The study to clarify the mechanism of mandibular growth retardation regulated by central mediators for bone formation in pediatric obstructive sleep apnea

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K15753
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 小野 卓史 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (30221857)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 謙一 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (40166947) ; 清水 康広 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 非常勤講師 (60631968) ; 鈴木 淳一 東京大学, 医学部附属病院, 特任准教授 (90313858) [Withdrawn] ; 臼見 莉沙 東京医科歯科大学, 歯学部附属病院, 特任助教 (90706946)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 閉塞性睡眠時無呼吸症候群 / 小児 / 顎顔面成長障害 / 間欠的低酸素曝露 / 成長期ラットモデル / 骨代謝

Outline of Annual Research Achievements

慢性的な間欠性低酸素血症を伴う小児の閉塞性睡眠時無呼吸症候群(OSA)は、全身領域の変調のみならず、上部気道の狭窄の要因となる小顎症や歯列狭窄などの顎顔面領域の劣成長を特徴的に呈する。しかし、これまで小児OSA患者を対象とした骨代謝に関する調査は国内外を問わず皆無であり、小児OSAの病態を再現した実験モデル動物を用いた研究も少なく、本疾患における顎顔面骨の骨代謝変調の機構の詳細は不明とされている。OSA患者を対象とした臨床研究、間欠的低酸素曝露を再現した動物モデルを用いた基礎研究から、間欠的低酸素曝露は、交感神経のβ2受容体を活性化し、様々な病態に関与することが知られている。そこで、本研究では、小児OSAにおける顎顔面骨の成長障害機構の解明を目的に、間欠的低酸素血症による交感神経受容体の機能亢進、とりわけ骨代謝制御に関わる交感神経β2受容体を介した骨形成制御を予想し、成長期ラットを用いた間欠的低酸素曝露モデルを用いた実験を計画した。
はじめに、実験で用いるラットの週齢を設定するために、離乳期(3週齢）および思春期前後(7週齢）のラットへの3週間の間欠的低酸素曝露実験を行い、結果として、思春期前後のモデルにおいて、下顎骨の成長障害が著しく生じることが判明した。その後、機序解明のため、交感神経β2受容体の選択的阻害剤であるブトキサミンの徐放性ポンプを、7週齢ラットの腹腔内に埋入し、3週間、間欠的低酸素曝露（90秒サイクルの4%酸素への曝露）チャンバー内にて飼育を行い、その後、四肢骨および顎顔面骨の形態学的評価を軟X線の規格写真により行い、さらに、マイクロCT解析による骨密度の評価を行った。対照群には、同型チャンバーから通常大気の曝露を行った。実験結果から、ブトキサンミン投与による下顎骨の成長回復が形態学的に認められ、下顎頭末端の骨密度の変調が抑制されることが示された。

Research Products

• [Presentation] The impact of a ß2-adrenergic antagonist, butoxamine on mandibular growth retardation caused by intermittent hypoxia in growing rats. (2018)
  • Author(s): Hong H, Hosomichi J, Maeda H, Kochakorn L, Oishi S, Kuma Y, Yamaguchi H, Ishida Y, Suzuki J, Yoshida K, Ono T.
  • Organizer: The 11th Asian Pacific Orthodontic Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The impact of a ß2-adrenergic antagonist, butoxamine on mandibular growth retardation caused by intermittent hypoxia in growing rats. (2018)
  • Author(s): Hong H, Hosomichi J, Maeda H, Kochakorn L, Oishi S, Kuma Y, Yamaguchi H, Ishida Y, Suzuki J, Yoshida K, Ono T.
  • Organizer: 第5回東京医科大学記念会館ポスター発表懇談会
• [Presentation] β2-adrenergic antagonist butoxamine reduces the mandibular growth retardation caused by intermittent hypoxia in adolescent rats. (2018)
  • Author(s): ong H, Hosomichi J, Maeda H, Kochakorn L, Oishi S, Kuma Y, Yamaguchi H, Ishida Y, Usumi-Fujita R, Shimizu Y, Kaneko S, Suzuki J, Yoshida K, Ono T.
  • Organizer: The 7th Joint Meeting of the Japanese Orthodontic Society and Korean Association of Orthodontists
  • Int'l Joint Research