マウス顎関節由来線維芽細胞様滑膜細胞において、過酸化水素による酸化ストレスがMEK/ERK依存的にCXCL15/Lungkine mRNAの発現を促進することを明らかにした

Hydrogen peroxide-induced oxidative stress promotes expression of CXCL15/Lungkine mRNA in a MEK/ERK-dependent manner in fibroblast-like synoviocytes derived from mouse temporomandibular joint.

抄録

目的:

顎関節症は、炎症と酸化ストレスによって引き起こされる多因子性疾患である。顎関節組織の機械的ストレスによる損傷は、滑液（SF）中にヒドロキシルラジカル（OH・）などの活性酸素種（ROS）の発生を誘導するという仮説が立てられている。一般に、活性酸素の過剰発生は、OAにおける滑膜の炎症や軟骨下骨の機能障害に寄与するとされている。しかし、活性酸素に傷ついた滑膜細胞が炎症細胞を顎関節症病巣に誘導するメカニズムは不明である。

OBJECTIVES: Temporomandibular joint osteoarthritis (TMJ-OA) is a multifactorial disease caused by inflammation and oxidative stress. It has been hypothesized that mechanical stress-induced injury of TMJ tissues induces the generation of reactive oxygen species (ROS), such as hydroxyl radical (OH∙), in the synovial fluid (SF). In general, the overproduction of ROS contributes to synovial inflammation and dysfunction of the subchondral bone in OA. However, the mechanism by which ROS-injured synoviocytes recruit inflammatory cells to TMJ-OA lesions remains unclear.

方法論:

化学誘引分子のmRNA発現を評価するために、逆転写-定量ポリメラーゼ連鎖反応（RT-qPCR）を実施した。また、細胞内シグナル伝達分子のリン酸化レベルは、ウェスタンブロット分析で評価した。

METHODS: Reverse transcription-quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) was performed to evaluate the mRNA expression of chemoattractant molecules. The phosphorylation levels of intracellular signaling molecules were evaluated using western blot analysis.

結果:

過酸化水素（HO）処理は、マウス顎関節由来の線維芽細胞様滑膜細胞（FLSs）において、好中球化学吸引物質CXCL15/LungkineのmRNA発現を用量依存的（100-500μM）に有意に促進した。HO（500μM）は、FLSsにおいて細胞外シグナル制御キナーゼ（ERK）1およびERK2のリン酸化を有意に上昇させた。興味深いことに、マイトジェン活性化タンパク質（MAP）/ERKキナーゼ（MEK）阻害剤U0126（10μM）は、HOによるCXCL15/Lungkine mRNA発現の増加を無効化しました。さらに、HO（500μM）投与は、蛍光顕微鏡下でOH∙に標的にしたライブセル透過型蛍光プローブで評価すると、FLSsでのOH∙産生を有意に増加させた。さらに、活性酸素阻害剤N-アセチル-L-システイン（5mM）は、HOを介したERK1/2のリン酸化を部分的だが有意に回復させた。

RESULTS: Hydrogen peroxide (HO) treatment significantly promoted mRNA expression of neutrophil chemoattractant CXCL15/Lungkine in a dose-dependent manner (100-500 μM) in fibroblast-like synoviocytes (FLSs) derived from mouse TMJ. HO (500 μM) significantly upregulated the phosphorylation of extracellular signal-regulated kinase (ERK)1 and ERK2 in FLSs. Intriguingly, the mitogen-activated protein (MAP)/ERK kinase (MEK) inhibitor U0126 (10 μM) nullified HO-induced increase in CXCL15/Lungkine mRNA expression. Additionally, HO (500 μM) administration significantly upregulated OH∙ production in FLSs, as assessed by live-cell permeant fluorescent probe targeted against OH∙ under fluorescence microscopy. Furthermore, the ROS inhibitor N-acetyl-l-cysteine (5 mM) partially but significantly reversed HO-mediated phosphorylation of ERK1/2.

結論:

HOで誘導された酸化ストレスは、マウス顎関節由来FLSにおいてMEK/ERK依存的にCXCL15/Lungkine mRNAの発現を促進したことから、FLSがCXCL15/Lungkineの産生を介して顎関節-OA病変に好中球を集め、局所炎症反応を悪化させることが示唆されました。

CONCLUSIONS: HO-induced oxidative stress promoted the expression of CXCL15/Lungkine mRNA in a MEK/ERK-dependent manner in mouse TMJ-derived FLSs, suggesting that FLSs recruit neutrophils to TMJ-OA lesions through the production of CXCL15/Lungkine and exacerbate the local inflammatory response.