Role of plasmin in ectopic calcification,ossification,and development of new osteogenic agent.

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20KK0205
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 吉井 俊貴 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (50583754)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大川 淳 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (30251507) ; 平井 高志 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (40510350) ; 松倉 遊 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (10880867)
• Project Period (FY): 2020-10-27 – 2025-03-31
• Keywords: 異所性骨化 / 異所性石灰化 / プラスミン

Outline of Annual Research Achievements

これまでの結果からプラスミン活性が石灰化の出現に重要であることから、PAI-1（plasminogen activator inhibitor-1）はその名の通りtPAを阻害してプラスミン活性を低下させるが、PAI-1inhibitor含有の食餌をこれらのマウスに投与しても石灰化は予防できなかった。つまり石灰化に寄与するplasminogen activatorが主にtPAでなくuPAであることが示唆され、これは昨年行った実験でtPAよりもuPA KOマウスにて石灰化が惹起された結果と一致する。石灰化の消退についてもtPAノックアウトマウスでは正常だったがuPAノックアウトマウスでは遅延したことからuPAによるプラスミン活性が重要と考えられた。
プラスミン活性の主な働きはフィブリン溶解であることから石灰化もフィブリンを介した働きと考え、フィブリノーゲンの変異マウス（フィブリノーゲンからフィブリンが形成されない）とプラスミノーゲン欠損マウスを交配し石灰化の出現を観察した。するとフィブリノーゲンの変位の有無で石灰化出現は変わらなかった。つまりプラスミン活性が石灰化に関与するのは線溶系を介してではないことが判明した。
プラスミノーゲン部分KOマウスにおいてカルディオトキシンを下腿三頭筋に注射することで惹起された異所性石灰化を収集し解析した。下腿三頭筋を摘出し、超音波ホモジナイザーで十分に破砕した後、石灰化の比重が大きいことを利用して高濃度スクロース溶液を添加して延伸することで石灰化を組織から単離した。XRDなどで分析すると、石灰化はリン酸カルシウム結晶から成り立っていることが判明した。現在この成分を詳細に分析中である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

石灰化の出現、石灰化の消退、石灰化から骨化への移行という一連の流れが明らかになってきた。線溶系協力関係にあるVanderbilt大学については本学整形外科より2021年より川畑が、2022年より小柳津が出向し2人体制で研究に従事している。また吉井と、2021年にVanderbilt大学留学から帰国した江川は2022年度にVanderbilt大学を訪問しdiscussionを交わした。

Strategy for Future Research Activity

aリン酸カルシウムには多くの種類があるが、例えばハイドロキシアパタイトの局所投与は骨化を惹起しないことから異所性石灰化はその他のリン酸カルシウムの成分からなり立っていると考えられる。この同定ができれば逆に骨形成薬の創出につながると考え、分析を続けていく。
また凝固線溶系と石灰化との関係については、プラスミンの線溶系以外の働きに着目して解析を続けていく。協力関係としてVanderbilt大学には2023年からは歌川が出向しており、今後も常時2大学の協力体制で研究を継続している。

Causes of Carryover

新型コロナウイルスの感染再拡大に伴う、社会的隔離措置（ロックダウン）政策が実施された影響により、当初計画していた研究用試薬・消耗品等のうち、入手出来なくなったものがあり、次年度使用額が生じた。

Research Products

• [Journal Article] Deep learning-based prediction model for postoperative complications?of cervical posterior longitudinal ligament ossification (2023)
  • Author(s): Ito S, Nakashima H, Yoshii T, Egawa S, Sakai K, Kusano K, Tsutui S, Hirai T, Matsukura Y, Wada K, Katsumi K, Koda M, Kimura A, Furuya T, Maki S, Nagoshi N, Nishida N, Nagamoto Y, Oshima Y, Ando K, et al.
  • Journal Title: European Spine Journal Volume: － Pages: －
  • DOI: 10.1007/s00586-023-07562-2
• [Journal Article] Residual Neuropathic Pain in Postoperative Patients With Cervical Ossification of Posterior Longitudinal LigamentRisk Factors for Residual Neuropathic Pain (2023)
  • Author(s): Miyagi M, Inoue G, Yoshii T, Egawa S, Sakai K, Kusano K, Nakagawa Y, Hirai T, Wada K, Katsumi K, Kimura A, Furuya T, Nagoshi N, Kanchiku T, Nagamoto Y, Oshima Y, Nakashima H, Ando K, Takahata M, Mori K, et al.
  • Journal Title: Clinical Spine Surgery: A Spine Publication Volume: Publish Ahead of Print Pages: －
  • DOI: 10.1097/BSD.0000000000001449
• [Journal Article] Comparison of Surgical Outcomes of Anterior and Posterior Fusion Surgeries for K-line (?) Cervical Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament (2023)
  • Author(s): Nagoshi N, Yoshii T, Egawa S, Sakai K, Kusano K, Tsutsui S, Hirai T, Matsukura Y, Wada K, Katsumi K, Koda M, Kimura A, Furuya T, Sato Y, Maki S, Nishida N, Nagamoto Y, Oshima Y, Ando K, Nakashima H, et al.
  • Journal Title: Spine Volume: Publish Ahead of Print Pages: －
  • DOI: 10.1097/BRS.0000000000004634
• [Journal Article] Foxf2 represses bone formation via Wnt2b/β-catenin signaling (2022)
  • Author(s): Tanaka Tomoyuki、Takahashi Akira、Kobayashi Yutaka、Saito Masanori、Xiaolong Sun、Jingquan Chen、Ito Yoshiaki、Kato Tsuyoshi、Ochi Hiroki、Sato Shingo、Yoshii Toshitaka、Okawa Atsushi、Carlsson Peter、Inose Hiroyuki
  • Journal Title: Experimental & Molecular Medicine Volume: 54 Pages: 753～764
  • DOI: 10.1038/s12276-022-00779-z
• [Journal Article] Choice of Surgical Procedure for Cervical Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament (2022)
  • Author(s): Yoshii Toshitaka、Sakai Kenichiro、Machino Masaaki、Furuya Takeo
  • Journal Title: Journal of Clinical Medicine Volume: 11 Pages: 5396～5396
  • DOI: 10.3390/jcm11185396
• [Journal Article] Treatment for the Thoracic Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament and Ossification of the Ligamentum Flavum (2022)
  • Author(s): Machino Masaaki、Sakai Kenichiro、Yoshii Toshitaka、Furuya Takeo、Ito Sadayuki、Segi Naoki、Ouchida Jun、Imagama Shiro、Nakashima Hiroaki
  • Journal Title: Journal of Clinical Medicine Volume: 11 Pages: 4690～4690
  • DOI: 10.3390/jcm11164690
• [Journal Article] Research History, Pathology and Epidemiology of Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament and Ligamentum Flavum (2022)
  • Author(s): Sakai Kenichiro、Yoshii Toshitaka、Furuya Takeo、Machino Masaaki
  • Journal Title: Journal of Clinical Medicine Volume: 11 Pages: 5386～5386
  • DOI: 10.3390/jcm11185386
• [Journal Article] Impact of obesity on cervical ossification of the posterior longitudinal ligament: a nationwide prospective study (2022)
  • Author(s): Mori K, Yoshii T, Egawa S, Sakai K, Kusano K, Tsutsui S, Hirai T, Matsukura Y, Wada K, Katsumi K, Koda M, Kimura A, Furuya T, Maki S, Nagoshi N, Nishida N, Nagamoto Y, Oshima Y, Ando K, Nakashima H, et al.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Pages: 8884
  • DOI: 10.1038/s41598-022-12625-3
• [Journal Article] Prospective Investigation of Surgical Outcomes after Anterior Decompression with Fusion and Laminoplasty for the Cervical Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament: A Propensity Score Matching Analysis (2022)
  • Author(s): Yoshii T, Morishita S, Egawa S, Sakai K, Kusano K, Tsutsui S, Hirai T, Matsukura Y, Wada K, Katsumi K, Koda M, Kimura A, Furuya T, Maki S, Nagoshi N, Nishida N, Nagamoto Y, Oshima Y, Ando K, Nakashima H, et al.
  • Journal Title: Journal of Clinical Medicine Volume: 11 Pages: 7012～7012
  • DOI: 10.3390/jcm11237012
• [Journal Article] The characteristics of the young patients with cervical ossification of the posterior longitudinal ligament of the spine: A multicenter cross-sectional study (2022)
  • Author(s): Mori K, Yoshii T, Hirai T, Maki S, Katsumi K, Nagoshi N, Nishimura S, Takeuchi K, Ushio S, Furuya T, Watanabe K, Nishida N, Watanabe K, Kaito T, Kato S, Nagashima K, Koda M, Ito K, Imagama S, Matsuoka Y, Wada K, Kimura A, et al.
  • Journal Title: Journal of Orthopaedic Science Volume: 27 Pages: 760～766
  • DOI: 10.1016/j.jos.2021.04.010
• [Journal Article] Clinical Indicators of Surgical Outcomes After Laminoplasty for Patients With Cervical Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament: A Prospective Multicenter Study (2022)
  • Author(s): Nagoshi N, Yoshii T, Egawa S, Sakai K, Kusano K, Tsutsui S, Hirai T, Matsukura Y, Wada K, Katsumi K, Koda M, Kimura A, Furuya T, Maki S, Nishida N, Nagamoto Y, Oshima Y, Ando K, Nakashima H, Takahata M, et al.
  • Journal Title: Spine Volume: 47 Pages: 1077～1083
  • DOI: 10.1097/BRS.0000000000004359
• [Journal Article] Perioperative Complications of Anterior Decompression with Fusion in Degenerative Cervical Myelopathy?A Comparative Study between Ossification of Posterior Longitudinal Ligament and Cervical Spondylotic Myelopathy Using a Nationwide Inpatient Database (2022)
  • Author(s): Morishita Shingo、Yoshii Toshitaka、Inose Hiroyuki、Hirai Takashi、Matsukura Yu、Ogawa Takahisa、Fushimi Kiyohide、Katayanagi Junya、Jinno Tetsuya、Okawa Atsushi
  • Journal Title: Journal of Clinical Medicine Volume: 11 Pages: 3398～3398
  • DOI: 10.3390/jcm11123398
• [Journal Article] Comparison of perioperative complications in anterior decompression with fusion and posterior decompression with fusion for thoracic ossification of the posterior longitudinal ligament -a retrospective cohort study using a nationwide inpatient database (2022)
  • Author(s): Morishita Shingo、Yoshii Toshitaka、Inose Hiroyuki、Hirai Takashi、Yuasa Masato、Matsukura Yu、Ogawa Takahisa、Fushimi Kiyohide、Okawa Atsushi、Fujiwara Takeo
  • Journal Title: Journal of Orthopaedic Science Volume: 27 Pages: 600～605
  • DOI: 10.1016/j.jos.2021.03.010
• [Journal Article] Clinical Characteristics of Patients with Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament and a High OP Index: A Multicenter Cross-Sectional Study (JOSL Study) (2022)
  • Author(s): Hirai T, Yoshii T, Hashimoto J, Ushio S, Mori K, Maki S, Katsumi K, Nagoshi N, Takeuchi K, Furuya T, Watanabe K, Nishida N, Nishimura S, Watanabe K, Kaito T, Kato S, Nagashima K, Koda M, Nakashima H, Imagama S, et al.
  • Journal Title: Journal of Clinical Medicine Volume: 11 Pages: 3694～3694
  • DOI: 10.3390/jcm11133694
• [Presentation] 頚椎OPLL手術治療 最新のエビデンス (2023)
  • Author(s): 吉井 俊貴
  • Organizer: 第63回 関東整形災害外科学会
  • Invited
• [Presentation] Impact of obesity on cervical ossification of the posterior longitudinal ligament: a nationwide prospective study (2023)
  • Author(s): Kanji Mori, Toshitaka Yoshii, Satoru Egawa, Masao Koda, Takeo Furuya, Katsushi Takeshita, Morio Matsumoto, Shiro Imagama , Atsushi Okawa, Masashi Yamazaki
  • Organizer: 13th Annual Meeting of CSRS-AP
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] びまん性特発性骨増殖症（DISH）の画像所見、臨床的特徴について - 強直性脊椎炎との類似点、相違点 - (2022)
  • Author(s): 吉井 俊貴
  • Organizer: 脊椎関節炎 難病班会議
  • Invited
• [Presentation] Surgical treatment of cervical OPLL-Current evidence (2022)
  • Author(s): Toshitaka Yoshii
  • Organizer: The 66th Annual Congress of the Korean Orthopaedic Association 2022
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Foxf2はWnt2b/βカテニン伝達経路を介して骨形成を抑制する (2022)
  • Author(s): 田中 寛来, 小林 裕, 佐藤 信吾, 吉井 俊貴, 大川 淳, 猪瀬 弘之
  • Organizer: 第37回 日本整形外科学会基礎学術集会
• [Presentation] 脊柱靱帯骨化症-最新のエビデンス-「全脊柱CTによるOPLL含めた骨化分布のエビデンスと症状との関連」 (2022)
  • Author(s): 平井 高志, 川口 善治, 吉井 俊貴, 大川 淳
  • Organizer: 第95回 日本整形外科学会学術総会
• [Presentation] 頚椎後縦靱帯骨化症に対する前方除圧固定術，椎弓形成術の手術成績ー多施設前向き研究（propensity score matching analysis）ー (2022)
  • Author(s): 吉井 俊貴, 江川 聡, 坂井 顕一郎, 草野 和生, 國府田 正雄, 名越 慈人, 今釜 史郎, 古矢 丈雄, 川口 善治, 竹下 克志, 松本 守雄, 山崎 正志, 大川 淳, AMED・厚労科研靱帯骨化症研究班
  • Organizer: 第51回 日本脊椎脊髄病学会学術集会
• [Presentation] 大規模多施設前向き調査による頚椎 OPLL 患者におけるびまん性特発性骨増殖症の腰痛・頚部痛の特徴 (2022)
  • Author(s): 平井 高志, 吉井 俊貴, 西村 空也, 名越 慈人, 森 幹士, 竹内 一裕, 勝見 敬一, 牧 聡, 大川 淳 川口善治
  • Organizer: 第51回 日本脊椎脊髄病学会学術集会