関節荷重が関節円板の細胞外マトリックスおよび機械的特性に及ぼす影響

• Project/Area Number: 23K16176
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 57070:Developmental dentistry-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 伊藤 新 東北大学, 大学病院, 助教 (10805914)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 顎関節円板 / 関節円板 / プロテオグリカン / コラーゲン / 弾性線維

Outline of Research at the Start

顎関節を構成する主要な細胞外マトリックスは、組織の形態維持、機械的特性、脆弱性および病的変化において重要な役割を担っている。これらの細胞外マトリックスは相互に作用し、基質形成及び構成に関与する。本研究では、咬合改変を利用して顎関節への関節荷重を増大させる実験モデルを用い、成長期ラットの関節円板について (1) 関節円板の主要な細胞外マトリックスの局在と発現および (2)円板組織の機械的特性を検討し、関節荷重が関節円板の細胞外マトリックスの発現・組成および機械的特性に及ぼす影響を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

顎関節を構成する主要な細胞外マトリックス（コラーゲン、プロテオグリカン、弾性線維）は、組織の形態維持、機械的特性、脆弱性および病的変化において重要な役割を担っている。これらの細胞外マトリックスは相互に作用し、基質形成及び構成に関与する。本研究では、咬合改変（incisal bite plate）を利用して顎関節への関節荷重を増大させる実験モデルを用い、成長期ラットの関節円板について (1) 関節円板の主要な細胞外マトリックスの局在と発現および (2) ナノインデンテーション（微小領域の押し込み試験）などを用いて円板組織の機械的特性（引張り強さ、圧縮強さ、硬さ、ヤング率、粘弾性、表面粗さ）を検討し、関節荷重が関節円板の細胞外マトリックスの発現・組成および機械的特性に及ぼす影響を明らかにする。このことにより、顎関節の荷重が細胞外マトリックスを介した顎関節の形態維持に果たす役割が明らかになるとともに、組織の器質変化に伴う関節円板の変形・転位を主徴とする顎関節症の発症機序の解明の一助になるものと考えられる。本年度は以下の実験を行った。
（１）加齢に伴う弾性線維の発現量変化の解析
（２）加齢に伴う弾性線維の発現領域変化の解析
（３）機械的試験のうちナノインデンテーション、引張試験の予備実験、条件検討
以上から弾性線維の加齢に伴う発現変化を明らかにした。今後咬合改変をおこなった場合のデータ解析を行っていく予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

機械的試験の際に使用するジグ作成について、設計、予備実験に対して予定していた以上の時間を要したため進行が遅れた。ラット関節円板のサイズが極小であり、試験機への固定方法について難航した。本年度で条件検討が大きく進めることができたため、来年度以降は咬合改変モデルについてよりスムーズに研究が進めれると考えている。

Strategy for Future Research Activity

本年は予定通り機械的試験の予備実験を行えたが。咬合改変モデルに対するデータ採得が予定通り進められなかった。
来年度以降は計画通り、咬合経変モデルに対するデータ採得から行う予定である。本年度検討した機械的試験についても、同様にデータ採得を開始する予定である。