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Elucidate the mechanism of cartilage degeneration from synovial fluid exosomes and establish self-repair therapy by exercise

Research Project

Project/Area Number 22KJ2541
Project/Area Number (Other) 22J23384 (2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022)
Section国内
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionSaitama Prefectural University

Principal Investigator

高畠 啓  埼玉県立大学, 保健医療福祉学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords変形性膝関節症 / メカニカルストレス / 実験動物モデル / 軟骨下骨 / 滑膜炎 / 前十字靭帯損傷 / 関節軟骨
Outline of Research at the Start

膝関節内にある前十字靭帯を損傷させることで膝関節不安定性を引き起こしたマウスモデルを作成し,関節軟骨変性を主病変とする変形性膝関節症を誘発させる.作成したマウスモデルの関節液と関節軟骨を対象に分子生物学・組織学的解析を実施し,実際に関節軟骨変性が生じる以前から軟骨変性を示唆することのできる新たなバイオマーカーの探索を関節液エクソソームから試みる.

Outline of Annual Research Achievements

今年度は,昨年度新規開発した"前十字靭帯破断によりメカニカルストレスの影響をより詳細化する変形性膝関節症マウスモデル(Non-Compression ACL-R model)"を軸に,前十字靭帯損傷時の関節面衝突による圧縮応力が軟骨変性に及ぼす影響を調査した.Non-Compression ACL-Rモデルと従来実験動物モデルとして使用されてきたCompression ACL-R modelと比較したところ,前十字靭帯損傷による関節不安定性は同じにもかかわらず,Compression ACL-R群においてモデル作製直後の軟骨表層の粗さが増大していた.また,Compression ACL-R群において軟骨細胞におけるMetalloproteinase (MMP-13)発現量が早期から増大し,急性期の軟骨変性,ならびにより早期からの軟骨下骨の骨体積比増大を誘発した.以上より,前十字靭帯損傷時の関節面衝突は軟骨表層の微細損傷を引き起こし,軟骨下骨骨硬化を伴い早期から変形性膝関節症を惹起することが示唆された.また,以上の結果は,変形性膝関節症発症過程において,生体内におけるメカニカルストレスが関節軟骨変性を誘発するメカニズムの基礎的知見を示唆する大変興味深い成果であると考えられる.最終年度は,関節軟骨,半月板といったメカニカルストレスに知覚・応答し関節全体へと影響を与える関節内組織のメカノバイオロジー機構を軸に,変形性膝関節症の発症メカニズムを試みることで,軟骨変性を予防することのできる運動様式とその分子機構を明らかにしていく.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初から予定していた実験スケジュール通りの進捗状況であるため.

Strategy for Future Research Activity

最終年度の研究スケジュールとしては,関節軟骨,半月板を基盤に,変形性膝関節症を模倣した実験動物モデルから関節軟骨変性が生じるより以前からの分子生物学的動態を捉えることで,変形性膝関節症の早期検出の基盤となる知見獲得を目指す.

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Open Access: 2 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of California, Davis(米国)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Journal Article] Concurrent Joint Contact in Anterior Cruciate Ligament Injury induces cartilage micro-injury and subchondral bone sclerosis, resulting in knee osteoarthritis2024

    • Author(s)
      Takahata Kei、Lin Yu-Yang、Osipov Benjamin、Arakawa Kohei、Enomoto Saaya、Christiansen Blaine A.、Kokubun Takanori
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: 0 Pages: 0-0

    • DOI

      10.1101/2024.05.08.593114

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Joint instability causes catabolic enzyme production in chondrocytes prior to synovial cells in novel non-invasive ACL ruptured mouse model2023

    • Author(s)
      Takahata K.、Arakawa K.、Enomoto S.、Usami Y.、Nogi K.、Saitou R.、Ozone K.、Takahashi H.、Yoneno M.、Kokubun T.
    • Journal Title

      Osteoarthritis and Cartilage

      Volume: 31 Issue: 5 Pages: 576-587

    • DOI

      10.1016/j.joca.2022.12.004

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 圧縮型前十字靭帯破断モデルは早期軟骨変性と軟骨下骨硬化を誘発する2024

    • Author(s)
      高畠啓, Yu-Yang Lin, Benjamin Osipov, 荒川航平, 榎本沙彩, Blaine Christiansen, 国分貴徳
    • Organizer
      第36回日本軟骨代謝学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Comparison of Compression and Non-Compression Anterior Cruciate Ligament Rupture Models in Mice2024

    • Author(s)
      Kei Takahata, Yu-Yang Lin, Benjamin, Kohei Arakawa, Saaya Enomoto, Blaine A. Christiansen, Takanori Kokubun
    • Organizer
      2024 OARSI World Congress on Osteoarthritis
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Early synovitis in the knee joint with instability induces cartilage degeneration but doesn’t affect long-term2024

    • Author(s)
      Kei Takahata, Kohei Arakawa, Saaya Enomoto, Moe Yoneno, Yuna Usami, Haruna Takahashi, Takanori Kokubun
    • Organizer
      2024 OARSI World Congress on Osteoarthritis
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 関節不安定性を伴う膝関節において急性期滑膜炎は長期的な軟骨変性に寄与しない2023

    • Author(s)
      高畠啓, 荒川航平, 榎本沙彩, 米野萌恵, 宇佐美優奈, 髙橋花奈, 国分貴徳
    • Organizer
      第28回 日本基礎理学療法学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 前十字靭帯損傷後の変形性膝関節症発症に影響を及ぼす要因の解明2023

    • Author(s)
      高畠啓, Yu-Yang Lin, Benjamin Osipov, 荒川航平, Blaine Christiansen, 国分貴徳
    • Organizer
      第28回 日本基礎理学療法学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Longitudinal Changes of Synovial Fluid in OA Progression Induced by Mechanical Stress2023

    • Author(s)
      Takahata K, Arakawa K, Takahashi H, Yoneno M, Usami Y, Enomoto S, Kokubun T
    • Organizer
      Orthopaedic Research Society Annual Meeting 2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] メカニカルストレスによる関節軟骨変性の発症に滑膜炎は寄与しない2022

    • Author(s)
      高畠啓, 荒川航平, 髙橋花奈, 米野萌恵, 宇佐美優奈, 榎本沙彩, 国分貴徳
    • Organizer
      第10回日本運動器理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Analyzing mRNA expression of serum extracellular vesicles in knee osteoarthritis mouse model.2022

    • Author(s)
      高畠啓,泉尾直孝,荒川航平,国分貴徳
    • Organizer
      第9回日本細胞外小胞学会学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 本学大学院の高畠啓さんらによる変形性膝関節症の発症・進行予防を目的としたリハビリテーション研究

    • URL

      https://www.spu.ac.jp/news/?itemid=1734&dispmid=508

    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2022-04-28   Modified: 2024-12-25  

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