運動器廃用性疼痛動物モデルを用いた免疫応答制御による疼痛メカニズムの探求

Research Project

Project/Area Number	21K09201
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 56020:Orthopedics-related
Research Institution	Mie University
Principal Investigator	若林弘樹三重大学, 医学部附属病院, 講師 (50362687)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	須藤啓広三重大学, 医学系研究科, 教授 (60196904)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	関節炎周囲疼痛 / 運動器 / 廃用 / 骨粗鬆 / 疼痛
Outline of Research at the Start	運動器廃用性疼痛動物モデルマウスの後肢骨における骨代謝関連因子と炎症性サイトカインの発現について生化学的および組織学的評価を行う。また、関節炎周囲疼痛モデルを作成し、病態の相同性を見出す。令和3年度は運動器廃用性疼痛動物モデルマウスの後肢骨における骨代謝関連因子と炎症性サイトカインの発現について生化学的および組織学的評価と関節炎周囲疼痛モデルの作成する。令和4年度以降は令和3年度の研究成果をもとにして関節炎周囲疼痛モデルへの骨粗鬆症薬治療および抗炎症性サイトカイン治療を行い、その治療効果を検討する。また、運動器廃用性疼痛動物モデルマウスとの疼痛メカニズムの相違について探索する。
Outline of Annual Research Achievements	1. 令和3年度に確立した関節炎周囲疼痛モデルを用いてビスフォスフォネート(BP)による治療効果検討し、関節炎周囲関節において疼痛が改善することを見出した.8週齢雌DDYマウス足背に炎症物質Complete Freund's adjuvant(CFA)を投与して足趾関節炎を生じさせる.CFA投与後１週後よりアレンドロン酸（ALN)(治療群)および生食を1週間投与した(無治療群).コントロール群には生食を1週間投与した.CFA投与2週後(治療1週後)にvon Frey filament testにより膝関節を刺激して疼痛関連行動の評価を行った.疼痛評価においてCFA投与後無治療群はコントロール群と比較して有意に膝関節の疼痛閾値が増加し,疼痛過敏が認められた.CFA投与後ALN投与群では無治療群と比較して有意に膝関節の疼痛閾値が低下していることを見出した. 2．関節炎周囲疼痛モデルにおいてBP治療により,疼痛閾値上昇部位の骨粗鬆化が改善していることを見出した.上記1マウスを安楽死後μCTを用いて骨塩定量および骨形態計測を行い,脛骨近位部の骨塩定量および骨形態計測で評価した.CFA投与後無治療群はコントロール群と比較して有意に骨粗鬆化が認められた.CFA投与後ALN投与群では無治療群と比較して有意な骨粗鬆化の改善が認められた. 3. 関節炎周囲疼痛モデルにおいてBPによる治療で下肢骨当該領域の後根神経節に疼痛関連タンパクの上昇が抑制されることを見出した.上記1マウスの下肢骨当該領域の後根神経節第4腰髄神経根を採取し,免疫組織学的に疼痛関連タンパクcalcitonin gene-related peptide (CGRP)を評価した.CGRPの発現はCFA投与後無治療群ではコントロール群と比較して有意に上昇し,CFA投与後ALN投与群は無治療群と比較して有意な発現抑制が認められた.
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 2022年度の研究結果から、関節炎周囲疼痛モデルを確立し、そのモデルにビスフォスフォネート治療をすることにより、疼痛関連行動および組織学的評価より関節炎周囲関節の疼痛は改善し、その一要因として画像的および組織学的評価より骨の粗鬆化改善が関与していることを見出した。本研究結果は国際学会：アメリカ整形外科基礎学会Orthopaedic Research Society）で発表し、論文投稿中である。 2023年度は抗サイトカイン治療による薬物治療による評価・検討を予定している。
Strategy for Future Research Activity	ビスフォスフォネートの研究結果を基に、抗サイトカイン治療による薬物治療による疼痛抑制効果について動物モデルを用いての検討を計画している。疼痛抑制効果と骨形態計測および後根神経節での組織学的検討も計画している。