軟骨芽細胞

軟骨芽細胞
軟骨芽細胞の図
詳細
識別子
ラテン	軟骨芽細胞
TH	H2.00.03.5.00002
ＦＭＡ	66783
微細解剖学の解剖学用語 [Wikidataで編集]

軟骨芽細胞、または軟骨膜細胞は、軟骨内骨化から成長中の軟骨基質内で軟骨細胞を形成する、原位置の間葉系 前駆細胞に付けられた名前です。別名は軟骨下皮質海綿状前駆細胞です。^[1]これらは真核を持ち、塩基性染料で染色されます。

これらの細胞は、軟骨細胞と軟骨基質の両方を形成し、最終的に軟骨を形成する役割を果たすため、軟骨形成において極めて重要です。この用語の使用は技術的には不正確です。なぜなら、間葉系前駆細胞は技術的には骨芽細胞または脂肪にも分化できるからです。軟骨芽細胞は、プロテオグリカンとコラーゲン 繊維からなる軟骨基質に埋め込まれ、基質小窩に横たわるまで、軟骨細胞と呼ばれます。軟骨基質に埋め込まれると、さらに分裂するのではなく、軟骨細胞外基質をさらに増殖させることで軟骨基質を増殖させます。 ^{[引用が必要]}

成人および成長期の成人では、ほとんどの軟骨芽細胞は軟骨膜に存在します。これは軟骨を保護する結合組織の薄い層で、GH、TH、グリコサミノグリカンなどのホルモンの刺激を受けて軟骨芽細胞が軟骨のサイズを拡大するのを助けます。^[2]軟骨芽細胞が軟骨膜に存在しているのは、成長期の骨の外側にある軟骨膜が内側ほど軟骨細胞外マトリックスに覆われておらず、毛細血管がここに存在しているためです。軟骨芽細胞によって維持される成長のタイプは付加骨成長と呼ばれ、影響を受けた組織の誕生を促進します。軟骨膜、つまり軟骨芽細胞は、関節の関節軟骨表面には存在しません。^{[要出典] [原著研究? ]}

軟骨芽細胞から分泌される細胞外マトリックスは、繊維、コラーゲン、ヒアルロン酸、プロテオグリカン、糖タンパク質、水、および多数の高分子で構成されています。完成した軟骨では、コラーゲン繊維が体積の10〜20％、水が65〜80％を占め、プロテオグリカン-ヒアルロン酸が残りの部分を凝集します。軟骨芽細胞の増殖性により、細胞は完成した軟骨内で通常見られるものよりも大きな割合を占めています。^[3]

II型コラーゲン繊維は、将来の軟骨マトリックスに引張強度を与える役割を果たします。これらの繊維の構造は、ほとんどのコラーゲン繊維と同様に、三重らせん構造を形成します。^[3]

プロテオグリカンは、軟骨に通常かかる圧縮に抵抗し、マトリックスを圧縮荷重から保護するストレスの原因となる膨張圧力を生成します。プロテオグリカンは、最大100個のコンドロイチン硫酸分子と最大50個のケラタン硫酸グリコアミノグリカン鎖に付着します。これらの鎖は、コラーゲン線維とともにヒアルロン酸骨格に付着し、プロテオグリカンの負電荷によって水が保持される線維内間質空間を形成します。^[4]

名前からもわかるように、間葉系前駆細胞は中胚葉に由来します。これらの細胞は中胚葉から形成される際、胎児が子宮内にいる間にBMP4と線維芽細胞増殖因子FGF2による誘導を介して胚性幹細胞から具体的に形成されます。これらの増殖因子で胚性幹細胞を分化させることで、潜在的な患者に注入された幹細胞が奇形腫、つまり幹細胞が引き起こす腫瘍を形成するのを防ぐことができると示唆されています。^[5]

このプロセスの重要な遺伝子要素は、軟骨分化のための前駆細胞をマークするHMGボックス転写因子であるSox9です。Sox9遺伝子が不活性化されると、すべての軟骨、ひいては軟骨芽細胞の形成が失われます。この因子は、Sox5およびSox6とともに発現します。^[1]

Runx2 は、軟骨芽細胞形成のもう一つの重要な遺伝子成分です。この遺伝子を発現すると、軟骨芽細胞の分化が抑制されることがわかっています。また、この遺伝子の発現により、すでに形成された軟骨が軟骨内骨化を起こし、軟骨が骨を形成するようになります。^{[引用が必要]}

これらの遺伝子は、軟骨芽細胞が形成されるかどうかを決定する唯一の要因ではありません。これらの遺伝子の一般的な不活性化または活性化によって、影響を受けるすべての細胞が特定のタイプに変わるわけではありません。外因性の環境要因は、特定の間葉系前駆細胞からどのタイプの細胞が形成されるかを決定する上流で作用します。^{[引用が必要]}

Wnt14 は Col2a1 によって制御され、β-カテニンを介したWnt 経路に送られます。Wnt14 レベルが高いと軟骨細胞の分化が妨げられますが、レベルが低いと分化が促進されるようです。Wnt/β-カテニン経路がアップレギュレーションされると、軟骨内骨化が促進され、形成された軟骨の骨化が促進されます。この経路は、Wnt14 シグナル伝達が開始されると蓄積する β-カテニンのため、標準的な Wnt 経路です。Wnt14 が開始されると、通常はタンパク質を破壊対象としてマークする β-カテニンのリン酸化が抑制され、タンパク質が蓄積して最終的に細胞核に入り、LEF/TCF 転写因子と結合します。これにより、リン酸化されている残りの β-カテニンが破壊され、間葉系前駆細胞が骨芽細胞に分化します。^[6]

この経路の検査では、Wnt/β-カテニンがRunx2およびOsx転写因子の活性化の前にβ-カテニンレベルを上昇させることが示されており、これは初期のβ-カテニンレベルが初期間葉系前駆細胞が軟骨細胞または骨芽細胞に進行するかどうかの兆候となり得ることを示唆しているようです。^[7]

レチノイン酸はレチノイドと呼ばれる分子ファミリーの一部であり、軟骨芽細胞が形成されるためには抑制される必要がある。弱く恒常的に活性なレチノイン酸受容体を持つトランスジェニック マウスを使用した2003年の研究では、レチノイドが細胞を前軟骨形成の間葉系細胞の状態で凝縮内に維持し、細胞分化を防ぐことがわかった。^[8]また、受容体を介したレチノイドシグナル伝達の阻害は、軟骨芽細胞の分化の「マスタースイッチ」と考えられているSox9発現を誘導すると示唆されている。^[8]

軟骨芽細胞の分化は、圧縮力が高く酸素分 圧が低い環境で促進されますが、この2つが組み合わさることで、軟骨分化を阻害するタンパク質3が阻害されます。成熟した軟骨組織は無血管であり、酸素分圧の高い環境に適さないため、これらの好みは重要です。^[1]

軟骨芽細胞は、機械的な力によって軟骨細胞が破壊されるたびに、軟骨に移動するようです。残った軟骨細胞は分裂して、さらに軟骨芽細胞を形成します。成長因子 HMGB-1 は軟骨細胞の分裂を促進し、一方で終末糖化産物受容体 (RAGE) は、損傷によって生じた細胞破片を除去するために走化性を媒介します。その後、軟骨芽細胞は、失われた軟骨組織を再形成するために、周囲に軟骨マトリックスを分泌します。^{[引用が必要]}

しかし、再生はまだ遅すぎるため、患者の治療ではこの修復メカニズムを効果的に利用することができません。損傷からすぐに再生できない理由の 1 つは、人体の他の結合組織と比較して軟骨が比較的無血管 性であることに起因しています。^{[引用が必要]}

軟骨芽細胞腫は、軟骨芽細胞の過剰な刺激により軟骨内骨化部位に形成される良性腫瘍である。軟骨芽細胞腫が形成される場合、軟骨芽細胞の活動が最も顕著な上腕骨だけでなく、脛骨の上部または下部に見られることが多い。まれに、足、手、扁平骨、または脊椎に見られることもある。これらの肉腫の30～50％には、同様に良性の骨芽細胞腫が付随している。^[9]

軟骨肉腫はより悪性度の高い腫瘍ですが、ほとんどが低悪性度の腫瘍であり、しばしば骨格軸部に発生します。米国では骨格系腫瘍の20％を占めています。^[10]

• 胚葉由来のヒト細胞タイプのリスト