脊椎靭帯骨化症の病因解明：糖尿病に伴う終末糖化産物（AGEs）の関与

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K18548
• Research Institution: National Hospital Organization Murayama Medical Center
• Principal Investigator: 矢内 嘉英 独立行政法人国立病院機構村山医療センター(臨床研究部), 整形外科, 医員 (70801900)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 終末糖化産物 / 糖尿病 / 高血糖 / 靱帯骨化

Outline of Annual Research Achievements

後縦靭帯骨化症や黄色靭帯骨化症などの脊椎靭帯骨化症は、糖尿病患者に多く発症する傾向があるが、その発症率がなぜ糖尿病患者で高くなるのかという機序は不明である。高血糖状態では、糖とタンパク質は架橋形成により終末糖化産物（Advanced Glycation End Products; AGEs）を形成し、タンパク質を変性劣化させることが注目されている。そこで、糖尿病で高血糖が続くことで、AGEsが靭帯を構成するタンパク質と結合しすることが、靭帯骨化症の一因であるという仮説を検証することが本研究の目的である。
ストレプトゾトシン（STZ）投与による１型糖尿病モデルラットを作成することから開始し、11匹については作成に成功した。STZ投与前血糖(mg/dl,平均±SD)が158.1±25.9、STZ投与後２週間の血糖が480±79.6、STZ投与前のHbA1cは1匹が4.0％、その他は4.0%未満であった。血糖とHbA1cは、チェッカートリーダー（東洋紡、大阪）を用いて測定した。その内、生存し約6ヶ月飼育した後に安楽死させて靭帯を採取できたのは4匹であった。採取した組織は、光学顕微鏡で靭帯組織として矛盾がないことは確認済みである。
次いで、2型糖尿病モデルラットであるZDF, 肥満モデルラットであるZFR fa/fa、そのコントロールであるZFR +/+を対象とし、血糖とHbA1c測定の後、靭帯組織の摘出を進めている状況である。ZDFはおよそ10週齢で血糖値も400～500mg/dlと糖尿病を発症しているが、その他のラットは肥満ラットでも血糖が200未満であり、糖尿病は発症していない。摘出した組織は－８０℃で保存しており、今後は、正常、STZ投与1型糖尿病ラット及びZDF、ZFR fa/fa、ZFR +/+のAGE定量及び組織学的評価を順次行う。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

初年度のストレプトゾトシンによる１型糖尿病モデルラットの作成においてストレプトゾトシン投与により早期に死亡するラットが多く、糖尿病発症に至るラットを安定して作成することに難渋したことが、主な要因である。
また、有効な靭帯サンプルを採取するためには、２型糖尿病モデルラットや肥満ラットも一定期間の飼育が必要となるため、時間を要している状況である。

Strategy for Future Research Activity

１型糖尿病モデルラット、2型糖尿病モデルラット、肥満モデルラット、及びコントロールのラットの靭帯採取までは概ね済んでいる状態である。今後は、各々の靭帯サンプルのELISAによる定量と、組織学的評価を順次行っていく予定である。
精通した指導者のもと、円滑に研究を進められると考えている。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた理由は、既存の物品を使用することで物品費を低く抑えることができたことが挙げられる。また、今年度は、新型コロナウイルス感染症蔓延のため、学会参加や実験補助員の雇用ができず、旅費や人件費による支出がなかったことも挙げられる。
今年度は、組織の定量などの結果も得られる想定であり、その結果の発表や論文作成などで有効に使用する予定である。