長骨骨幹端の修復過程における炎症動態の解明

• Project/Area Number: 23K16727
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59020:Sports sciences-related
• Research Institution: Showa University
• Principal Investigator: 井上 知 昭和大学, 歯学部, 助教 (00823064)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2026: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 骨折治癒過程 / 骨幹端 / 骨幹部 / 炎症

Outline of Research at the Start

骨折の多くは長骨骨幹端領域で発生する。骨幹端の治癒過程は、骨幹部と比較して炎症が早期に収束し、髄腔側からの骨形成によって修復される。しかし、骨幹端の治癒過程における初期の炎症反応から骨形成への転換については、不明な点が多くある。本研究では、長骨骨幹端の骨損傷モデルを作製し、消炎処置を行い、骨幹端における炎症反応役割について解析し、早期に骨形成が起こるメカニズムを明らかにする。また外部からの刺激によって、炎症をコントロールし、骨癒合の促進ができるかについても検討を行う。本研究により、部位特的な骨折治癒過程のメカニズムを明らかにし、骨折部位に応じた治療方法の開発を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

骨折の多くは橈骨遠位端に代表される長骨骨幹端で発生する。骨折モデルの多くは長骨骨幹部を用いており、骨幹端の骨折については不明な点が多い。両部位の治癒過程は異なり、安定した骨幹端骨折では骨膜側に仮骨ができず、髄腔側からの膜性骨化によって修復が行われる。骨幹端骨折の初期反応については不明な点が多く、特に治癒過程に重要な炎症期については明らかとなっていない。炎症反応はその後の治癒過程に大きな影響を与えるため、解析が必要な時期である。
本研究では、骨折が多く発生する長骨骨幹端の治癒過程における炎症反応の役割を明らかにする。一般的に骨折モデルとして用いられている骨幹部と比較して、どのような差異があるかを検討した。
両部位にドリルホールモデルを作成し、組織学的な差異を観察した。その結果、骨幹端では好中球などの炎症に関わる細胞が、骨幹部よりも早期に認められなくなった。また骨形成に関連する細胞の出現が早期に認められた。インドメタシン（NSAIDs）を用いて炎症を阻害した結果、骨幹端では髄腔側の仮骨はほとんど減少しなかったが、骨幹部では減少していた。BRDUの免疫染色を行い、増殖細胞を計測した結果、骨幹端ではほとんど減少していなかったが、骨幹部では著しい減少が認められた。また、コントロール群では骨幹端のほうが、骨幹部よりも増殖細胞が多く認められた。これらの結果から、骨幹端では炎症を阻害しても影響が少ないことが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

骨幹端と骨幹部の治癒過程における初期の反応について、解析が行えた。また両部位の差異が明らかとなってきた。しかし、免疫染色などの実験が抗体の不備などで行えなかったため、やや進捗が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

免疫染色を行い、炎症、骨形成に関連する細胞の局在について明らかにする。さらにTNF-αの阻害剤を用いて、炎症の役割について明らかにしていく予定である。

Research Products

• [Presentation] 加齢唾液腺におけるタイト結合制御分子の発現と局在の変化 (2024)
  • Author(s): 福島 美和子, 井上 知, 野中 直子
  • Organizer: 第129回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] 超音波画像診断装置で骨癒合を評価できるか？ (2024)
  • Author(s): 井上 知, 森 倫範, 安井 正佐也, 吉村 健太郎, 福島 美和子, 野中 直子
  • Organizer: 第129回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] 超音波診断装置を用いた骨折治癒過程の評価 (2023)
  • Author(s): 井上 知, 福島 美和子, 野中 直子
  • Organizer: 第65回 歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] 加齢唾液腺の導管における膜型セリンプロテアーゼの発現と局在の解析 (2023)
  • Author(s): 福島 美和子, 井上 知, 野中 直子
  • Organizer: 第65回 歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] 超音波画像診断装置によるラット骨折治癒過程の評価 (2023)
  • Author(s): 井上 知, 安井正佐也, 森 倫範
  • Organizer: 第32回日本柔道整復接骨医学会学術大会