マイコプラズマ・ボビスは、単核細胞におけるインターロイキン-1β発現のアップレギュレーションを介して、ウシ滑膜細胞においてマトリックスメタロプロテアーゼ-3の発現を誘導することを明らかにした

Mycoplasma bovis induces matrix metalloproteinase-3 expression in bovine synovial cells via up-regulation of interleukin-1β expression in mononuclear cells.

• Koji Nishi
• Satoshi Gondaira
• Mariko Okamoto
• Reina Watanabe
• Yuki Hirano
• Jumpei Fujiki
• Hidetomo Iwano
• Hidetoshi Higuchi

抄録

マイコプラズマ・ボビスは子牛の慢性関節炎を引き起こし、患部の関節にオステオライシスとして現れます。軟骨の分解に関与する酵素であるマトリックスメタロプロテアーゼ-3（MMP-3）は滑膜細胞で産生されます。このプロテイナーゼの産生は、単核細胞によって産生されるインターロイキン（IL）-1βによって制御される。両因子は、ヒトの自己免疫性関節炎や細菌性関節炎において、骨溶解に重要な役割を果たしていることが知られています。しかし、マイコプラズマ関節炎（MA）の病態生理は明らかにされていません。本研究では、MAの子牛の滑液（SF）中のMMP-3とIL-1βのレベルを評価し、IL-1βがウシ滑液細胞におけるMMP-3発現に及ぼす影響をin vitroで検討した。その結果、MMP-3とIL-1βの発現量は、臨床的に健康な子牛のそれよりも有意に高かった。マイコプラズマbovisは、M. bovisに曝露していない細胞と比較して、単核細胞におけるIL-1β mRNAおよびタンパク質の発現を有意に増加させた。興味深いことに、M. bovisで刺激した単核球の上清にはIL-1βが高レベルで含まれており、M. bovisによる直接刺激よりも滑膜細胞においてMMP-3 mRNAおよびタンパク質の発現が高くなっていた。また、組換えウシIL-1βは、滑膜細胞においてMMP-3 mRNAおよびタンパク質の発現を増加させた。これらの結果は、M. bovisがウシ単核細胞でIL-1βを発現させ、このサイトカインが滑膜細胞でのMMP-3産生を促進することを示唆している。これらの結果から、MMP-3とIL-1βがMA子牛のオステオライシスの発生に重要な因子であることが示唆された。

Mycoplasma bovis causes chronic arthritis in calves, presenting as osteolysis in affected joints. Matrix metalloproteinase-3 (MMP-3), an enzyme involved in cartilage degradation, is produced by synovial cells. Production of this proteinase is regulated by interleukin (IL)-1β, which is produced by mononuclear cells. Both factors are known to play important roles in osteolysis in human autoimmune and bacterial arthritis. However, the pathophysiology of Mycoplasma arthritis (MA) has not been elucidated. In this study, we evaluated the levels of MMP-3 and IL-1β in synovial fluid (SF) from MA calves and examined the effect of IL-1β on MMP-3 expression in bovine synovial cells in vitro. Levels of MMP-3 and IL-1β in SF from MA calves were significantly higher than those of clinically healthy calves. Mycoplasma bovis induced significant increases in the expression of IL-1β mRNA and protein in mononuclear cells, compared with cells not exposed to M. bovis. Interestingly, the supernatant of mononuclear cells stimulated with M. bovis contained high levels of IL-1β, which induced higher expression of MMP-3 mRNA and protein in synovial cells than direct stimulation by M. bovis. Recombinant bovine IL-1β also induced increased MMP-3 mRNA and protein expression in synovial cells. Our results indicate that M. bovis induces IL-1β expression by bovine mononuclear cells, and this cytokine then promotes MMP-3 production by synovial cells. These findings suggest that MMP-3 and IL-1β are key factors in the development of osteolysis in MA calves.

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