遺伝子導入による新しい骨化抑制療法の開発に向けた脊柱靱帯細胞の生物学的解析

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22791366
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 彌山 峰史 福井大学, 医学部附属病院, 講師 (60362042)
• キーワード: 脊柱靭帯骨化 / 後縦靭帯 / 黄色靭帯 / 培養細胞 / 機械的ストレス / 転写因子 / 成長因子

研究概要

脊柱靭帯骨化症は内軟骨性骨化過程により骨形成・進展をきたし、骨化前線部での細胞分化の調節・制御が本症の病態に深く関与すると考えられる。Wnt/β-catenin signalingは内軟骨性骨化における軟骨細胞と骨芽細胞の分化に関連しており、このsignalingの異常活性により骨端線閉鎖に異常をもたらすことが指摘されている。脊柱靭帯骨化症におけるWnt/β-catenin signalingの役割について靭帯組織由来の培養細胞、および採取靭帯の脱灰薄切標本を用いて検討した。頚椎後縦靭帯骨化症、胸椎黄色靭帯骨化症の手術時に採取した骨化靭帯より得た培養細胞では、β-catenin、Runx2、VEGFのmRNAの発現は非骨化靭帯由来細胞と比較して高値であり、さらにcyclic tensile strainを24時間加えることで、これら因子のmRNA発現は有意に上昇した。またWntおよびWntreceptorの発現はcyclic tensile strainを加えることによって亢進していた。骨化前線部における免疫組織化学的局在を観察すると、β-cateninは石灰化前線近傍の増殖期軟骨細胞、Runx2、VEGFは石灰化軟骨層の肥大軟骨細胞、WntおよびWntreceptorsは未分化間葉系細胞に強陽性であった。これらの結果から、Wnt/β-cateninsignalingが骨化前線部の細胞分化に関連しており、特にストレス条件下ではβ-cateninの発現が異常上昇し、それに伴い骨芽細胞の分化を促進させる転写因子の発現が亢進することが推測された。骨化前線部では、成長因子や転写因子を介してautocrine/paracrineに細胞が分化・成熟して層構造を形成するが、Wnt/β-catenin signalingの持続的かつ過剰発現はこれらを異常促進させ、骨化形成・伸展に関与する1つの要因であることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Cyclic Tensile Strain Facilitates the Ossification of Ligamentum Flavum Through β-Catenin Signaling Pathway. In Vitro Analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Cai HX, Yayama T, Uchida K, Nakajima H, Sugita D, Guerrero AR, Yoshida A, Baba H
  • 雑誌名: Spine 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Apoptosis of neurons and oligodendrocytes in the spinal cord of spinal hyperostotic mouse (twy/twy) : possible pathomechanism of human cervical compressive myelopathy (2012)
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Nakajima H, Watanabe S, Yayama T, Guerrero AR, Inukai T, Hirai T, Sugita D, Johnson WE, Baba H
  • 雑誌名: Eur Spine J 巻: 21 ページ: 490-497
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ossification process involving the human thoracic ligamentum flavum : role of transcription factors (2012)
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Yayama T, Cai HX, Nakajima H, Sugita D, Guerrero AR, Kobayashi S, Yoshida A, Chen KB, Baba H
  • 雑誌名: Arthritis Res Ther 巻: 13 ページ: R144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initiation and progression of ossification of the posterior longitudinal ligament of the cervical spine in the hereditary spinal hyperostotic mouse (twy/twy) (2012)
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Yayama T, Sugita D, Nakajima H, Rodriguez Guerrero, Watanabe S, Roberts S, Johnson WE, Baba H
  • 雑誌名: Eur Spine J 巻: 21 ページ: 149-155
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-mobility group box-1 and its receptors contribute to proinflammatory response in the acute phase of spinal cord injury in rats (2011)
  • 著者名/発表者名: Chen KB, Uchida K, Nakajima H, Yayama T, Hirai T, Rodriguez Guerrero A, Kobayashi S, Ma WY, Liu SY, Zhu P, Baba H
  • 雑誌名: Spine 巻: 36 ページ: 2122-2129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tumor necrosis factor-α antagonist reduces apoptosis of neurons and oligodendroglia in rat spinal cord injury (2011)
  • 著者名/発表者名: Chen KB, Uchida K, Nakajima H, Yayama T, Hirai T, Watanabe S, Guerrero AR, Kobayashi S, Ma WY, Liu SY, Baba H
  • 雑誌名: Spine 巻: 36 ページ: 1350-1358
  • 査読あり
• [学会発表] Cyclic tensile stress upregulates the expression of β-catenin signaling in cultured cells harvested from human ossified ligamentum flavum (2012)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史, 内田研造, 中嶋秀明, 杉田大輔, 馬場久敏
  • 学会等名: Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20120206-20120207
• [学会発表] Cyclic tensile stressが胸椎黄色靭帯の骨化形成に与える影響-内軟骨性骨化過程におけるWnt β-catenin signalingの関与- (2011)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史, 内田研造, 中嶋秀明, 杉田大輔, 馬場久敏
  • 学会等名: 第26回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 群馬
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] 脊柱靭帯骨化における骨化前線部の軟骨細胞分化の特徴 (2011)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史,内田研造,杉田大輔,中嶋秀明,小久保安朗,渡邉修司,吉田藍,竹浦直人,馬場久敏
  • 学会等名: 第30回日本運動器移植・再生医学研究会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2011-09-25
• [学会発表] 培養骨化靭帯細胞における転写因子の発現とtensile stressの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史, 内田研造, 中嶋秀明, 小久保安朗, 杉田大輔, Cai HX, 吉田藍, 馬場久敏
  • 学会等名: 第40回日本脊椎脊髄病学会
  • 発表場所: 東京(on line)
  • 年月日: 2011-04-22