超音波刺激,人工骨,骨形成因子(BMP)シグナル操作を組み合わせた骨欠損の修復

• Project/Area Number: 17659467
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Orthopaedic surgery
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 妻木 範行 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (50303938)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉川 秀樹 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (60191558)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2006: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 2005: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 骨伝導 / 軟骨 / 動物モデル / 骨強度 / 新生骨

Research Abstract

低出力超音波パルス(LIPUS)は骨折に対する治療においてその修復過程を促進することが報告されている。近年、開発された人工骨であるハイドロキシアパタイト多孔体(IP-CHA)は、優れた骨伝導能を持ち、骨切術や腫瘍切除術後などに生じる骨欠損部に使用する上で優れた補填材である。しかし、IP-CHA内部に新生骨が形成されるまでには長い期間を要する。我々は、LIPUSがIP-CHA内の新生骨形成に対して促進的に働くと考え、その効果について検討した。昨年度に得た結果を元に,さらに生体でのLIPUSのIP-CHA内の新生骨形成に対する効果を検討した.New Zealand white rabbitsを用いた動物実験を行った。両側の大腿骨穎部に直径4mmの骨孔を作成後、円柱状のIP-CHAを挿入し、右下肢のみLIPUSを1日20分間照射した。LIPUS照射後2週間、3週間でそれぞれIP-CHAを回収し、Micro-CTにて新生骨の体積を測定した。その結果、LIPUS照射後3週においてはLIPUS群で新生骨の体積は有意に増加していた。回収したIP-CHAをホルマリン固定後,脱灰し組織切片を作製した.骨基質の面積はLIPUSを照射したグループで,コントロールに比べて増えていた.IP-CHA内に進入した細胞の数も増加していた.これは,昨年度に行ったin vitroの,LIPUSが細胞の遊走能を促進するとの結果と整合する結果であった.免疫組織学的解析により,I型コラーゲンとオステオカルシンのシグナルは,LIPUSを照射したグループにおいてコントロールに比べて増強していた.このことは,LIPUSは骨欠損部に移植したIP-CHAに対して、骨基質の生産を促進する作用があると考えた.

Research Products

• [Journal Article] Bone morphogenetic proteins in bone stimulate osteoclasts and osteoblasts during bone development (2006)
  • Author(s): Okamoto M., Murai, J., Yoshikawa, H., Tsumaki, N
  • Journal Title: J Bone Miner Res 21・7 Pages: 1022-1033
• [Journal Article] Oxygen tension regulates chondrocyte differentiation and function during endochondral ossification. (2006)
  • Author(s): Hirao M., Tamai, N., Tsumaki N., Yoshikawa, H., Myoui, A
  • Journal Title: J Biol Chem, 281(41) : 31079-92, 2006 281, 41 Pages: 31079-31092
• [Journal Article] 遺伝子改変マウスを用いたBMPシグナルによる骨・軟骨形成機構の解析. (2006)
  • Author(s): 妻木範行, 吉川秀樹
  • Journal Title: Arthritis 4, 1 Pages: 4-9
• [Journal Article] 最新原著レビュー 低出力超音波パルス照射は片側仮骨延長法を用いた高位脛骨骨切り術における延長仮骨治愈を促進する. (2006)
  • Author(s): 妻木範行
  • Journal Title: 整形外科 57 Pages: 1531-1535
• [Journal Article] 軟骨・骨形成における骨形成因子 (BMP) シグナルの役割. (2006)
  • Author(s): 妻木範行
  • Journal Title: Clinical Calcium 16, 4 Pages: 138-142
• [Journal Article] The role of bone morphogenetic proteins in endochondral bone formation. (2005)
  • Author(s): Tsumaki, N., Yoshikawa, H
  • Journal Title: Cytokine Growth Factor Rev., 16 Pages: 279-285
• [Journal Article] 骨・軟骨研究の展開 わかりやすい疾患動物解析(1) (2005)
  • Author(s): 村井純子, 吉川秀樹, 妻木範行
  • Journal Title: 分子リウマチ 2 Pages: 231-236
• [Journal Article] 骨・軟骨研究の展開 わかりやすい疾患動物解析(2) (2005)
  • Author(s): 村井純子, 堀木充, 吉川秀樹, 妻木範行
  • Journal Title: 分子リウマチ 2 Pages: 304-309
• [Journal Article] Hyaline cartilage formation and enchondral ossification modeled with KUM5 and OP9 chondroblasts.
  • Author(s): Sugiki, T., Uyama, T., Toyoda, M., Morioka, H., Kume, S., Miyado, K., Matsumoto, K., Saito, H., Tsumaki N., Takahashi, Y., Toyama, Y., Umezawa, A
  • Journal Title: J Cell Biochem (in press)
• [Book] 臨床分子内分泌学3 (2005)
  • Author(s): 岩井貴男, 妻木範行, 吉川秀樹
  • Publisher: 日本臨床社