研究課題
近年、軟骨との相互作用により軟骨下骨の骨代謝が調節されているとの報告が散見されるが、軟骨の主要細胞成分である軟骨細胞が骨細胞の機能に及ぼす影響は知られていない。本研究では、軟骨細胞の異化は軟骨下骨の骨細胞の機能低下を及ぼし、初期の変形性関節症(OA)に見られる軟骨下骨の骨代謝変化をもたらすという仮説をもとに、OAにおいて軟骨細胞が軟骨下骨の骨細胞機能に及ぼす影響を解析することを目的とした。IL-1βで刺激したマウス軟骨細胞とマウス骨細胞セルラインを共培養し、軟骨細胞と骨細胞との相互作用を評価した。共培養後、骨細胞に生じた変化をCristal Violet染色、ウエスタンブロッティング(WB)、qRT -PCRおよびRNA -seqを用いて解析した。その結果、IL-1β刺激軟骨細胞と共培養した骨細胞群(刺激群)では有意に骨細胞数が減少していた。またqRT-PCR及びWBの結果、刺激群は骨細胞関連マーカーの発現が減少し、RANKLの発現量が有意に増加した。RNA-seqによる 遺伝子発現解析では、刺激群で炎症関連遺伝子が多く発現していた。その中でpyroptosisに関連するNOD like receptor signaling pathwayに着目し、 pyroptosisに関連する遺伝子発現が上昇していることを確認した。In vitroの結果を踏まえIn vivo実験では、OAモデルマウスとして膝前十字靭帯切断モデルおよびコアグラーゼ関節内注射モデルを用いて検証した。OAモデルは対照群と比較し膝関節の軟骨下骨内骨細胞数の減少が減少しており、さらにpyroptosisに深く関与するガスダミンD陽性の骨細胞が増加していた。これらの結果から、変性した軟骨細胞は骨細胞のPyroptosisを誘導し、初期OAに見られる骨代謝変化に類似した、周囲の骨脆弱性を誘導する可能性が示唆された。
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