2019 Fiscal Year Annual Research Report
骨機械感受性を調節する骨細胞ネットワークとその神経性調節
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17H02125
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| Research Institution | Niigata University of Health and Welfare |
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Principal Investigator |
山本 智章 新潟医療福祉大学, その他部局等, ロコモティブ症候群予防研究センター副センター長 (30445902)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
與谷 謙吾 鹿屋体育大学, スポーツ生命科学系, 准教授 (10581142)
田巻 弘之 鹿屋体育大学, スポーツ生命科学系, 教授 (40253926)
桐本 光 広島大学, 医系科学研究科(保), 教授 (40406260)
石道 峰典 大阪工業大学, 工学部, 講師 (80737536)
大西 秀明 新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 教授 (90339953)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 骨量 / 除神経 / 不動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の計画は、高齢期の骨組織に対する力学的および神経性因子の影響について検討することであり、除神経による下肢不動モデルラット（高齢期）を作成し、denervationによる骨組織への構造的、機能的影響を調べた。下肢不動にした高齢ラットの脛骨にstrain rate 10,000 με/s以上となるよう電気刺激誘発性筋収縮力（ESMCF）を処方し、介入後に脛骨を採取し、以下の計測を行った。三次元マイクロCT撮影装置で脛骨骨幹端及び骨幹部を撮影して立体構築し、皮質骨並びに骨梁微細構造の分析を行った。また骨破断試験装置を用いて脛骨骨幹部の3点支持破断試験を実施した。
Denervationにより高齢ラット脛骨海綿骨の骨量（trabecular bone volume ：BV/TV）は非処置群と比較して低値を示し、骨梁幅、骨梁数、骨梁連結密度等の骨梁微細構造のパラメータも有意に低値を示した。ESMCF介入により骨量、骨量幅、骨量数は低下しなかった。また皮質骨の各パラメータ（cortical bone volume, bone fraction, porosity, bone mineral density）は介入前後で非処置群と差はなかった。脛骨骨幹部のバイオメカニカルな特性に関して、最大骨強度、stiffness、elastic modulusはdenervationにより低値を示したが、ESMCF介入により非介入群と有意な差がないレベルを示した。さらに骨組織観察で、骨細胞密度、empty lacunar ratioの高齢期の特徴を調べた結果、若齢期よりも高齢期で有意に低値を示した。またESMCF介入で骨細胞数の減少は軽減されなかった。
高齢期のdenervationによる骨の量的機能的低下を機械的ストレスで軽減可能であることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、筋骨組織に対する力学的および神経性因子の影響について、高齢期で検証することができた。Denervationによる骨の量、構造、機能の変化を機械的ストレスで軽減可能であることを高齢期においても示唆されたが、これまでの若齢機での検証結果と比べると、効果が現れる項目が限定的であることも理解された。これまでに計画された研究課題は円滑に遂行されており、骨組織の構造や機能の側面から分析・評価をすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、機械的荷重処方の廃用性骨萎縮に対する骨量低下軽減効果の現れ方の違いを、若齢期及び高齢期で検証する計画である。各種顕微鏡を用いた組織細胞の観察、骨組織のバイオメカニカルな特性を明らかにし、三次元マイクロCTを用いた骨内部構造の解析を実施する予定である。またその軽減効果の仕組みについて、骨組織の機械的刺激に対する感受機能を有するとされる骨細胞を組織染色により同定し、骨細胞分布の変化から検証する。また骨組織の強度や荷重時の力学的特性を評価するために、骨破断強度試験（3点曲げ試験）を行い、骨破断強度、破断点時間、最大骨強度、破断点ストローク、stiffness、elastic modulus、破断エネルギー等を測定する計画である。
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[Presentation] Repeated bout effect on myofiber permeability and muscle function that is dependent on the intervals between initial and second bouts of eccentric contractions in rat skeletal muscle.2019
Author(s)
Hayao K, Tamaki H, Nakagawa K, Yotani K, Ogita F, Tamakoshi K, Takahashi H, Onishi H, Yamamoto N,
Organizer
24th Annual Congress of European College of Sport Science,
Int'l Joint Research
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