膝前十字靱帯損傷における関節動揺の安定化と神経機能回復過程の解明

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K10785
• Research Institution: Saitama Prefectural University
• Principal Investigator: 金村 尚彦 埼玉県立大学, 保健医療福祉学部, 教授 (20379895)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 膝関節 / 靭帯損傷 / 神経機能ネットワーク / 回復

Outline of Annual Research Achievements

膝前十字靭帯（以下ACL）損傷は、自然治癒能力が低いため、再建術がゴールドスタンダードである。臨床において再建術後関節運動としては、安定性が得られたとしても、日常生活やスポーツ時に膝関節の不安定感を訴えるケースが存在多く存在する。これはACLに存在する神経機能が回復していない事に起因する。本研究では、申請者らが開発した動物モデル保存治癒過程において、靱帯に存在する神経機能と中枢神経ネットワークがどのように回復するか検証している。本年度は、膝関節支配領域における中枢神経系ネットワークの解析のために、損傷後治癒モデルラットを作成した。ACLを外科的に切断後に脛骨の前方引き出しが発生しないように関節制動モデルを作成した。このモデルは関節固定ではなく、関節運動は自由に行うことができる（関節制動群）。また対象としてACL切断群（関節制動なし）、関節包のみ切開し縫合したSham群を作成し、それぞれにおける膝関節支配下領域の腰髄神経を採取し、神経可塑性に関与している神経栄養因子の発現BDNF、NGF、NT３についてリアルタイムPCR法により分析を行った。BDNF　mRNAの発現量は、Sham群の発現量を１とすると、ACL切断群で0.7倍、関節制動群で1.1倍であった。NGF　mRNAの発現量は、Sham群の発現量を１とすると、ACL切断で0.9倍、関節制動群で1.9倍だった。どの群間にも統計的差は認めなかった。一方NT３mRNAの発現量は、Sham群を１とすると、ACL切断群で1.2倍、関節制動群で7.9倍であった。関節制動群はSham群と比較して有意に増加していた。膝関節支配レベルの脊髄において神経栄養因子のmRNAの発現に違いがみられたことから、末梢で起きた損傷は神経機構において脊髄神経に影響を及ぼすことが示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

1年目の研究の結果を踏まえて、現在脊髄神経と後根神経節における神経再生に関与している神経栄養因子と可塑性に関係する因子の局在について、組織学的検証を開始している。
また　膝関節自体における再生神経について、組織学的検証を行うために、複数のタイムポイントを設定し、モデルの作成を進め、2年目の解析準備を行っている。

Strategy for Future Research Activity

本研究において、神経修復に関与する膝関節組織内の神経可塑性に関与する因子発現について探索するために、膝関節組織から細胞培養の準備を行っている。細胞培養の方法について、最適なプロトコールの確立のため、予備実験を開始している。組織学、生化学的検証も含めて、靱帯由来の線維芽細胞を単層培養し、細胞増殖能、分化能、生存能や神経栄養因子の発現について検証する。これにより、治癒した靱帯内における、標的細胞の栄養因子産生能力について検討する予定である。

Causes of Carryover

研究に使用した試薬購入の納入価格が予定額よりも低かったために、差額が生じていた、次年度に繰り越して使用をする予定である。