軟骨形成と一致するEMFによる基底TGFBETA1レベルのアップレギュレーション - 骨格修復と組織工学のための不可解

TGFBETA/BMP遺伝子ファミリーのメンバーは、軟骨と骨の発達を調節します。これらの遺伝子は骨修復で再発現され、軟骨および骨形成剤細胞の分化を媒介すると考えられています。これらの観察結果は、これらの成長因子を実験的な軟骨と骨欠損に導入する治療戦略につながりました。しかし、治療効果は、目的の部位からのこれらの成長因子の拡散または不活性化と、持続的な濃度の成長因子を実現できないことによって制限されています。この研究は、内軟骨骨化における軟骨形成分化に関連した基礎TGFBETA mRNAおよびタンパク質レベルの増加を示しています。mRNAは158％増加します。タンパク質は23％、細胞はTGFBETAの最大TGFBETA発現で343％免疫陽性です。重要なことに、TGFBETA発現のパターンは発達シーケンス全体に保存されています。我々のデータは、特定の電磁界（EMF）への曝露が強化されますが、軟骨形成と内軟骨の石灰化、ならびにTGFBETAの正常な生理学的発現を強化しないことを示唆しています。生理学を混乱させることなく、持続期間中に適度に低用量でTGFBETAを増やす能力は、骨格修復を刺激する目的で成長因子の時間濃度勾配を確立する能力を示唆しています。

Members of the TGFbeta/BMP gene family regulate cartilage and bone development. These genes are re-expressed in bone repair and are thought to mediate chondro- and osteoprogenitor cell differentiation. These observations have led to a therapeutic strategy of introducing these growth factors into experimental cartilage and bone defects. Therapeutic efficacy, however, has been limited by diffusion or inactivation of these growth factors from the desired site and by the inability to deliver sustained concentrations of growth factors. This study demonstrates an increase in basal TGFbeta mRNA and protein levels in association with chondrogenic differentiation in endochondral ossification. mRNA is increased by 158%; protein by 23%, and cells immunopositive for TGFbeta by 343% at maximal TGFbeta expression. Importantly, the pattern of TGFbeta expression is preserved throughout the developmental sequence. Our data suggest that the exposure to a specific electromagnetic field (EMF) enhances, but does not disorganize, chondrogenesis and endochondral calcification as well as the normal physiologic expression of TGFbeta. The ability to increase TGFbeta at a moderately low dose for sustained periods of time without disorganizing its physiology suggests the ability to establish temporal concentration gradients of growth factors for the purpose of stimulating skeletal repair.