過負荷による膝蓋腱の基質再構築現象における内在性線維芽細胞の効果の分離の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13671480
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 青木 喜満 北海道大学, 医学部附属病院, 講師 (10192858)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 遠山 晴一 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (60301884) ; 安田 和則 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (20166507)
• Keywords: 膝蓋腱 / 自家腱移植 / 力学的負荷 / 線維芽細胞 / リモデリング / 過負荷 / コラゲン / 細胞外マトリクス

Research Abstract

1.方法
(1)雌成熟日本白色家兎48羽を以下の各16羽3群に分け右膝蓋腱に外科的処置を行ない,術後3および6週で各群とも8羽ずつ屠殺し,5羽を力学的試験へ3羽を組織学的観察へ供した。なお,外科的処置を施さない左膝蓋腱を正常対照とした。
(2)I群:凍結処理にて膝蓋腱の内在性線維芽細胞を死滅させた後,外来性細胞の浸潤を許し,外固定を施さずに膝蓋腱に生理的負荷を加えた。
(3)II群:凍結処理法を用いて内在性線維芽細胞を死滅させた後,両縁を切除して中央2/3を残し(area micrometerを用いた断面積計測により断面積を切除前の67%とした),膝蓋腱に正常の150%の過負荷が加わるようにした。
(4)III群:凍結処理法を用いて内在性線維芽細胞を死滅させた後,両縁を切除して中央1/2を残し(area micrometerを用いた断面積計測により断面積を切除前の50%とした),膝蓋腱に正常の200%の過負荷が加わるようにした。
2.結果
(1)I, II, III群の膝蓋腱の弾性係数は経時的に低下し,正常膝蓋腱に比し低値を示した。3群間の比較では,3週では有意の群間差は認められないものの,6週においてIII群の膝蓋腱の弾性係数はI, II群の膝蓋腱に比し低値であった。一方,I群およびII群の間には有意の差は認められなかった。
(2)組織学的にはII群の膝蓋腱における外来性細胞浸潤はI群に比し軽度であった。III群の膝蓋腱のコラゲン線維配列はI群およびII群の膝蓋腱に比し不規則であった。
3.結論:外来性浸潤細胞が主体の壊死後膝蓋腱に対して過負荷は経時的に力学的劣化をもたらすこと,そして過負荷は細胞浸潤を抑制することより,過負荷の壊死後膝蓋腱への効果は浸潤細胞を介する影響は小さく主に細胞外マトリックスに直接的に働く効果が大であることが示唆された。

Research Products

• [Publications] 遠山晴一: "前十字靭帯損傷治療に対する生体力学的アプローチ"Monthly Book Orthopaedics. 13(10). 20-27 (2002)
• [Publications] 遠山晴一: "膝靭帯再建術のバイオメカニクス-移植腱に加える張力の重要性-"関節外科. 21(10). 155-160 (2002)
• [Publications] 遠山晴一: "ヒアルロン酸製剤(関節機能改善剤)をどう用いるか スポーツ外傷への応用"医薬ジャーナル. 38(10). 216-220 (2002)
• [Publications] 内田尚哉: "除負荷がラット膝蓋腱の力学的特性とTransforming Growth Factor-βの発現に与える効果に関する解析"日本膝関節学会誌. 26. 184-188 (2002)
• [Publications] 沼崎広法: "移植腱初期張力が前十字靭帯再建術における大腿骨-移植腱-脛骨複合体の力学的挙動に与える効果-繰り返し負荷試験を用いた生体力学的検討-"日本膝関節学会誌. 26. 238-242 (2002)
• [Publications] 安田和則: "後十字靭帯温存型セラミックス製人工膝関節の開発コンセプトとその2〜8年成績"臨床整形外科. 37. 961-969 (2002)
• [Publications] 近藤英司: "PDGF-BBの投与が損傷を受けた膝前十字靭帯の力学特性に与える影響"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 23. 19-24 (2002)
• [Publications] 工藤敏治: "前十字靭帯再建術における屈筋腱を用いたBone Mulch ScrewとWasherLoc固定法の繰り返し負荷試験による生体力学的評価"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 23. 209-214 (2002)
• [Publications] Tohyama, H.: "The effect of increased stress on the patellar tendon"J. Bone Joint Surg.. 84[Br]. 440-446 (2002)
• [Publications] Yamazaki, S.: "The effect of graft-tunnel diameter disparity on intraosseous healing of the flexor tendon graft in anterior cruciate ligament reconstruction"Am. J. Sports Med.. 30. 498-505 (2002)
• [Publications] Numazaki, H.: "The effect of initial graft tension in anterior cruciate ligament reconstruction on the mechanical behaviors of the femur-graft-tibia complex during cyclic loading"Am. J. Sports Med.. 30. 800-805 (2002)
• [Publications] Tohyama, H.: "Avulsion fracture at the femoral attachment of the anterior cruciate ligament after intercondylar eminence fracture of the tibia"Am. J. Sports Med.. 30. 279-283 (2002)
• [Publications] Sakai, T.: "Effects of combined administration of transforming growth factor-betal and epidermal growth factor on properties of the in situ frozen anterior cruciate ligament in rabbits"J. Orthop. Res.. 20(6). 1345-1351 (2002)
• [Publications] Kimura, S.: "Implantation sites and fiber diameters affect the rate of degradation in absorbable polydioxane fibers"Arthroscopy. 19(1). 68-74 (2003)
• [Publications] Hara, N.: "Effects of stress deprivation on mechanical properties of the in situ frozen-thawed semitendinosus tension in rabbits"Clin Biomechanics. 18. 60-68 (2003)
• [Publications] Tohyama, H.: "Anterior drawer test for acute anterior talofibular ligament injuries of the ankle"Am. J. Sports Med.. 31(In press). (2003)
• [Publications] Tohyama, H.: "The changes in mechanical properties of regenerated and residual tissues in the patellar tendon after removal of its central portion g"Clin Biomechanics. 19(In press). (2003)