脊髄細胞のサイトカインおよびケモカイン発現プロファイル：椎間板の変性と再生への影響

はじめに：これらの研究の目的は、脊髄核（NP）細胞のサイトカインおよびケモカイン発現プロファイルを特定し、NP細胞サイトカインとケモカイン産生の関係と、椎間板（IVD）変性中に見られる特徴的な組織の変化を決定することでした。 方法：リアルタイムQ-PCR cDNA低密度アレイ（LDA）を使用して、縮退したヒトIVDからのNP細胞における91のサイトカインおよびケモカイン関連遺伝子の発現を調査しました。さらなるリアルタイムQ-PCRを使用して、非脱脱系および変性IVDからのNP細胞の30の選択されたサイトカインおよびケモカイン関連遺伝子、および免疫細胞浸潤を伴うIVDからの30の選択した遺伝子（「浸潤」）を調査しました。4つの選択されたサイトカインとケモカインに対して免疫組織化学（IHC）を実施して、ヒトNP組織サンプルのタンパク質発現を確認および局在させました。 結果：LDAは、15の新規サイトカインとケモカインを含む多数のサイトカインおよびケモカイン関連遺伝子の発現を特定しました。さらなるQ-PCR遺伝子発現研究により、非脱脱脂、縮退、浸潤IVDに由来するNP細胞の微分発現パターンが特定されました。IHCは、NP細胞をIL-16、CCL2、CCL7、およびCXCL8の源として確認し、CCL2、CCL7およびCXCL8のタンパク質発現は、組織学的変性組織の変化と一致するものを増加させます。 結論：我々のデータは、NP細胞がIVD内のサイトカインとケモカインの原因であり、これらの発現パターンがIVD病理学で変化していることを示しています。これらの発見は、変性IVDの生物学的療法のための自己または同種細胞移植の前に、「変性ニッチ」の正しい評価に重要かもしれません。

INTRODUCTION: The aims of these studies were to identify the cytokine and chemokine expression profile of nucleus pulposus (NP) cells and to determine the relationships between NP cell cytokine and chemokine production and the characteristic tissue changes seen during intervertebral disc (IVD) degeneration. METHODS: Real-time q-PCR cDNA Low Density Array (LDA) was used to investigate the expression of 91 cytokine and chemokine associated genes in NP cells from degenerate human IVDs. Further real-time q-PCR was used to investigate 30 selected cytokine and chemokine associated genes in NP cells from non-degenerate and degenerate IVDs and those from IVDs with immune cell infiltrates (‘infiltrated’). Immunohistochemistry (IHC) was performed for four selected cytokines and chemokines to confirm and localize protein expression in human NP tissue samples. RESULTS: LDA identified the expression of numerous cytokine and chemokine associated genes including 15 novel cytokines and chemokines. Further q-PCR gene expression studies identified differential expression patterns in NP cells derived from non-degenerate, degenerate and infiltrated IVDs. IHC confirmed NP cells as a source of IL-16, CCL2, CCL7 and CXCL8 and that protein expression of CCL2, CCL7 and CXCL8 increases concordant with histological degenerative tissue changes. CONCLUSIONS: Our data indicates that NP cells are a source of cytokines and chemokines within the IVD and that these expression patterns are altered in IVD pathology. These findings may be important for the correct assessment of the ‘degenerate niche’ prior to autologous or allogeneic cell transplantation for biological therapy of the degenerate IVD.