Mechanical Cues: Bidirectional Reciprocity in the Extracellular Matrix Drives Mechano-Signalling in Articular Cartilage.
機械的シグナル:細胞外マトリックスにおける双方向性の相互関係が関節軟骨のメカノシグナリングを駆動する (機械翻訳の邦題)
記録の確認項目
- 研究デザイン
- レビュー
- 対象
- ヒト・動物 併記
- 出版年
- 2021
- 出典
- doi.org
- 抄録の表示
- 表示あり
- 出版状態
- 有効な記録
- 状態確認日
- 2026/08/17
- 収集日
- 2026/08/04
- 鮮度
- 確認期限内
- 確認段階
- 自動処理
- 記録状態
- 公開
日本語要約(機械生成)
関節軟骨の細胞外マトリックス(ECM)、特に細胞周囲マトリックス(PCM)の組成と組織化は、その生体力学的機能に重要である。アグリカンなどのプロテオグリカンがII型コラーゲン線維網に取り込まれることで、荷重に対する機械的弾力性が付与される。また、PCMの構成成分(VI型コラーゲン、パールカン、デコリン、ビグリカン、フィブロネクチンなど)は、軟骨細胞への生体力学的・生化学的シグナルの伝達を仲介し、メカノトランスダクションを調節する。本総説では、軟骨細胞のメカノシグナリングと軟骨恒常性におけるECMの双方向性に関する文献を要約する。生理的負荷は同化・異化活性の恒常的バランスを維持するが、過度の負荷や関節外傷などの非生理的負荷はマトリックス分子の生合成や組織化に悪影響を及ぼし、PCMの機械的特性を低下させる。さらに、ECMの分解断片が炎症などのシグナル経路を活性化または阻害し、軟骨変性や変形性関節症の発症につながる可能性が示された。ECMの双方向性は、軟骨細胞が負荷に応じてPCM/ECM分子や成長因子、サイトカイン、酵素を合成・放出し、軟骨の健康と疾患におけるPCM/ECMの組成と機械的特性に影響を与える上で重要である。
この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。
抄録
The composition and organisation of the extracellular matrix (ECM), particularly the pericellular matrix (PCM), in articular cartilage is critical to its biomechanical functionality; the presence of proteoglycans such as aggrecan, entrapped within a type II collagen fibrillar network, confers mechanical resilience underweight-bearing. Furthermore, components of the PCM including type VI collagen, perlecan, small leucine-rich proteoglycans-decorin and biglycan-and fibronectin facilitate the transduction of both biomechanical and biochemical signals to the residing chondrocytes, thereby regulating the process of mechanotransduction in cartilage. In this review, we summarise the literature reporting on the bidirectional reciprocity of the ECM in chondrocyte mechano-signalling and articular cartilage homeostasis. Specifically, we discuss studies that have characterised the response of articular cartilage to mechanical perturbations in the local tissue environment and how the magnitude or type of loading applied elicits cellular behaviours to effect change. In vivo, including transgenic approaches, and in vitro studies have illustrated how physiological loading maintains a homeostatic balance of anabolic and catabolic activities, involving the direct engagement of many PCM molecules in orchestrating this slow but consistent turnover of the cartilage matrix. Furthermore, we document studies characterising how abnormal, non-physiological loading including excessive loading or joint trauma negatively impacts matrix molecule biosynthesis and/or organisation, affecting PCM mechanical properties and reducing the tissue's ability to withstand load. We present compelling evidence showing that reciprocal engagement of the cells with this altered ECM environment can thus impact tissue homeostasis and, if sustained, can result in cartilage degradation and onset of osteoarthritis pathology. Enhanced dysregulation of PCM/ECM turnover is partially driven by mechanically mediated proteolytic degradation of cartilage ECM components. This generates bioactive breakdown fragments such as fibronectin, biglycan and lumican fragments, which can subsequently activate or inhibit additional signalling pathways including those involved in inflammation. Finally, we discuss how bidirectionality within the ECM is critically important in enabling the chondrocytes to synthesise and release PCM/ECM molecules, growth factors, pro-inflammatory cytokines and proteolytic enzymes, under a specified load, to influence PCM/ECM composition and mechanical properties in cartilage health and disease.
MeSH
DOI 10.3390/ijms222413595
PMID 34948394
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