C/EBPβとRUNX2の相互作用は、ヒトの腰部面関節変性症において軟骨細胞のアポトーシスを促進することを明らかにした

Interaction between C/EBPβ and RUNX2 promotes apoptosis of chondrocytes during human lumbar facet joint degeneration.

• Jinlong Zhang
• Jiawei Jiang
• Guofeng Bao
• Guanhua Xu
• Lingling Wang
• Jiajia Chen
• Chu Chen
• Chunshuai Wu
• Pengfei Xue
• Dawei Xu
• Yuyu Sun
• Zhiming Cui

抄録

軟骨の病態生理的変化は、腰椎ファセットジョイント（LFJ）変性と関節炎の重要な特徴である。しかし、ヒトのLFJ変性の分子機構はまだほとんど解明されていない。本研究では、ヘマトキシリン染色、エオシン染色、サフラニンO染色を用いて、LFJ変性の異なる段階における軟骨細胞の変化を調べることを目的とした。LFJのグレード2と3では、軟骨細胞の有意な減少が観察された。また、CCAATエンハンサー結合タンパク質β（C/EBPβ）、ラント関連転写因子2（RUNX2）、マトリックスメタロプロテアーゼ13（MMP13）の発現量は、変性の悪化に伴って増加した（ウエスタンブロットで4.89倍、5.77倍、6.3倍）。In vitroでは、手術中にLFJから掻き取った軟骨細胞をインターロイキン(IL)-1βで刺激し、傷害モデルを確立した。C/EBPβおよびRUNX2と軟骨細胞上の活性型カスパーゼ3との関連を解析した。その結果、C/EBPβ, RUNX2, MMP13の発現レベルは、カスパーゼ3の発現レベルと一致しており、36時間の刺激後にピークに達した。免疫蛍光により、C/EBPβ、RUNX2、MMP13は活性なカスパーゼ3と共標識していることが示唆された。さらに、免疫沈降データから、C/EBPβはRUNX2と相互作用することが示唆された。C/EBPβのノックダウンは、MMP13と活性型カスパーゼ3の発現量を有意に減少させ（ウエスタンブロット分析で2.48倍、2.89倍）、軟骨細胞のアポトーシスを抑制することがフローサイトメトリーを用いて示された。以上の結果から、C/EBPβがRUNX2と相互作用し、MMP13の発現を制御することで、ヒトLFJ変性症における軟骨細胞のアポトーシスを誘導することが明らかになりました。

The pathophysiological changes in cartilage are a crucial feature of lumbar facet joint (LFJ) degeneration and arthritis. However, the molecular mechanism of human LFJ degeneration remains largely defined. This study aimed to examine the changes in chondrocytes at different stages of degenerative LFJ using hematoxylin and eosin and Safranin O staining. The significant loss of chondrocytes in grades 2 and 3 of LFJs was observed. The expression levels of CCAAT enhancer binding protein β (C/EBPβ), Runt-related transcription factor 2 (RUNX2), and matrix metalloproteinase 13 (MMP13) also increased with the aggravation of degeneration (4.89, 5.77, and 6.3 times by Western blot). In vitro, chondrocytes scraped from the LFJs during surgery were stimulated by interleukin (IL)-1β to establish the injury model. The association of C/EBPβ and RUNX2 with active caspase-3 on chondrocytes was analyzed. The high expression level of C/EBPβ, RUNX2, and MMP13 was consistent with that of caspase-3, which reached a peak after 36 h of stimulation. Immunofluorescence suggested that C/EBPβ, RUNX2, and MMP13 co-labeled with active caspase-3. Moreover, immunoprecipitation data prompted that C/EBPβ was able to interact with RUNX2. The knockdown of C/EBPβ significantly decreased the expression levels of MMP13 and active caspase-3 (2.48 and 2.89 times as detected by Western blot analysis) and inhibited chondrocyte apoptosis, which was further demonstrated using flow cytometry. Taken together, the findings of this study uncovered that C/EBPβ could interact with RUNX2 to induce chondrocyte apoptosis in human LFJ degeneration by regulating the expression of MMP13.