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Inhibition of fibroblast activation protein and dipeptidylpeptidase 4 increases cartilage invasion by rheumatoid arthritis synovial fibroblasts.

線維芽細胞活性化タンパク質とdipeptidylpeptidase 4の抑制は、関節リウマチ滑膜線維芽細胞によって軟骨浸潤を増加させる。

Published date

Author

Caroline Ospelt, Joachim C Mertens, Astrid Jüngel, Fabia Brentano, Hanna Maciejewska-Rodriguez, Lars C Huber, Hossein Hemmatazad, Thomas Wüest, Alexander Knuth, Renate E Gay, Beat A Michel, Steffen Gay, Christoph Renner, Stefan Bauer

Affiliation

University Hospital, Zurich, Switzerland.

Abstract

OBJECTIVE: Since fibroblasts in the synovium of patients with rheumatoid arthritis (RA) express the serine proteases fibroblast activation protein (FAP) and dipeptidylpeptidase 4 (DPP-4)/CD26, we undertook the current study to determine the functional role of both enzymes in the invasion of RA synovial fibroblasts (RASFs) into articular cartilage.

 

METHODS: Expression of FAP and DPP-4/CD26 by RASFs was analyzed using fluorescence-activated cell sorting and immunocytochemistry. Serine protease activity was measured by cleavage of fluorogenic substrates and inhibited upon treatment with L-glutamyl L-boroproline. The induction and expression of matrix metalloproteinases (MMPs) and tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs) in RASFs were detected using real-time polymerase chain reaction. Densitometric measurements of MMPs using immunoblotting confirmed our findings on the messenger RNA level. Stromal cell-derived factor 1 (SDF-1 [CXCL12]), MMP-1, and MMP-3 protein levels were measured using enzyme-linked immunosorbent assay. The impact of FAP and DPP-4/CD26 inhibition on the invasiveness of RASFs was analyzed in the SCID mouse coimplantation model of RA using immunohistochemistry.

 

RESULTS: Inhibition of serine protease activity of FAP and DPP-4/CD26 in vitro led to increased levels of SDF-1 in concert with MMP-1 and MMP-3, which are downstream effectors of SDF-1 signaling. Using the SCID mouse coimplantation model, inhibition of enzymatic activity in vivo significantly promoted invasion of xenotransplanted RASFs into cotransplanted human cartilage. Zones of cartilage resorption were infiltrated by FAP-expressing RASFs and marked by a significantly higher accumulation of MMP-1 and MMP-3, when compared with controls.

 

CONCLUSION: Our results indicate a central role for the serine protease activity of FAP and DPP-4/CD26 in protecting articular cartilage against invasion by synovial fibroblasts in RA.

 

目的関節リウマチ(RA)患者の関節滑膜の線維芽細胞がセリンプロテアーゼ線維芽細胞活性化タンパク質(FAP)とdipeptidylpeptidase 4(DPP-4)/CD26を表すので、我々は関節軟骨にRA滑膜線維芽細胞(RASFs)の浸潤で両方の酵素の機能的な役割を決定するために本研究を行った。
方法RASFsによるFAPとDPP-4/CD26の発現は、蛍光を起動する細胞ソートと免疫細胞化学を使用して分析された。
セリンプロテアーゼ活性は蛍光発生的な基質の裂開で測定されて、L-グルタミルL-ホウ素を含有するプロリンで、治療に応じて阻害された。
誘導とRASFsのメタロプロテイナーゼ(TIMPs)のマトリックス・メタロプロテイナーゼ(MMP)と組織阻害物質の発現は、リアルタイム・ポリメラーゼ連鎖反応を使用しているのを見つけられた。
免疫ブロットを使用しているMMPの濃度測定の測定は、伝令リボ核酸レベルの上で我々の所見を確認した。
支質細胞から派生した凝固第1因子(SDF-1[CXCL12])、MMP-1とMMP-3タンパク質レベルは、酵素結合免疫吸着検定法を使用して測定された。
RASFsの侵襲性へのFAPとDPP-4/CD26抑制の影響は、免疫組織化学を使用しているRAの重症複合性免疫不全マウス共同埋め込みモデルで分析された。
結果FAPとDPP-4/CD26のセリンプロテアーゼ活性の抑制はMMP-1とMMP-3と協力してSDF-1の増加したレベルに生体外でつながった。
そして、それは信号を送っているSDF-1の下流のエフェクターである。
重症複合性免疫不全マウス共同埋め込みモデルを使用して、生体内酵素活性の抑制は、cotransplantedヒトの軟骨に異種移植のRASFsの浸潤を有意に促進した。
対照と比較されるとき、軟骨吸収の帯はFAPを表しているRASFsによって浸潤して、MMP-1とMMP-3の有意により高い蓄積によってマークされた。
結論我々の結果は、RAで滑膜線維芽細胞によって関節軟骨を浸潤から保護する際に、FAPとDPP-4/CD26のセリンプロテアーゼ活性のために、中心的な役割を示す。


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