低出力超音波療法が筋再生に及ぼす影響とその作用機序の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K10756
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 坂本 美喜 北里大学, 医療衛生学部, 講師 (40365177)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 只野 ちがや 東邦大学, 医学部, 講師 (40261094)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: リハビリテーション / 筋損傷 / 物理療法 / 低出力パルス超音波療法

Outline of Annual Research Achievements

骨格筋は重度な筋損傷をうけると再生が遅延し瘢痕組織が残存する。低出力超音波療法（LIPUS）は、機械的刺激を生体に加え、創傷治癒促進を図る治療法である。筋再生に対するLIPUSの有効性は、筋横断面積や線維化の範囲など組織学的評価や筋張力評価により検討されているが、有効性や作用機序に関して一致した見解が得られていない。LIPUSは機械的刺激を細胞に与えることから、先行研究ではLIPUSを照射した滑膜細胞や軟骨においてインテグリンを介したPI3K-Aktの活性化が報告されている。そこで本研究では、骨格筋においてもLIPUS照射によりPI3Kおよび筋肥大に関連するAkt-mTOR-p70S6K経路に変化が生じるのかを検証してきたが有意な差が認められなかったことから、今年度はLIPUS照射条件を追加して検討した。
＜方法＞
実験動物はICR系雌マウスを用いて、①筋損傷群、②筋損傷＋LIPUS群にわけた。LIPUS照射条件は、a) 周波数；3 MHz、 強度0.5 W/１平方cm、照射サイクル； 50％、照射時間10分、b) 周波数；1.5 MHz、 強度0.03 W/１平方cm、照射時間20分の２条件とした。照射は、損傷後2時間経過後に1回照射し、2回目以降は1回/日の頻度で実施した。なお筋損傷群では、照射強度を0ＷにしてLIPUS照射群と同様の操作を行った。損傷後7日および14日後に前脛骨筋を採取し凍結固定後に横断切片を作成し、筋横断面積を測定した。
＜結果・考察＞
照射条件を変更して実施したが、 2条件ともに照射の有無による筋横断面積の有意差は認められなかった。しかし損傷後14日まで観察したところ、照射群で筋横断面積が大きい傾向がみられたが分析数が少ないことから、数を増やして検証をすすめたい。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

今年度は、LIPUSの照射条件の再検討し、また観察期間も延長して検討している。照射条件の再検討をしたため新たな機器が必要となり解析が遅れた。分析数が少なく有意な変化が生じているのか十分に検討できないため、検体数を追加して解析中である。

Strategy for Future Research Activity

今回は、筋再生の指標として筋横断面積を測定したが、myosin heavy chainのタイプ分析および筋分化マーカーの一つであるデスミンの発現量の相違を検討し再生の程度を比較する必要がある。照射条件を変更して実施した検体についても、シグナル伝達系の解析を実施する。またLIPUS照射の開始時期を遅くする条件でも実施し、これまでの結果と比較してより筋再生に適したLIPUS照射条件を検討したい。

Causes of Carryover

発表を予定していた国際学会が中止となったため。今後の計画としては、筋間質の評価を行うため、サンプル作成や試薬等に使用予定である。