| Project/Area Number |
22K09334
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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 | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
小関 弘展 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(保健学科), 教授 (70457571)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾崎 誠 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (20380959)
今井 智恵子 (野口智恵子) 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (90746653)
朝永 育 長崎大学, 病院(医学系), 医員 (10972622)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 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: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 不動 / 骨萎縮 / 骨微細構造 / 骨強度 |
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| Outline of Research at the Start |
高齢者の活動性低下（不動）による脆弱性骨折は，疼痛などの苦痛だけでなく，生活の質の低下，生命的予後の短縮の原因となる。本研究の目的は，ラット後肢不動化モデルを用いてベルト電極式骨格筋電気刺激装置および栄養・薬剤・外固定の方法・運動療法といった対策の有用性を生理学的および構造力学的見地からin vivoで評価し，有効な骨萎縮の予防策および治療戦略の確立を試みることである。血液学的分析，各種免疫染色による組織学的解析に加え，骨微細構造の解析にはマイクロCTによる皮質骨と海綿骨の３次元構造に関する種々のパラメータを計測し，機械的破断強度は精密万能試験機を用いた3点曲げ強度，圧縮強度を測定する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は「ベルト電極式骨格筋電気刺激装置（B-SES）介入実験」というテーマを掲げ，①筋肉および骨組織へ影響を及ぼさない範囲での最大電気刺激条件の探索，②B-SES介入の有無による骨密度，骨微細構造パラメータ，機械的骨強度の計測，③組織学・組織化学・免疫組織化学的手法による分子生物学的解析という手順で行った。作成した8週齢のSPF Wistar系ラットの不動化モデルを使用し，腰部～下肢に小動物実験用B-SES（ホーマイオン研究所製）を装着した。筋繊維や骨組織の損傷・破壊を回避するため，刺激周波数；50Hz，刺激サイクル：2秒通電・2秒休止の１：１サイクル，出力強度4.7mAの条件で，1日15分，週に6日という条件を基本軸として設定した。次に，各固定期間に通常飼育群，不動群，不動＋B-SES群（各10匹）の3群を設け，B-SESの骨萎縮予防効果を骨密度，骨ミネラル成分，微細構造，機械的強度の4つの視点から分析する。さらに，検体の脱灰標本を作製し，組織学・組織化学・免疫組織化学的手法により海綿骨と皮質骨内の新生血管，破骨細胞，骨芽細胞の所在や動態を分析することにより，骨代謝の生理学的分析および抗骨萎縮効果の機序を解明する。その結果，不動群は外固定1週で大腿骨の成長が阻害され，2週後には皮質骨，海綿骨ともに構造学的破壊が進行していたが，不動＋B-SES群は通常飼育群と同程度の骨密度，骨微細構造，機械的強度を保持することが判明した。2024年度は，統計学的分析を進める。また，大腿骨長と周囲径を計測し，3点曲げ試験（最大曲げ強度，最終破断強度），圧縮強度試験（初期圧壊強度，最終圧潰強度）の結果を集計して，適宜全国規模の学会で発表した。2023年度の学会演題発表は14演題（最優秀演題賞1演題）であり，論文掲載は8編（その内英字論文3編）である。現在，英字論文4編を投稿中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
①筋肉および骨組織へ影響を及ぼさない範囲での最大電気刺激条件の探索、②B-SES介入の有無による骨密度，骨微細構造パラメータ，機械的骨強度の計測、③組織学・組織化学・免疫組織化学的手法による分子生物学的解析のデータ取集が6割程度にとどまっている。新型コロナウイルス感染による納品の遅れと実験者の治療期間などが重なったこと、また円安による材料費の高騰が大きく影響しており、安全で安価な購入先と流通経路を模索している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は、栄養，薬剤，外固定の方法，運動療法とB-SESの相乗効果に関する実験を行う予定である。2023年度の研究結果をもとに、骨代謝へ影響する栄養素（Ca，P，タンパク質，ビタミン，ミネラル）の濃度とカロリーを調整した餌の違いによる効果を検証する。また，現在使用されている各種骨粗鬆症薬（ビタミン.D製剤，ビスホスホネート製剤，副甲状腺ホルモン製剤，デノスマブ等）の種類と投与量，外固定の形状（ギプス，シャーレ，シーネ等），材質（プラスチック，装具，石膏等），厚さの違いが骨萎縮の発生および進行に及ぼす影響を骨密度，骨ミネラル成分，微細構造，機械的強度の4つの視点からの評価を進める予定で
ある。
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Report
(2 results)
Research Products
(35 results)
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[Journal Article] Progression of microstructural deterioration in load-bearing immobilization osteopenia2022
Author(s)
Hironobu Koseki, Makoto Osaki, Yuichiro Honda, Shinya Sunagawa, Chieko Imai, Takayuki Shida, Umi Matsumura, Junya Sakamoto, Iku Tomonaga, Seiichi Yokoo, Satoshi Mizukami, Minoru Okita
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Journal Title
PLoS One
Volume: 17
Issue: 11
Pages: e0275439-e0275439
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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