腱・靭帯老化の基礎的解析と腱・靭帯機能不全が筋骨格系組織へ及ぼす影響
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21K09242
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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 | Tokyo Medical and Dental University (2022)
Nippon Medical School (2021) |
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Principal Investigator |
吉本 由紀 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (40735304)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宿南 知佐 広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (60303905)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| 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: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 腱 / 異所性骨化 / 老化 / 炎症 / 腱・靭帯 |
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| Outline of Research at the Start |
腱・靭帯は筋や骨が運動器の機能的なユニットとして協調的に働けるように連結している。加齢や糖尿病によって増加する腱・靭帯の組織障害は、難治性で長期の機能低下をもたらすが、腱・靭帯の加齢に関する分子メカニズムの詳細はわかっていない。本課題では、まず腱・靭帯の加齢過程における組織、細胞、遺伝子の経時的変化を解析する。加齢に関連して変動する遺伝子の機能解析を行い、腱・靭帯の老化を包括的に理解する。また、腱・靭帯と筋や骨と間の組織間相互作用が運動器の機能保全において果たす役割を調べることで、腱・靭帯が関わる運動器の機能低下のメカニズムや、その予防・治療法の開発に貢献できる新知見を得ることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
腱の加齢性変化に関して解析を続けている。1年目の解析の結果から腱の加齢性変化は直接的な骨化もしくは石灰化であることが高いことが明らかとなっていた。そこで次に、腱の加齢性変化に伴う石灰化の過程は、一般的に報告されている、腱組織の再生や機能不全における骨化と比較して異なるのかどうかを解析した。十分に加齢性変化が認められるステージの9か月齢のマウスにおいて、左側のアキレス腱の切断及び修復モデルを、十分な麻酔下で作成し、右側のアキレス腱は無傷のコントロールとして、5週間の回復過程を経て、組織を採取した。石灰化を含むアキレス腱組織から、川本法を用いて非脱灰の切片を作成し、骨化の様子を対照側と損傷側において比較した。損傷後のアキレス腱内部において、軟骨組織や血管侵入および骨髄形成を伴った骨組織を観察し、アキレス腱内部で内軟骨性骨形成が進んでいることが示唆された。これらの所見は対照側の無傷のアキレス腱では認められなかった。
以上の結果から、アキレス腱の老齢性変化は、損傷後に見られる骨性変性とは完全に異なる過程で生じることを見出している。しかしながら、いずれの骨化に関しても、炎症の関与が否定できないことを鑑み、予定通り、炎症性マクロファージの分布を、若齢マウスと老齢マウスにおいて解析したところ、老齢マウスのアキレス腱周囲組織においてCD206+マクロファージが存在していた。つまり他の臓器と同様に、アキレス腱においても老齢性変化と慢性炎症が親密に関係している可能性が示唆され、また一方で損傷後のアキレス腱においては急性炎症の関連が示唆されることから、現在双方の組織変性と袁紹との関係性に着目して解析を進めている。
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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
本年度の計画は、炎症と腱組織変性の関連性があるかどうかを調べることを目的としていた。解析の結果、急性炎症および慢性炎症が起こると考えられる損傷後の変性に加えて、老齢性変性においても炎症細胞の関与が示唆される結果が得られている。このために、当初の計画に沿って解析が進められていると考えられる。また、同様に予定されていた老齢性変化と代謝との関連性に関しては現在RNAシークエンスの結果をもとに検討中である。最終的には腱組織の変性と機能不全の解析に関してもアプローチする必要があると考えている。これらの点が今後の課題である。
また、さらに予定外の結果として、老齢性変性と損傷後の変性において生じるアキレス腱内異所性骨化はそのプロセスや形成される組織が大きく異なることが見出せた点があげられる。この解析は脱灰のプロセスを必要とする従来法では不可能であり、アキレス腱における骨化もしくは石灰化の範囲を非脱灰切片において解析する必要がある。このように、複雑な解析手法を用いなければならず、解析を進めるにあたって熟練が必要となる。これらの知見に関しての報告は今までに無く、今回得られた結果は、腱・靭帯の機能不全に関わるバイオロジーを理解するために貴重な新規なる知見となることが予想される。この点を鑑みると、期待した成果以上の結果が得られていると考えられる。このように今後この研究をさらに発展することができる結果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回は、炎症との関連性に関して可能性が見出せた。そこで、急性炎症と慢性炎症に関する炎症性マクロファージが、老齢マウスの健常アキレス腱およびアキレス腱損傷マウスのアキレス腱のどの位置に存在するのかをさらに掘り下げて解析する。損傷マウスのアキレス腱に関しては、急性炎症期と慢性炎症期の2段階のステップで損傷後の時期を分けて採取し、どのようなマーカーを発現する炎症細胞が関与しているのかを局在も含めて解析する。それと同時に損傷後の修復過程においてどのように異所性骨化が進んでいくのかを炎症細胞との関連性を視野に入れながら解析する。腱の老齢性骨化と代謝に関しては引き続き解析を進める。老化におけるアキレス腱の骨化による機能不全に関しては、機能解析が可能であれば行い、腱の機能不全による筋骨格系全体への影響を調べる。
また、炎症性マクロファージの局所への遊走を抑制するような薬剤投与法もしくは遺伝子改変マウスを用いて、アキレス腱の老化および組織損傷における異所性骨化に対して炎症性マクロファージがどのように作用しているのかを検討する。異所性骨化の存在はマイクロCT及び非脱灰組織切片によって解析し、炎症細胞の存在と骨化領域の関係性は免疫染色と石灰化領域染色を組み合わせて解析する。免疫細胞抑制状態で加齢または組織損傷における異所性骨化に変化があった場合は、組織からRNAを採取して遺伝子発現を解析し、どのような遺伝子が炎症下において、腱の骨化に寄与するのかを探索する。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
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[Journal Article] Scleraxis upregulated by transforming growth factor-β1 signaling inhibits tension-induced osteoblast differentiation of priodontal ligament cells via ephrin A22021
Author(s)
Kawatsu M, Takeshita N, Takimoto A, Yoshimoto Y, Seiryu M, Ito A, Kimura S, Kawamoto T, Hiraki Y, Shukunami C, Takano-Yamamoto T
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Journal Title
Bone
Volume: 149
Pages: 115969-115977
DOI
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Peer Reviewed
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