過剰運動による疲労骨折モデルの作成

• Project/Area Number: 10780006
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 体育学
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 向井 直樹 筑波大学, 体育科学系, 講師 (70292539)
• Project Period (FY): 1998 – 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 1999: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 1998: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 骨代謝 / 運動負荷 / 骨代謝マーカー / 疲労骨折 / 骨強度 / 骨粘弾性 / 力学試験 / 骨形成 / 骨吸収

Research Abstract

先年度に実施したラットへの長時間強制走行運動負荷実験では、走行運動負荷群の一部に骨密度が安静群よりも明らかに低い個体が散見されたが、統計学的には安静群と差はなかった。
今年度は、ラットから採取した血液・尿における骨代謝マーカー分析を行い、走行負荷を課したWistar系雌ラット下肢骨の力学的強度を計測した。
1.血液・尿データ
長時間強制走行させたラットでは、骨形成マーカーであるアルカリホスファターゼ、オステオカルシンが安静を保ったラットと比べると低値になる傾向を示した。一方、骨吸収マーカーであるピリジノリン、デオキシビリジノリンは一定の傾向がなく、走行による影響が認められなかった。したがって、長時間強制走行は骨形成を抑制するが、骨吸収には一定の効果を示すわけではないことが示唆された。
2.ラット下肢骨の力学的強度
振動応答試験は11Hzと35Hzの二種類の振動数で行った。動的stiffnessは物体の剛性の指標であるが、いずれの周波数でも走行群が有意に高値であった(p<0.01)。振動と物体の変位の位相差を表すtanδ粘弾性の指標であるが、走行群で有意に低値であった(p<0.01)。
三点曲げ破壊試験の結果では、破断荷重、静的stiffnessともに安静群で高値を示したが、統計学的に有意な差は認めなかった。
骨密度を測定したところ、走行群で高い傾向があった。
この結果から、高強度長時間走行によってラットの下肢骨は剛性が高いが粘弾性が低い骨となったことが明らかになった。すなわち、高強度の長時間走行によりラットの下肢骨は「硬いがもろい」材質となり、骨の衝撃緩和能力が減少していることが判明した。また、この様な変化は骨密度と並行しないことが示された。
今回は疲労骨折の像を作成することはできなかったが、そのメカニズムの一端を解明することができた。