| Project/Area Number |
21K09203
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56020:Orthopedics-related
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
福井 友章 神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (50437688)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大江 啓介 神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (20514623)
新倉 隆宏 神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (40448171)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | 骨粗鬆症 / 炭酸ガス / ラット / ロコモティブシンドローム / 脆弱性骨折 / 筋委縮 |
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| Outline of Research at the Start |
超高齢社会に突入した我が国において、健康寿命の延伸は国家的課題である。その実現のためには、加齢に伴い運動・移動能力が低下した状態であるロコモティブシンドロームの治療・予防が重要である。我々はこれまでに炭酸ガス経皮吸収療法が生体に及ぼす影響について様々な研究を行い、骨折治癒促進、骨再生、骨吸収抑制、筋萎縮予防などの効果を有することを見出してきた。これらは、ロコモティブシンドロームの主な要因である骨粗鬆症・脆弱性骨折・筋萎縮・骨萎縮にも関連するものである。これらを踏まえ、本研究では、炭酸ガス経皮吸収を用いた、骨粗鬆症・脆弱性骨折・廃用に対する新たな治療法を開発することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的の一つである、卵巣摘出（OVX）ラット骨粗鬆症モデルと精巣摘出（ORX）ラット骨粗鬆症モデルを用いて、炭酸ガス経皮吸収システムにより骨粗鬆症の病態が改善するかについての検討を行ったところ、両モデルにおいて骨粗鬆症に対する炭酸ガス経皮吸収療法の明らかな効果は認められなかった。
並行して、炭酸ガス経皮吸収の至適治療時間についての検討を行った。ラット大腿骨骨折モデルを用いて、従来の20分治療の群と60分治療の群を作成し、骨折治癒過程をX線学的・組織学的に検討したところ、60分治療群において、有意に骨折治癒過程が促進されるという結果が得られた。
OVX、ORX以外の骨粗鬆症モデルラットとして、後肢懸垂筋委縮・骨萎縮モデルを用いて炭酸ガス経皮吸収療法の効果も検討した。対照群、後肢懸垂（HS）群、後肢懸垂＋炭酸ガス経皮吸収（HSCO2）群の3群を作成し、腓腹筋，大腿骨，脛骨に採取し各種評価を行った。HE染色における腓腹筋の筋横断面積は、対照群に対しHS群で有意に減少したが、HS群に対しHSCO2群では有意に増加した。マイクロCTでは、HS群で対照群に比し有意な大腿骨の骨萎縮を認めたが、HSCO2群では骨萎縮が有意に改善した。脛骨近位部の組織像では、対照群に対しHS群で骨髄脂肪組織が増加したが、HSCO2群ではHS群に対し骨髄脂肪組織と破骨細胞は減少し、骨芽細胞は増加した。腓腹筋および大腿骨遠位部のreal-time PCRでは、HS群に対しHSCO2群でPGC-1αおよびVEGFの発現が上昇し、筋および骨形成マーカー発現も上昇した。力学試験では大腿骨遠位・頚部の骨強度が、HSCO2群にてHS群より有意に上昇した。これらの結果をまとめた発表をすでに国内外の学会で行っており、英文論文も作成中であり、令和6年度中の英文雑誌への掲載を目指している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画でまず示す予定であった、OVXモデルとORXモデルの二つの骨粗鬆症モデルに対する炭酸ガス経皮吸収療法の骨粗鬆症予防・治療効果について、十分なデータを得ることができなかったことから、別の骨粗鬆症モデルでの検討を先に行うべきではないかと考え、令和6年度に行う予定としていたラット後肢懸垂による骨萎縮・筋委縮モデルを用いた、炭酸ガス経皮吸収療法の治療効果の検討を令和5年度に開始した。炭酸ガス療法の効果を示すデータが得られ、令和5年度内に複数の学会において発表した。現在英語論文作成中であり、令和6年度内の英文雑誌掲載を見込んでいる。
並行して、ラット後肢懸垂骨萎縮・筋委縮モデルに大腿骨骨折を作成した、脆弱性骨折モデルに対する炭酸ガス経皮吸収療法の治療効果の検討を開始している。モデル作成方法の確立に苦慮したが、最近では安定して行えるようになっており、データ集積中である。令和6年度中にはデータをまとめ、学会発表、英語論文作成へと進めていく見込みである。
研究を実行する順番は予定していたものと違ってはいるが、研究全体としての進行状況としてはおおむね順調に進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前述の通り、後肢懸垂ラットを用いた脆弱性骨折モデルにおける炭酸ガス経皮吸収療法の骨折治癒促進効果に関する検討を継続していく。前述した評価にて効果の検討を行うことと並行し、筋や骨をサンプルとしてreal-time RT-PCRを用いた遺伝子学的検討を行い、炭酸ガス経皮吸収療法が与える影響のメカニズムについての検討も行っていく予定である。
OVXモデル、ORXモデルにおいて、炭酸ガス治療が骨粗鬆症を予防する効果は十分には示されなかったが、それぞれの骨粗鬆症モデルの作成には成功している。これらに後肢懸垂モデルを加えた3種の骨粗鬆症モデルを用いて、骨粗鬆症を背景とする脆弱性骨折モデルにおける炭酸ガス経皮吸収療法の効果の検討を将来的には行っていきたい。
いずれのテーマについても研究結果が出そろい次第、順次国内学会および国際学会にてその成果を発表するとともに、英文論文として投稿する予定としている。
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