外基質の合成と分解におよぼす周期的メカニカルストレスの影響" 歯科基礎医学会雑誌. 第40巻抄録集. 124 (1998)
• [文献書誌] Fujisawa,T.,Hattori,T.,Kuboki,T.,Takigawa,M.et al.: "Effect of cyclic mechanical stress on chondrocyte metabolism." Journal of Dental Research. 77. 1004 (1998)
• [文献書誌] Fujisawa,T.,Hattori,T.,Kuboki,T.,Takigawa,M.et al.: "Cyclic mechanical stress induces extracellular matrix degradation in cultured chondrocytes via gene expression of matrix metalloproteinases and interleukin-1" Journal of Biochemistry. in press. (1998)