IL-1βを共培養した馬の軟骨および滑膜由来の炎症性および異化性遺伝子発現に対する自己調節血清、自己蛋白質溶液、およびトリアムシノロンの効果

Effects of Autologous Conditioned Serum, Autologous Protein Solution, and Triamcinolone on Inflammatory and Catabolic Gene Expression in Equine Cartilage and Synovial Explants Treated With IL-1β in Co-culture.

• Ana Velloso Alvarez
• Lindsey H Boone
• Satyanarayana R Pondugula
• Fred Caldwell
• Anne A Wooldridge

抄録

変形性関節症(OA)の新しい治療法として、自己血清(ACS)と自己蛋白質溶液(APS)があります。IL-1βで刺激された軟骨と滑膜の共培養は、自然に発症した変形性関節症（OA）の組織と同様の生理学的反応を示す。本研究の目的は、ACS、APS、およびトリアムシノロン（TA）の炎症性および異化遺伝子発現に対する効果を調査することでした。6頭の馬からACSおよびAPSのために血液を採取し、処理した。軟骨及び滑膜の摘出物は、五十肩から採取し、共培養に置き、以下のように処理した。(1)非刺激対照 (2)刺激対照 (3) 25% v/vでのACS (4) 50% v/vでのACS (5) 25% v/vでのAPS (6) 50% v/vでのAPS (7) TA (10 M)として処理した。処置群２〜７は、ＩＬ-１β（１０ｎｇ／ｍｌ）で刺激した。培養は96時間維持し、その後、遺伝子発現とタンパク質の測定のために培地と摘出物の両方を採取した。IL-1β刺激は滑膜におけるIL-1β（＝0.029）、IL-8（＝0.011）およびMMP-3（＝0.043）の発現を有意に増加させ、軟骨におけるIL-1β（＝0.003）およびTNF-α（＝0.001）の発現を増加させた。50％ACSとAPS v/vを投与した場合、軟骨のIL-1β発現はTAよりも低下し（=0.001と=0.0004）、APSは滑膜のMMP-1発現を低下させ（=0.025）、軟骨のIL-1β発現はTAよりも低下した。ACSおよびAPSによる治療は、滑膜におけるIL-10発現のアップレギュレーション、および軟骨におけるII型コラーゲンおよびアグレカン発現のアップレギュレーションの傾向を引き起こした。PGE媒体濃度は、APS（13.7倍減少、＝0.0001）およびACS（4.13倍減少、＝0.024）による治療後に有意に減少した；一方、TAはPGEを有意に減少させなかった（2.3倍減少、＝0.406）。疾患修飾療法として、ACSおよびAPSは滑膜および関節軟骨からの細胞応答を修飾した。ACSおよびAPSは、TA治療と比較して、自然発生性のOAを有する馬の臨床徴候を改善するための改善戦略を提供する可能性がある。

Autologous conditioned serum (ACS) and autologous protein solution (APS) are newer therapeutic options for osteoarthritis (OA). Co-culture of cartilage and synovium stimulated with IL-1β produces a similar physiologic response to tissues from naturally-ocurring OA. The study objective was to investigate the effects of ACS, APS, and triamcinolone (TA) on inflammatory and catabolic gene expression of inflamed joint tissues in co-culture. Blood was collected and processed for ACS and APS from six horses. Cartilage and synovial explants were harvested from the stifle, placed in co-culture, and treated as: (1) unstimulated control (2) stimulated control (3) ACS at 25% v/v (4) ACS at 50% v/v (5) APS at 25% v/v (6) APS at 50% v/v, (7) TA (10 M). Treatment groups 2-7 were stimulated with IL-1β (10 ng/ml). Cultures were maintained for 96 hours, and then both media and explants were harvested for measurement of gene expression and protein. IL-1β stimulation significantly increased IL-1β ( = 0.029), IL-8 ( = 0.011) and MMP-3 ( = 0.043) expression in synovium and IL-1β ( = 0.003) and TNF-α ( = 0.001) expression in cartilage. Treatment with 50% ACS and APS v/v downregulated IL-1β expression in cartilage more than TA treatment ( = 0.001 and = 0.0004) and APS downregulated MMP-1 expression in synovial membrane ( = 0.025). Treatment with ACS and APS caused a trend in upregulation of IL-10 expression in synovium and type II collagen and aggrecan expression in cartilage. PGE media concentrations were significantly reduced following treatment with APS (13.7-fold decrease, = 0.0001) and ACS (4.13-fold decrease, = 0.024); while TA did not reduce PGE significantly (2.3-fold decreased = 0.406). As disease-modifying therapies, ACS and APS modified the cellular response from synovial membrane and articular cartilage. ACS and APS may offer an improved strategy to improve clinical signs of horses with naturally occurring OA, compared to TA treatment.

Copyright © 2020 Velloso Alvarez, Boone, Pondugula, Caldwell and Wooldridge.