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人工股関節の緩みにおける生体反応機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 08457377
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 整形外科学
研究機関山形大学

研究代表者

井田 英雄  山形大学, 医学部, 助教授 (40184600)

研究分担者 高木 理彰  山形大学, 医学部, 助手 (40241707)
荻野 利彦  山形大学, 医学部, 教授 (60109436)
須田 昭男  山形大学, 医学部, 助教授 (80045715)
研究期間 (年度) 1996 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
1998年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
1997年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
1996年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワード人工股関節 / 生体親和性 / 骨溶解 / 骨再造形 / マクロファージ / ポリエチレン / マトリックスメタロプロテアーゼ / サイトカイン / オステオライシス / 骨形成
研究概要

人工関節の緩みにおける生体反応機構を解明するために、平成8年度から平成10年度の3年間に、1)動物実験による骨溶解モデルの作製と形態学的並びに生物学的な検討、と、2)弛緩人工股関節周囲組織の形態学的並びに生物学的な検討を行い以下の結果を得た。動物モデルの作製では、当初、マウスモデルの応用を試みたが大腿骨が小さくインプラントの挿入が不可能なため、Howieのモデルを改良して、ラット膝関節から大腿骨にステンレスピンを挿入し、術後2週毎にポリエチレン磨耗分を8週目まで注入し、骨溶解モデルの作製に成功した。ポリエチレンは、3ミクロン顆粒が30ミクロン顆粒よりも生体反応が著しく、骨溶解現象は顕著であった。骨インプラント間の肉芽組織には滑膜組織と同様に、ポリエチレンを貧食または取り囲んだマクロファージや異物巨細胞が観察され、活性化綿維芽細胞、血管内皮細胞とともに主要な構成細胞として生体反応に関与していた。これらの細胞は、マトリックスメタロプロテアーゼやインターロイキンなどの蛋白分解酵素やサイト力インを産生じていた。周囲の骨組織は、骨溶解部と接して旺盛な骨形成性の反応がテトラサイクリンの骨標識により証明され、インプラント周囲の骨組織は、骨吸収と骨形成が複雑に関係した高回転型の骨再造形が明かとなった。この骨動態は、共焦点レーザー顕微鏡を用いた形態観察によって、通常型蛍光顕微鏡を用いるよりも明瞭に観察することが可能で、共焦点レーザー顕微鏡の有用性が明らかとなった。手術材料から得られた組織を解析すると動物モデルと同様に、ポリエチレン磨耗粉とともにマクロファージや異物巨細胞、活性化線維芽細胞、血管内皮細胞を中心とした炎症性異物肉芽組織の存在が免疫組織学的に滑膜組織と骨・インプラント間の肉芽組織に証明され、また蛋白分解酵素とサイト力インの発現も確認された。さらに、骨動態も動物モデルと同様の所見が得られた。このような動物実験モデルと生体組織の解析から、弛緩人工関節の生体反応は、インプラント磨耗粉に起因した炎症性異物肉芽反応と、この反応とメカニカルストレスによて生じる高回転型の骨再造形からなり、インプラント周囲の骨組織の脆弱化が生じて人工関節の弛緩が生じるものと結論された。

報告書

(4件)
  • 1998 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1997 実績報告書
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (60件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (60件)

  • [文献書誌] Santavirta S:"Inhibitory effect of cefalotin on matrix metalloproteinase activity around loose hip prostheses." Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 40:. 244-246. (1996.)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Solovieva S: "Mast cells in loosening of totally replaced hips." Clinical Orthopaedics and Related Research. 322. 158-165 (1996.)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Solovieva S: "Periprosthetic microvasculature in the loosening of total hip replacement." Archives of Orthopaedics and Trauma Surgery. 115. 286-289 (1996)

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  • [文献書誌] Konttinen YT:"IL-1.cell associated and secreted. vs collagenase around total hip prostheses." Clinical Experimental Rheumatology. 14. 255‐262 (1996.)

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  • [文献書誌] Nordsletten L: "Plasminogen activators and inhibitors in loosening of total hip prostheses." Acta Orthopaedica Scandinavica. 67. 143-148 (1996.)

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  • [文献書誌] Takagi M: "Neutral proteinases and their inhibitors in loose hip prostheses(Single Review)." Acta Orthopaedica Scandinavica. 67:S271. 1-29 (1996.)

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  • [文献書誌] Onodera S: "Macrophage migration inhibitory factor induces phagocytosis of foreign body particles by macrophages by autocrine and paracrine fashions." Immunology. 92. 131-137 (1997)

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  • [文献書誌] Ida H: "Periprosthetic connective tissue response to HDP particle in rats." Inte-Meeting-SIROT Transaction. 4. 105 (1997)

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  • [文献書誌] Yamakawa M: "Local host response to HDP particle in rat synovium." Inte-Meeting-SIROT Transaction. 4. 120 (1997)

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  • [文献書誌] Takagi M: "Exracellular matrix and its receptor proteins in loose total hips." Inte-Meeting-SIROT Transaction. 4. 107 (1997)

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  • [文献書誌] Santavirta S: "Materials in total joint replacement(review)." Current Orthopaedics. 12. 51-57 (1998)

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  • [文献書誌] Takagi M: "Matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases in loose artificial hip joints(review)." Clinical Orthopaedics and Related Resrach. 352. 35-45 (1998)

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  • [文献書誌] Takagi M: "MT1-MMP/MMP-2/TIMP-2 System in Periprosthetic Connective Tissue Remodeling in Loose Total Hip Prostheses." Laboratory Investigation. 78. 735-742 (1998)

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  • [文献書誌] Santavirta S: "Bioconpatibility of silicon carbide in colony formation test in vitro.A promissing new ceramics THA implant coating material." Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 118. 89-91 (1998)

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  • [文献書誌] Takagi M: "Biological Role of matrix metalloproteinases in loose artificial hip joints." J Jpn Orthop Assoc. 72. S1747 (1998)

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  • [文献書誌] Ida H: "Periprosthetic and synovial connective tissue response to HDP particle in rats." CORS Transaction. 3. 178 (1998)

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  • [文献書誌] Takei I: "Matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases in joint fluid of the patients with loose artificial hip joints." CORS Transaction. 3. 204 (1998)

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  • [文献書誌] Takagi M: "MT1-MMP/MMP-2/TIMP-2 system in loose artificial hip joints." CORS Transaction. 3. 187 (1998)

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  • [文献書誌] 高木理彰: "人工股関節の緩みとオステオライシス.病態形成におけるMMPとTIMPの関与." リウマチ科. 20. 596-604 (1998)

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  • [文献書誌] 高木理彰: "弛緩人工股関節周囲結合組織におけるMMPの関与." Monthly Book Orthopaedics. 11. 43-50 (1998)

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  • [文献書誌] Takagi M: "Analysis of membrane type 1 matrix metalloproteinase. matrix metalloproteinase 2、and tissue inhibitor of metalloproteinase 2 in loose hip periprosthetic connective tissues." ORS Transaction. 45. 893 (1999)

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  • [文献書誌] Santavirta S: "Studies on host response to orthopaedic implants and biomaterials." Journal of Long-Term Effects of Medical Implants. in press.

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  • [文献書誌] Takei I: "Matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases in joint fluid of the patients with loose artificial hip joints." Journal of Biomedical Material Research. in press.

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  • [文献書誌] Takei I: "Macrophage colony stimulating factor(M-CSF) in joint fluid and periprosthetic tissues of aseptic loose hip joints." SIROT Transaction 8. in press.

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  • [文献書誌] Ida H: "Periprosthetic bone remodeling in rat femur model." SIROT Transaction 8. in press.

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato T: "Analysis of periprosthetic bone remodeling in loose hip joints." SIROT Transaction 8. in press.

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  • [文献書誌] 高木理彰: "MMPとTIMP." 臨床整形外科. 印刷中.

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  • [文献書誌] 高木理彰: "共焦点レーザー顕微鏡でみる弛緩人工股関節周囲組織." 骨・関節・靭帯. 印刷中.

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  • [文献書誌] Takagi M: "Neutral proteinases and their inhibitors in loose hip prostheses (Academic Dissertation)." Helsinki University Press, 1-50 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takagi M: "Biological role of matrix metalloproteinases and the endogenous inhibitor proteins in the periprosthetic connective tissue remodeling around loose artificial hip joints." Joint Arthroplasty.Eds.Imura S.Wada.Oomori.Springer-Verlag.Tokyo., 76-84 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nordsletten L: "Plasminogen activators and inhibitors in loosening of total hip prostheses." Acta Orthopaedica Scandinavica. 67. 143-148 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Santavirta S: "Inhibitory effect of cefalotin on matrix metalloproteinase activity around loose hip prostheses." Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 40. 244-246 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Solovieva S: "Mast cells in loosening of totally replaced hips." Clinical Orthopaedics and Related Research. 322. 158-165 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Solovieva S: "Periprosthetic microvasculature in the loosening of total hip replacement." Archives of Orthopaedics and Trauma Surgery. 115. 286-289 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Konttinen YT: "IL-1, cell associated and secreted, vs collagenase around total hip prostheses." Clinical Experimental Rheumatology. 14. 255-262 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takagi M: "Neutral proteinases and their inhibitors in loose hip prostheses (Single Review)" Acta Orthopaedica Scandinavica. 67. S271 : 1-29 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Onodera S: "Macropgahe migration inhibitory factor induces phagocytosis of foreign body particles by macrophages by autocrine and paracrine fashions." Immunology. 92. 131-137 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ida H: "Periprosthetic connective tissue response to HDP particle in rats." Inte-Meeting-SIROT Transaction. 4. 105 (1997)

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  • [文献書誌] Yamakawa M: "Local host response to HDP particle in rat synovium." Inte-Meeting-SIROT Transaction. 4. 120 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tkagi M: "Exracellular matrix and its receptor proteins in loose total hips." Inte-Meeting-SIROT Transaction. 4. 107 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Santavirta S: "Materials in total joint replacement (review)." Current Orthopaedics. 12. 51-57 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tkagi M: "Matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases in loose artificial hip joints (review)." Clinical Orthopaedics and Related Resrach. 352. 35-45 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takagi M: "MT1-MMP/MMP-2/TIMP-2 System in Periprosthetic Connective Tissue Remodeling in Loose Total Hip Prostheses." Laboratory Investigation. 78. 735-742 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Santavirta S: "Bioconpatibility of silicon carbide in colony formation test in vitro.A promissing new ceramics THA implant coating material." Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 118. 89-91 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takagi M: "Biological Role of matrix metalloproteinases in loose artificial hip joints" J Jpn Orthop Assoc. 72. S1747 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ida H: "Periprosthetic and synovial connective tissue response to HDP particle in rats" CORS Transaction. 3. 178 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takei I: "Matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases in joint fluid of the patients with loose artificial hip joints." CORS Transaction. 3. 204 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takagi M: "MT1-MMP/MMP-2/TIMP-2 system in loose artificial hip joints." CORS Transaction. 3. 187 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takagi M: "Loosening of artificial hip joints and osteolysis.Contribution of MMPs and TIMPs to its pathogenesis (in Japanese)." Rheumatology (Riumachika). 20. 596-604 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takagi M: "Contribution of matrix metalloproteinases to the periprosthetic connective tissue remodeling in loose hip joints (in Japanese)." Monthly Book Orthopaedics. 11. 43-50 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takagi M: "Analysis of membrane type 1 matrix metalloproteinase, matrix metalloproteinase 2, and tissue inhibitor of metalloproteinase 2 in loose hip periprosthetic connective tissues." ORS Transaction. 45. 893 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Santavirta S: "Studies on host response to orthopaedic implants and biomaterials." Journal of Long-Term Effects of Medical Implants. (in press).

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takei I: "Matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases in joint fluid of the patients with loose artificial hip joints." Journal of Biomedical Material Research. (in press).

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takei I: "Macrophage colony stimulating (M-CSF) in joint fluid and periprosthetic tissues of aseptic loose hip joints." SIROT Transaction. 8(in press).

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ida H: "Periprosthetic bone remodeling in rat femur model." SIROT Transaction. 8(in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato T: "Analysis of periprosthetic bone remodeling in loose hip joints." SIROT Transaction. 8(in press).

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  • [文献書誌] Takagi M: "Matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases (in Japanese)." Clinical Orthopaedics (Rinshouseikeigeka). (in press).

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takagi M: "Morphological observation of periprosthetic connective tissues in loose hip joints (in Japanese)." Bone, Joint and Ligament (Kotsu-Kansetsu-Jintai). (in press).

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takagi M: Neutral proteinases and their inhibitors in loose hip prostheses (Academic Dissertation). Helsinki University Press, 1-50 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takagi M: Biological role of matrix metalloproteinases and the endogenous inhibitor proteins in the periprosthetic connective tissue remodeling around loose artificial hip joints.In : Joint Arthroplasty, Eds.Imura S,Wada, Oomori, Springer-Verlag, Tokyo, 76-84 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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