Elucidation of factors contributing to the inhibition of osteoarthritis progression by improving mechanical loading and search for new treatment methods
| Project/Area Number |
21H03053
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56020:Orthopedics-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松田 秀一 京都大学, 医学研究科, 教授 (40294938)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 宣 公益財団法人大原記念倉敷中央医療機構(臨床医学研究所 臨床医学研究開発部), クリニカルサイエンスリサーチグループ, 研究員 (70397537)
西谷 江平 京都大学, 医学研究科, 助教 (70782407)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
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| Keywords | 高位脛骨骨切り術 / マイクロアレイ / 滑膜 / 炎症 / マクロファージ / サイトカイン / アライメント / 変形性膝関節症 / 関節軟骨 / 力学的負荷 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究においては、膝関節の力学的負荷を軽減させる手術である高位脛骨骨切り術(HTO)前後の組織を解析することにより、力学的負荷による変形性関節症の進行とその抑制に最も寄与する生体内の因子（群）について解析することを目的とする。HTO施行時および1年時に滑膜組織を採取し、遺伝子プロファイリングを比較し、力学的負荷の変化により発現が変化した遺伝子（群）を明らかにし、得られた候補遺伝子については、細胞レベルで候補遺伝子を変化させた場合の、炎症や軟骨変性への影響を解析する。さらに力学的負荷増大によりOAを発生させる動物モデルを用いて、候補遺伝子発現変化によるOAの進行抑制効果を検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においては、膝関節の力学的負荷を軽減させる手術である高位脛骨骨切り術(HTO)前後の組織を解析することにより、力学的負荷による変形性関節症の進行とその抑制に最も寄与する生体内の因子（群）について解析することを目的とする。40名から研究参加に同意を得た。36名からHTO施行時および1年後のプレート抜去手術時に滑膜組織、血液、関節液を採取することができた。初期の３検体のHTO前、プレート抜去時のサンプルを用いてマイクロアレイ解析を行い、HTO後に有意に減少した遺伝子は炎症に関連したGene Ontology termや炎症関連のpathwayが検出された。Real-time PCRでの遺伝子発現ではHTO後に炎症性サイトカインの低下、 M2マクロファージ関連遺伝子の増加を認めた。滑膜組織染色においてHTO後に滑膜炎症スコアは有意に改善し、 免疫蛍光染色ではM1マクロファージが減少し、M2マクロファージが増加した。関節液内の性状を術前後に比較すると、関節液中の軟骨微小フラグメントが有意に減少した。メカニズムを解明するために、末梢血単核細胞から誘導したヒトプライマリーマクロファージを軟骨微小フラグメントで刺激すると、炎症性サイトカインの上昇が見られ、マクロファージのM1極性化が観察された。このとこから、HTOによりアライメントが適正化され、軟骨微小フラグメントが減少し、滑膜マクロファージ内での炎症の抑制やマクロファージ極性の変化が生じていると考えられた。手術成績との対比では、内反アライメント残存の程度とIL1B, IL6の発現に正の相関がみられ、関節内炎症の残存が示された。手術目標に対する解析としてROC曲線を用いた解析を行い、術後の機能軸が膝関節内側から53%を越えることが、術後に関節内炎症が改善するためのアライメントのカットオフ値であることが示された。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(13 results)
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[Presentation] High tibial osteotomy reduces symptoms and synovial inflammation in knee osteoarthritis by changing macrophage polarization to pro-healing phenotype.2023
Author(s)
Yu Kobori, Shigeo Yoshida, Kohei Nishitani, Shinichi Kuriyama, Shinichiro Nakamura, Takayuki Fujii, Koichi Murata, Hiromu Ito, Hiroyuki Yoshitomi, Shuichi Matsuda.
Organizer
13th Biennial International Society of Arthroscopy, Knee Surgery and Orthopaedic Sports Medicine congress
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Int'l Joint Research
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