関節軟骨細胞における低酸素模倣コバルト塩化物による2-デオキシ-D-グルコース輸送、乳酸代謝、およびMMP-2分泌の調節

関節軟骨は、血漿および滑液と比較して酸素と栄養素のレベルが大幅に低下した血管組織です。したがって、軟骨細胞の生存と軟骨の恒常性には、酸素と栄養シグナル伝達に効果的なメカニズムが必要です。軟骨細胞の酸素と栄養センシングの原因となるメカニズムをよりよく理解するために、軟骨細胞のグルコース取り込みと乳酸産生に対する塩化コバルト処理（低酸素模倣）によって誘発される低酸素刺激の効果を調査しました。また、活性MMP-2の発現と分泌に対する塩化コバルトとグルコース剥離の効果を研究しました。関節軟骨細胞の一次培養物は、20％O（2）（正常酸素）で維持されるか、次の濃度で最大24時間塩化低酸素疾患のコバルトにさらされました：15 microM、37.5 microM、75 microM。グルコース輸送は、非代謝可能な2-デオキシ-D- [2、6-（3）H]グルコースの正味の取り込みを軟骨細胞に測定することにより決定されました。アクティブなMMP-2分泌は、ゼラチンZymographyによってアッセイされました。乳酸産生を乳酸キットを使用してアッセイしました。塩化コバルトへの曝露により、2-デオキシ-D- [2、6-（3）H]グルコースの取り込みと乳酸の産生が大幅に増加しました。グルコース剥離と塩化コバルト処理は、培地中の活性MMP-2のレベルを増加させました。我々の結果は、これらの代謝変化が低酸素症への適応中の重要な出来事であることを示唆しています。MMP-2のアップレギュレーションと乳酸の蓄積は、細胞外マトリックスに有害な影響を及ぼし、変形性関節症（OA）の病因と進行に寄与する可能性があります。

Articular cartilage is an avascular tissue with significantly reduced levels of oxygen and nutrients compared to plasma and synovial fluid. Therefore, chondrocyte survival and cartilage homeostasis require effective mechanisms for oxygen and nutrient signaling. To gain a better understanding of the mechanisms responsible for oxygen and nutrient sensing in chondrocytes, we investigated the effects of hypoxic stimulation induced by cobalt chloride treatment (a hypoxia-mimetic) on glucose uptake and lactate production in chondrocytes. We also studied the effects of cobalt chloride and glucose deprivation on the expression and secretion of active MMP-2. Primary cultures of articular chondrocytes were either maintained in 20% O(2) (normoxia) or exposed to the hypoxia-mimetic cobalt chloride for up to 24 h at the following concentrations: 15 microM, 37.5 microM, and 75 microM. Glucose transport was determined by measuring the net uptake of nonmetabolizable 2-deoxy-D-[2, 6-(3)H] glucose into chondrocytes. Active MMP-2 secretion was assayed by gelatin zymography. Lactic acid production was assayed using a lactate kit. Exposure to cobalt chloride significantly increased the uptake of 2-deoxy-D-[2, 6-(3)H] glucose and the production of lactate. Glucose deprivation and cobalt chloride treatment increased levels of active MMP-2 in the culture medium. Our results suggest that these metabolic alterations are important events during adaptation to hypoxia. Upregulation of MMP-2 and the build-up of lactic acid will have detrimental effects on the extracellular matrix and may contribute to the pathogenesis and progression of osteoarthritis (OA).