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Pathophysiology and mechanism of the progression of subchondral bone lesions in knee osteoarthritis

Research Project

Project/Area Number 24K02572
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 56020:Orthopedics-related
Research InstitutionJuntendo University

Principal Investigator

石島 旨章  順天堂大学, 大学院医学研究科, 教授 (70365576)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岡田 保典  順天堂大学, 大学院医学研究科, 特任教授 (00115221)
久保田 光昭  順天堂大学, 医学部, 先任准教授 (30327796)
金子 晴香  順天堂大学, 医学部, 准教授 (50445516)
根岸 貴子 (古賀貴子)  順天堂大学, 大学院医学研究科, 特任准教授 (90451905)
Project Period (FY) 2024-04-01 – 2027-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000)
Fiscal Year 2026: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2024: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
Keywords変形性膝関節症 / 痛み / 滑膜炎 / 軟骨下骨病変 / 骨髄異常陰影 / 骨密度 / 骨棘 / 半月板逸脱 / 軟骨摩耗
Outline of Research at the Start

変形性膝関節症(膝OA)は関節への過負荷と密接に関連し、関節構成体の変性・破壊を来す疾患である。近年、早期の病態解明から関節構成体の変化が軟骨摩耗より先行することが示され、パラダイムシフトが起きている。
我々は、骨棘、半月板異常、滑膜炎、軟骨下骨病変が膝OA進展の4大要因である可能性を示す中で、軟骨下骨病変は最強の進展因子であり、急速な関節破壊を来す膝疾患群でも大きく関与することに気付いた。
本研究では①大規模コホートの軟骨下骨病変と膝OA進展の関連、②膝OA患者の軟骨下骨病変の画像と病態、③脆弱骨マウスの実験的膝OA軟骨下骨病変解析から、軟骨下骨病変の病態解明と膝OA進展の意義を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

当グループでは、変形性膝関節症(膝OA)の病態解明を目指した研究過程において、骨棘、半月板異常(逸脱・損傷・断裂)、滑膜炎、軟骨下骨病変が膝OA進展の4大要因である可能性を示してきた。特に、軟骨下骨病変は強力な進展因子として急速な関節破壊を来す一群の膝疾患にも関与することに気付き、本研究を計画した。2024年度は、下記の3つのプロジェクトを進めた。
[1] 軟骨下骨病変と膝OAの疼痛との関連:現在膝OAにて治療対象となるのは、痛みを生じ移動機能が低下した場合である。膝OAの痛みは、MRI上の骨髄異常陰影(BML)との関連が示されているが、すべてのBMLが痛みと関連するわけではない。BMLの中でも、軟骨下骨陥凹(SBA)と軟骨下骨嚢胞(SBC)との隣接の有無が痛みとの関連に寄与するとの仮説を立て、本学にて展開中の高齢者住民コホート・文京ヘルススタディーの1,145名のデータを用いて検証した。
[2] 膝OA患者の軟骨下骨病変の画像と病態:外科的治療を要する膝OAでは、痛みが強くMRI上の軟骨下骨病変を伴うことが多い。また、従来「骨壊死」と称されてきた病変は、「軟骨下骨脆弱性骨折(SIFK)」であることが示されている。そこで、膝OA及びSIFKにて手術を行った症例の脛骨近位病変を用いて、μCTによる軟骨下骨の微細構造解析と病理学的解析を行い、臨床症状とMRI画像との関連を検討した。
[3] 脆弱骨への膝OA誘導マウスモデルにおける軟骨下骨病変の解析:SIFKは、好発年齢や進行過程から、膝OAとは異なる病態が存在するものと推察されるが、機序解明は十分ではない。SIFKは、閉経によるエストロゲン減少と糖尿病による骨量及び骨質の急激な低下と膝への過度な力学的負荷が相俟った際に発生リスクが高まるという仮説をたて、マウスへの卵巣摘除と糖尿病誘発と運動負荷を行うモデルを用いて、その実証を進めた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究計画の下記の3つのプロジェクトは、下記の3つのプロジェクト([1] 軟骨下骨病変と膝OAの疼痛との関連、[2] 膝OA患者の軟骨下骨病変の画像と病態、[3] 脆弱骨への膝OA誘導マウスモデルにおける軟骨下骨病変の解析)からなる。2024年度は、上述の如く、それぞれが計画に沿って順調に進んだ。

Strategy for Future Research Activity

2025年度の推進方針は、[1] 軟骨下骨病変と膝OAの疼痛との関連については、論文化を進めており、2025年度内の論文受理と掲載を目指している。[2] 膝OA患者の軟骨下骨病変の画像と病態については、手術時検体の解析を進め、論文の作成を完成し2025年度内に初回投稿を行うことを目的としている。[3] 脆弱骨への膝OA誘導マウスモデルにおける軟骨下骨病変の解析は、実験を進めており、仮説は実証できる見込みである。2025年度内に実験とデータ解析を終了させることを目標としている。

Report

(1 results)
  • 2024 Research-status Report
  • Research Products

    (32 results)

All 2025 2024 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 18 results)

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    • Author(s)
      King LK, Liew JW ,Mahmoudian A, Wang Q, Jansen NEJ, Stanaitis I, Hung V, Berenbaum F, Das S, Ding C, Emery CA, Filbay SR, Hochberg MC, Ishijima M, Kloppenburg M, Lane NE, Losina E, Mobasheri A, Turkiewicz A, Runhaar J, Haugen IK, Appleton CT, Lohmander LS, Englund M, Neogi T, Hawker GA
    • Journal Title

      Osteoarthritis and Cartilage

      Volume: 33 Issue: 1 Pages: 155-165

    • DOI

      10.1016/j.joca.2024.10.016

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      Uematsu Takuya、Nojiri Shuko、Ishijima Muneaki、Nishizaki Yuji
    • Journal Title

      BMJ Open

      Volume: 14 Issue: 3 Pages: e080387-e080387

    • DOI

      10.1136/bmjopen-2023-080387

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    • Author(s)
      Bayramoglu Neslihan、Englund Martin、Haugen Ida K.、Ishijima Muneaki、Saarakkala Simo
    • Journal Title

      Methods of Information in Medicine

      Volume: 63 Issue: 01/02 Pages: 001-010

    • DOI

      10.1055/a-2305-2115

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      Ito S、Takuwa H、Kakehi S、Someya Y、Kaga H、Kumahashi N、Kuwata S、Wakatsuki T、Kadowaki M, Yamamoto S、Abe T、Takeda M、Ishikawa Y、Liu X、Otomo N、Suetsugu H、Koike Y、Hikino K、Tomizuka K、Momozawa Y、Ozaki K、Isomura M、Nabika T、Kaneko H、Ishijima M、Kawamori R、Watada H、Tamura Y、Uchio Y, Ikegawa S、Terao C
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 513-513

    • DOI

      10.1038/s42003-024-06108-6

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    • Author(s)
      Katano Hisako、Nagai Kanto、Kaneko Haruka、Sasaki Eiji、Hashiguchi Naofumi、Kuroda Ryosuke、Ishijima Muneaki、Ishibashi Yasuyuki、Adachi Nobuo、Tomita Makoto、Masumoto Jun、Sekiya Ichiro
    • Journal Title

      European Journal of Radiology

      Volume: 176 Pages: 111528-111528

    • DOI

      10.1016/j.ejrad.2024.111528

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      Hada S, Kaneko H, Adili A, Aoki T, Liu L, Tomura J, Wakana S, Shiozawa J, kim Y Yoshida K, Kubota M, Ishijima M
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      Shiozawa J, Adili A, Kaneko H, Hada S, Kim Y, Tomura J, Wakana S, Machiyama Y, Yamamura T, Kubota M, Ishijima M
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      Tomura J, Kaneko H, Adili A, Liu L, Aoki T, Negishi Y, Wakana S, Machiyama Y, Yamamura T, Kubota M, Ishijima M
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      OARSI World Congress 2024
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      Yamamura T, Kaneko H, Adili A, Liu L, Aoki T, Tomura J, Wakana S, Machiyama Y, Tamura Y, Kubuta M, Ishijima M
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      OARSI World Congress 2024
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  • [Presentation] Medial meniscus extrusion is a risk factor for meniscus tear after 72 months in middle-aged populations with Kellgren-Lawrence grade 0 -The Osteoarthritis Initiative2024

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      Koh M, Kaneko H, Adili A, Aoki T, Liu L, Negishi Y, Tomura J, Wakana S, Yoshida K, Hada S, Kim Y, Momoeda M, Arita H, Kubota M, Ishijima M
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      石島旨章
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Published: 2024-04-11   Modified: 2025-12-26  

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