Susceptibility of tenascin to degradation by matrix metalloproteinases and serine proteinases

AbstractThe degradation of tenascin purified from human melanoma cells was examined by treatment with matrix metalloproteinases (MMPs) and serine proteinases. Among eight different types of proteinases examined, MMP-1, -3, and -7, cathepsin G and leukocyte elastase could digest tenascin, but MMP-2, MMP-9 and thrombin did not. This suggests that tenascin may be readily catabolized by extracellular matrix-degrading proteinases found in the pathophysiological conditions

Posterior maxillary alveolar vertical distraction osteogenesis by bi-directional distractor

AbstractA patient with severe posterior maxillary hypoplasia was simulated using a 3-dimensional model by rapid prototyping, and segmental vertical distraction osteogenesis was planned to advance the posterior maxillary segment. The bi-directional distractor was adapted to the alveolar ridge and zygomatic buttress. After a 7-day latency period, we started distraction at a rate of 0.35mm every 12h. 12mm of advancement of the posterior maxillary segment was achieved. This distraction osteogenesis using a bi-directional distractor with proper therapeutic planning and good surgical technique will help ensure adequate vector control to predictably regenerate the hard and soft tissues during alveolar distraction

MMP-2(ゼラチナーゼA)の関節組織破壊における役割

金沢大学がん研究所Matrix metalloproteinase(MMP)遺伝子ファミリーは、一次構造が明らかにされた10種類の分子種から構成されている。本研究では、MMP-2(gelatinase A)の慢性関節リウマチ(RA)関節組織における局在と潜在型MMP-2(proMMP-2)の活性化機序を検討し、以下の新しい知見を得た。1)MMP-2はRA滑膜組織の表層細胞下層における線維芽細胞に局在し、MMP-1やMMP-3が表層細胞から産生されるのと対照的であった。2)TIP-2もMMP-2と同様に表層細胞下層の線維芽細胞に局在していた。ProMMP-2は培養液中でTIMP-2と複合体を形成することから、両者が線維芽細胞中に共存することは、細胞内での複合体形成の可能性を示唆している。3)細胞膜貫通ドメインを持つ新しいMMP(membrane type-MMP=MT-MMP)の一次構造を決定し、MT-MMPの細胞膜上での発現がproMMP-2の活性化に決定的役割を果たすことを示した。また、MT-MMPもRA滑膜表層細胞下層の線維芽細胞に局在した。4)RA滑膜細胞を初代培養すると培養液中に活性型MMP-2の出現があり、コンカナバリンA処理で活性化が強く促進された。一方、MT-MMPのmRNAレベルはコンカナバリンA処理で6倍増強した。また、その細胞膜成分はproMMP-2を活性化し、TIMP-2を加えると活性化の阻害がみられた。以上のデータは、MMP-2がRAの滑膜組織で産生され、MT-MMPによる活性化後に関節組織破壊に関与する可能性を示唆している。また、その活性化はTIMP-2で調節されていると考えられる。MMP-2,TIMP-2,MT-MMPのmRNAレベルでの発現をみるためin situ hybridizationを現在遂行中である。研究課題/領域番号:06670188, 研究期間(年度):1994出典：研究課題「MMP-2(ゼラチナーゼA)の関節組織破壊における役割」課題番号06670188（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-06670188/）を加工して作

遺伝子導入・欠損マウスによる細胞外マトリックス代謝の解析

慶應義塾大学 / 金沢大学がん研究所マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)遺伝子ファミリーのうちでも、MMP-2(ゼラチナーゼA)はがん細胞浸潤・転移や関節破壊と密接に関係しており、生体内での作用機序が注目されている。MMP-2の活性化酵素として細胞膜貫通型MMP(MT-MMP)がクローニングされ、MT-MMP/MMP-2の相互作用による細胞外マトリックス分解機序解析が最重要研究課題となっている。本研究における主な研究成果は、以下の如くである。1.ヒト乳癌組織における潜在型MMP-2の活性化は、MTI-MMP発現と正の相関を示した。一方、MT2-MMPとMT3-MMPの発現は弱く、潜在型MMP-2活性化にMTI-MMPが中心的役割を果たすことが明らかとなった。甲状腺癌組織においても、潜在型MMP-2活性化率はリンパ節転移と正の相関を示し、MTI-MMPがその活性化主役を演じていた。2.ヒト変形性関節症と慢性関節リウマチの関節軟骨では潜在型MMP-2の活性化がみられ、MTI-MMPの発現と正の相関を示した。また、MTI-MMP発現陽性軟骨細胞の細胞膜成分は、潜在型MMP-2を活性化した。さらに、MTI-MMPの軟骨細胞による発現は軟骨の破壊程度とよく相関した。3.リコンビナントMTI-MMPの生化学的性質を調べたところ、本酵素は潜在型MMP-2を活性化するだけでなく、I,II,III型コラーゲン、ゼラチン、プロテオグリカン、フィブロネクチン、ヴィトロネクチン、ラミニンを分解した。MT3-MMPについても検討したところ、I型コラーゲンを除いてほぼ同様な活性を示した。4.MTI-MMP遺伝子を軟骨組織で特異的に発現する遺伝子導入マウスを作製しており、現在その表現型を調べている。今後、本マウスをMMP-2遺伝子欠損マウスと交配し、表現型を解析する予定である。Among the matrix metalloproteinase (MMP) gene family members, MMP-2 (gelatinase A) is believed to be involved in cancer invasion and metastasis and joint destruction, and thus its function in vivo is important. Membrane-type MMPs (MT-MMPs) were recently cloned as acribators of proMMP-2 and the degradation mechanism of extracellular matrix by the MT-MMPs/MMP-2 system is one of the key projects in the field of MMP research. In the present studies, we have demonstrated that proMMP-2 activation is mediated by MT1-MMP in the human invasive breast carcinomas and human thyroid carcinomas. In the human osteoarthritic and rheumatoid arhtritic cartilages, MT1-MMP also playd a major role in the activation of proMMP-2, showing a positive correlation with cartilage destruction. We also revealed that MT1-MMP is an extracellular matrix-degrading proteinase capable of digesting interstitial collagens and aggrecan as well as an activator of proMMP-2. MT3-MMP had a similar acitivity against these substrates except for type I collagen. Transgenic mice expressing MT1-MMP specifically in the cartilages are being made and analyzes of their phenotypes are now under way. These mice will be back crossed with MMP-2 knockout mice which had been made by a Japanese group and their phenotypes will be examined.研究課題/領域番号:08044262, 研究期間(年度):1996 – 1997出典：研究課題「遺伝子導入・欠損マウスによる細胞外マトリックス代謝の解析」課題番号08044262（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-08044262/080442621997kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/）を加工して作

慢性関節リウマチパンヌスに関する研究

金沢大学医療技術短期大学部慢性関節リウマチ(RA)の関節軟骨破壊に、滑膜由来のタンパク分解酵素が重要な役割を果している。酵素作用で障害された関節軟骨は、次いでパンヌスの侵襲によって高度な破壊へ進行すると考えられている。しかし、パンヌス組織の関節破壊への関与についてはなお議論がある。本研究では、matrix metalloproteinases(MMPs)のうちMMpー1(コラゲナ-ゼ),MMpー2(72KDaゼラチナ-ゼ),MMPー3(ストロムライシンー1),MMPー9(92KDaゼラチナ-ゼ)及びこれらのイニヒビタ-であるTIMPー1のRAパンヌスにおける免疫組織化学的局在を検討し、以下の新たな知見を得た。1.パンヌスー関節軟骨接合部の関節軟骨細胞中には全てのMMPsが局在した。その陽性細胞の比率はMMPー1とMMPー3で高く、MMPー2やMMPー9陽性細胞は比較的少なかった。TIMPー1は約30%の症例でごく少数の軟骨細胞が染色された。2.炎症細胞浸潤と血管増生を伴う活動性パンヌスでは、40%以上の症例でパンヌス細胞にMMPー1とMMPー2が局在し、MMPー3とMMPー9陽性症例は10%以下であった。線維化の強い非活動性パンヌスでは、いずれのMMPsも染色されなかった。また、TIMPー1は全ての症例でパンヌス細胞に陰性であった。我々は、これまでMMPー1,2,3,9とTIMPー1について生化学的性質とRA関節組織における局在を検討し、関節軟骨破壊におけるこれら酵素の役割について報告してきた。それらに加えて、今回の新たな知見はこれらのMMPsがRAの関節軟骨細胞やパンヌス細胞によっても分泌されることを示しており、活動性パンヌスは軟骨の破壊に積極的に関与する可能性が示唆された。パンヌス組織が分泌する酵素とTIMPー1量はサンドイッチイムノアッセイ法で測定しているが、試料数が少ないため十分なデ-タが得られていない。分後、試料数を増やして検討する予定である。研究課題/領域番号:03670158, 研究期間(年度):1991出典：研究課題「慢性関節リウマチパンヌスに関する研究」課題番号03670158（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-03670158/）を加工して作

Three-Dimensional Elastic Analysis of a Structure with Holes Using Accelerated Coupling-Matrix-Free Iterative s-Version FEM

Some improvements of the coupling-matrix-free iterative s-version finite element method (FEM) to shorten its computational time are proposed. Then, the proposed method is applied to three-dimensional stress concentration problems. For sufficiently small computational time for practical use, two key techniques are introduced. First, the iteration is accelerated drastically by using the proposed convergence acceleration techniques. Secondly, stress transfers between global and local meshes are accelerated considerably by a bucket search algorithm. The proposed method was more than one hundred times faster than the straightforward algorithm of the coupling-matrix-free iterative s-version FEM