軟骨の恒常性がメチルプレドニゾロンによる大腿骨頭壊死に影響を与えることを明らかにした

Cartilage Homeostasis Affects Femoral Head Necrosis Induced by Methylprednisolone in Broilers.

• Yaling Yu
• Shujie Wang
• Zhenlei Zhou

抄録

(1) 背景。大規模養鶏業が確立されて以来、大腿骨頭壊死症（FHN）は世界的に成長著しいブロイラーにおいて常に主要な下肢疾患となっている。これまでの研究では、FHNの原因に軟骨の恒常性が考慮される可能性が示唆されていたが、エビデンスは不十分であった。(2)方法生後1日齢のブロイラー鶏を無作為に3群に分け，1群あたり16羽のブロイラーを飼育した。L群の鳥にはメチルプレドニゾロン（MP）を週2回、4週間（12.5mg-kg）筋肉内注射した。H群の鳥類にはMP（20mg-kg-d）を7日間筋肉内注射した（インパルス処理）。C群の鳥は対照群として無菌生理食塩水で処理した。頸静脈から血液サンプルを採取し、ELISAおよび生化学分析を行った。大腿骨、脛骨、上腕骨を含む骨サンプルは、病理組織学的分析、骨パラメータの検出、およびリアルタイム定量PCR検出のために収集した。(3)結果。L群とH群のFHNブロイラーは、いずれも体重（BW）が減少し、骨パラメータが減少した。また、MP処理により細胞外マトリックス（ECM）の同化が減少し、ECMの異化が促進された。一方、軟骨細胞のオートファジーとアポトーシスが亢進し、軟骨の恒常性の破壊につながった。さらに、インパルスMP注射では、重度のFHNを有する鳥の割合が増加したが、長期のMP注射では、血清サイトカイン濃度と骨代謝指標の変化がより顕著であった。(4)結論。軟骨のホメオスタシスのアンバランスがブロイラーのFHN発症に重要な役割を果たしている可能性がある。MPによって誘導されたFHNブロイラーは、異化因子の産生がより顕著になり、同化因子が抑制されたことから、WNTシグナル経路や低酸素誘導因子（HIF）の遺伝子が活性化され、ECMの転写発現がアップレギュレートされてホメオスタシスが回復する可能性があると考えられた。

(1) Background: Since the large-scale poultry industry has been established, femoral head necrosis (FHN) has always been a major leg disease in fast-growing broilers worldwide. Previous research suggested that cartilage homeostasis could be taken into consideration in the cause of FHN, but the evidence is insufficient. (2) Methods: One-day-old broiler chickens were randomly divided into three groups, 16 broilers per group. The birds in group L were injected intramuscularly with methylprednisolone (MP) twice a week for four weeks (12.5 mg·kg). The birds in group H were injected intramuscularly with MP (20 mg·kg·d) for 7 d (impulse treatment). The birds in group C were treated with sterile saline as a control group. Broilers were sacrificed at 42 and 56 d. Blood samples were collected from the jugular vein for ELISA and biochemical analysis. Bone samples, including femur, tibia, and humerus, were collected for histopathological analysis, bone parameters detection, and real-time quantitative PCR detection. (3) Results: The FHN broilers in group L and H both showed lower body weight (BW) and reduced bone parameters. In addition, the MP treatment resulted in reduced extracellular matrix (ECM) anabolism and enhanced ECM catabolism. Meanwhile, the autophagy and apoptosis of chondrocytes were enhanced, which led to the destruction of cartilage homeostasis. Moreover, the impulse MP injection increased the portion of birds with severer FHN, whereas the MP injection over a long period caused a more evident change in serum cytokine concentrations and bone metabolism indicators. (4) Conclusions: The imbalance of cartilage homeostasis may play a critical role in the development of FHN in broilers. FHN broilers induced by MP showed a more pronounced production of catabolic factors and suppressed the anabolic factors, which might activate the genes of the WNT signal pathway and hypoxia-inducible factors (HIFs), and then upregulate the transcription expression of ECM to restore homeostasis.