Establishment of a new exercise therapy for osteoarthritis using HIF-1alpha regulation by hypoxia
| Project/Area Number |
21H03295
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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 59010:Rehabilitation science-related
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University of Medicine |
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Principal Investigator |
新井 祐志 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (50347449)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 修 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00271164)
岸田 綱郎 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (00370205)
高橋 謙治 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30347447)
中川 周士 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (30643382)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥15,600,000 (Direct Cost: ¥12,000,000、Indirect Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
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| Keywords | HIF-1α / 整形外科 / リハビリテーション / 関節軟骨 / 低酸素環境 / 運動療法 / 低酸素 / 軟骨 |
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| Outline of Research at the Start |
運動療法は変形性関節症(osteoarthritis;OA)に対する有効な保存療法である．一方OAでは関節内の低酸素環境が破綻していることから低酸素誘導因子hypoxia-inducible factor(HIF)-1αがOAの治療の重要なターゲットとして注目されており，HIF-1 αを介した関節軟骨の保護効果や，骨格筋の筋力増強作用が明らかになっている．本研究の目的は低酸素環境下運動療法でOAにより減少した関節軟骨のHIF-1αを賦活化させるとともに，萎縮した骨格筋でHIF-1αの発現を増強させ，短時間かつ低負荷にOAを予防・治療できる運動療法を確立することである．
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| Outline of Annual Research Achievements |
運動療法は変形性関節症(osteoarthritis; OA)に対する有効な保存療法であり、短時間かつ低負荷で効率的に施行可能な運動療法の開発が求められている。一方、近年では体内での低酸素応答メカニズムが運動器の分野でも注目されている。低酸素環境では、低酸素誘導因子hypoxia-inducible factor(HIF)-1αの発現を介して軟骨細胞は恒常性を維持している。低酸素環境下運動療法で、OAにより減少した関節軟骨のHIF-1αを賦活化させることにより効率的にOAを予防・治療できるのではないかと考える。低酸素環境が軟骨代謝に及ぼす影響についてin vivoで検討した。
wistar系ラットの膝関節にモノヨードアセテートを関節内投与してOA モデルを作成し、低酸素チャンバー内（酸素濃度12%）で４週間飼育し、 膝関節で組織学的検討を行った。SafraninO染色では低酸素群でより染色されていたが軟骨変性の程度に有意差は認めなかった。HIF-1α免疫染色では核の染色率は低酸素群、定常酸素群で著変はなかった。以上のことから低酸素環境の暴露時間が遺伝子発現に大きな影響を与える可能性が高く、低酸素暴露時間・条件などの検討を進めていく必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度はin vivoの研究を主に行った。昨年度から発展しOAモデルを使用し低酸素環境に暴露し検討を行った。4週間の持続的な低酸素環境においては軟骨変性を有意に抑制できておらず、低酸素環境下におく時間および間隔などについてさらなる検討が必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずin vivoにおいて軟骨保護効果を効率的に発揮する低酸素環境の条件設定のさらなる検討をする。
この検討の結果を用いて、軟骨細胞を使用し、in vitroにおける低酸素環境が軟骨代謝に及ぼす影響について検討していく。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
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[Presentation] Effect of treadmill running on slow-twitch muscle atrophy in a rat model of arthritis2022
Author(s)
Kamada Y, Inoue A, Toyama S, Inoue H, Nakagawa S, Fujii Y, Kaihara K, Cha R, Arai Y, Mazda O, Takahashi K
Organizer
2022 ORS annual meeting
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Preventive effect of treadmill running on muscle fibrosis in slow-twitch muscle of a rat model of arthritis2022
Author(s)
Kamada Y, Inoue A, Toyama S, Inoue H, Nakagawa S, Fujii Y, Kaihara K, Cha R, Arai Y, Mazda O, Takahashi K
Organizer
2022 OARSI annual meeting
Related Report
Int'l Joint Research
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