Investigation of the truth of angiogenesis by hyperbaric oxygen treatment after muscle contusion

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K16611
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: Yamamoto Naoki 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 特任助教 (60808046)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 高気圧酸素治療 / 筋肉 / 血管新生 / 筋再生 / 圧挫損傷 / 一酸化窒素 / VEGF / 筋張力

Outline of Final Research Achievements

Hyperbaric oxygen (HBO) treatment promotes early recovery from muscle injury. Reactive oxygen species (ROS) upregulation is a key mechanism of HBO. Nitric oxide (NO), a type of ROS, generally stabilizes hypoxia-inducible factor (HIF) 1α and stimulates secretion of vascular endothelial growth factor (VEGF) and basic fbroblast growth factor (bFGF) from endothelial cells and macrophages, which then induces angiogenesis. The purpose of the present study was to investigate whether HBO　could promote angiogenesis via induction of NO and induce muscle regeneration in contused rat skeletal muscles. HBO signifcantly increased NO3－, VEGF, and bFGF levels and stabilized HIF1α within 1 day. HBO promoted blood vessel formation at 7 days and muscle healing at　7 days after contusion. HBO thus promoted angiogenesis and muscle regeneration mainly through generation of NO in the early phase after muscle contusion injury.

Free Research Field

整形外科

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により急性期骨格筋圧座損傷後、HBOがNOの増加によってHIF1α安定化,VEGF,bFGF等細胞増殖を促進する因子を上方制御し、血管新生・筋再生過程を促進することを経時的過程の上で明確にし、NO阻害が再生過程自体を阻害しないことから一過性のROS増加であるHBOは血管新生・筋再生に有用であることが明らかとなった。また本研究により早期のHBOが有用であることも示唆され、この結果が有効なHBO治療プログラムの開発の一助となりえると考えられ、骨格筋圧座損傷に対するＨＢＯの基礎的エビデンスを確立したとともに交通外傷やスポーツ関連外傷からの早期社会・競技復帰を図る上で有用であることが示唆された。