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過負荷による膝蓋腱の基質再構築現象における内在性線維芽細胞の効果の分離と解明

研究課題

研究課題/領域番号 13671480
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 整形外科学
研究機関北海道大学

研究代表者

青木 喜満  北海道大学, 医学部附属病院, 講師 (10192858)

研究分担者 遠山 晴一  北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (60301884)
安田 和則  北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (20166507)
研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2002年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2001年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
キーワード腱 / 靱帯 / 過負荷 / 靱帯再建術 / コラゲン / 再構築現象 / 線維芽細胞 / 細胞外マトリックス / 膝蓋腱 / 自家腱移植 / 力学的負荷 / リモデリング / 細胞外マトリクス / 靭帯 / 力学的環境 / スポーツ
研究概要

1.方法
実験動物として雌成熟日本白色家兎を以下の4群に分けた。Group1の右膝蓋腱に対しては,in situ凍結解凍処理により膝蓋腱の内在性細胞を死滅させた後,nylon製filterにて膝蓋腱を2重に包むwrapping処理にて,周囲組織からの外在性細胞の侵入を抑止した。Group2の右膝蓋腱に対しては,凍結解凍処理した膝蓋腱の内外側を切除し,残りの膝蓋腱の断面積を切除前の67%にして膝蓋腱の応力を増加させた後にwrapping処理を施行した。Group3に対しては,wrapping処理のみを施行した。Group4に対しては,膝蓋腱断面積を67%にした後にwrapping処理を施行した.全動物とも術後6週に力学的特性と組織学的観察を行った。
2.結果
1)Group1および2の腱実質内には細胞は認めず,Group2では腱のコラーゲン線維配列は不規則化が顕著であった.Group4では細胞が増加したが,コラーゲン線維の配列は正常対照との間に明らかな差を認めなかった。Group3の膝蓋腱は正常膝蓋腱との間に差異を認めなかった。
2)引張強度および弾性率に関しては,Group2はGroup1に比し有意に低値を示したのに対し,Group3とGroup4の間に有意の差を認めなかった。
3.考察
本研究では,細胞が存在しない膝蓋腱に対し応力を増加させると,膝蓋腱の弾性係数および引張強度は生理的応力を維持した膝蓋腱に比し有意に低下し,コラーゲン線維の不規則な配列をもたらした。これは本研究の条件下での過負荷は細胞外マトリックスの微細損傷をもたらし,膝蓋腱の力学特性を低下させたと考えられる。一方,線維芽細胞が存在する膝蓋腱では力学的劣化を認めなかった。これは,腱線維芽細胞は前述の過負荷による細胞外マトリックスの力学特性の低下を防止することを示していると考えられた。

報告書

(3件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (43件)

  • [文献書誌] Tomita, F.: "Comparisons of intraosseous graft healing between the doubled flexor tendon graft and the bone-patellar tendon-bone graft in anterior cruciate ligament reconstruction"Arthroscopy. 17. 461-476 (2001)

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  • [文献書誌] Tohyama, H.: "The effect of increased stress on the patellar tendon"J. Bone Joint Surg.. 84[Br]. 184-188 (2002)

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  • [文献書誌] Yamazaki, S.: "The effect of graft-tunnel diameter disparity on intraosseous healing of the flexor tendon graft in anterior cruciate ligament reconstruction"Am. J. Sports Med.. 30. 498-505 (2002)

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  • [文献書誌] Numazaki, H.: "The effect of initial graft tension in anterior cruciate ligament reconstruction on the mechanical behaviors of the femur-graft-tibia complex during cyclic loading"Am. J. Sports Med.. 30. 800-805 (2002)

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  • [文献書誌] Sakai, T.: "Effects of combined administration of transforming growth factor-betal and epidermal growth factor on properties of the in situ frozen anterior cruciate ligament in rabbits"J. Orthop. Res.. 20. 1345-1351 (2002)

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  • [文献書誌] Kimura, S.: "Implantation sites and fiber diameters affect the rate of degradation in absorbable polydioxane fibers"Arthroscopy. 19. 68-74 (2003)

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  • [文献書誌] Hara, N.: "Effects of stress deprivation on mechanical properties of the in situ frozen-thawed semitendinosus tension in rabbits"Clin Biomechanics. 18. 60-68 (2003)

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  • [文献書誌] Azuma, H.: "Timing of administration of transforming growth factor-beta and epidermal growth factor influences the effect on material properties of the in situ frozen-thawed anterior cruciate ligament"J Biomechanics. 36. 373-381 (2003)

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  • [文献書誌] Tohyama, H.: "Anterior drawer test for acute anterior talofibular ligament injuries of the ankle. How much load should be applied during the test?"Am. J. Sports Med.. 31. 226-232 (2003)

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  • [文献書誌] Tohyama, H.: "The changes in mechanical properties of regenerated and residual tissues in the patellar tendon after removal of its central portion"Clinical Biomechaniocs. 23(in press). (2003)

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  • [文献書誌] Tomita, F.: "Comparisons of intraosseous graft healing between the doubled flexor tendon graft and the bone-patellar tendon-bone graft in anterior cruciate ligament reconstruction"Arthroscopy. 17. 461-476 (2001)

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  • [文献書誌] Tohyama, H.: "The effect of increased stress on the patellar tendon"J. Bone Joint Surg. 84[Br]. 184-188 (2002)

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  • [文献書誌] Yamazaki, S.: "The effect of graft-tunnel diameter disparity on intraosseous healing of the flexor tendon graft in anterior cruciate ligament reconstruction"Am. J. Sports Med.. 30. 498-505 (2002)

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  • [文献書誌] Numazaki, H.: "The effect of initial graft tension in anterior cruciate ligament reconstruction on the mechanical behaviors of the femur-graft-tibia complex during cyclic loading"Am. J. Sports Med.. 30. 800-805 (2002)

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  • [文献書誌] Sakai, T.: "Effects of combined administration of transforming growth factor-beta1 and epidermal growth factor on properties of the in situ frozen anterior cruciate ligament in rabbits"J. Orthop. Res.. 20. 1345-1351 (2002)

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  • [文献書誌] Kimura, S.: "Implantation sites and fiber diameters affect the rate of degradation in absorbable polydioxane fibers"Arthroscopy. 19. 68-74 (2003)

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  • [文献書誌] Hara, N.: "Effects of stress deprivation on mechanical properties of the in situ frozen-thawed semitendinosus tension in rabbits"Clin. Biomechanics. 18. 60-68 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Azuma, H.: "Timing of administration of transforming growth factor-beta and epidermal growth factor influences the effect on material properties of the in situ frozen-thawed anterior cruciate ligament"J. Biomechanics. 36. 373-381 (2003)

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    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tohyama, H.: "Anterior drawer test for acute anterior talofibular ligament injuries of the ankle. How much load should be applied during the test?"Am. J. Sports Med.. 31. 226-232 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tohyama, H.: "The changes in mechanical properties of regenerated and residual tissues in the patellar tendon after removal of its central portion"Clin. Biomechanics. (in press).

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 遠山晴一: "前十字靭帯損傷治療に対する生体力学的アプローチ"Monthly Book Orthopaedics. 13(10). 20-27 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 遠山晴一: "膝靭帯再建術のバイオメカニクス-移植腱に加える張力の重要性-"関節外科. 21(10). 155-160 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 遠山晴一: "ヒアルロン酸製剤(関節機能改善剤)をどう用いるか スポーツ外傷への応用"医薬ジャーナル. 38(10). 216-220 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 内田尚哉: "除負荷がラット膝蓋腱の力学的特性とTransforming Growth Factor-βの発現に与える効果に関する解析"日本膝関節学会誌. 26. 184-188 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 沼崎広法: "移植腱初期張力が前十字靭帯再建術における大腿骨-移植腱-脛骨複合体の力学的挙動に与える効果-繰り返し負荷試験を用いた生体力学的検討-"日本膝関節学会誌. 26. 238-242 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 安田和則: "後十字靭帯温存型セラミックス製人工膝関節の開発コンセプトとその2〜8年成績"臨床整形外科. 37. 961-969 (2002)

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  • [文献書誌] 近藤英司: "PDGF-BBの投与が損傷を受けた膝前十字靭帯の力学特性に与える影響"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 23. 19-24 (2002)

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  • [文献書誌] 工藤敏治: "前十字靭帯再建術における屈筋腱を用いたBone Mulch ScrewとWasherLoc固定法の繰り返し負荷試験による生体力学的評価"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 23. 209-214 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tohyama, H.: "The effect of increased stress on the patellar tendon"J. Bone Joint Surg.. 84[Br]. 440-446 (2002)

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  • [文献書誌] Yamazaki, S.: "The effect of graft-tunnel diameter disparity on intraosseous healing of the flexor tendon graft in anterior cruciate ligament reconstruction"Am. J. Sports Med.. 30. 498-505 (2002)

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  • [文献書誌] Numazaki, H.: "The effect of initial graft tension in anterior cruciate ligament reconstruction on the mechanical behaviors of the femur-graft-tibia complex during cyclic loading"Am. J. Sports Med.. 30. 800-805 (2002)

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  • [文献書誌] Tohyama, H.: "Avulsion fracture at the femoral attachment of the anterior cruciate ligament after intercondylar eminence fracture of the tibia"Am. J. Sports Med.. 30. 279-283 (2002)

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  • [文献書誌] Sakai, T.: "Effects of combined administration of transforming growth factor-betal and epidermal growth factor on properties of the in situ frozen anterior cruciate ligament in rabbits"J. Orthop. Res.. 20(6). 1345-1351 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Kimura, S.: "Implantation sites and fiber diameters affect the rate of degradation in absorbable polydioxane fibers"Arthroscopy. 19(1). 68-74 (2003)

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  • [文献書誌] Hara, N.: "Effects of stress deprivation on mechanical properties of the in situ frozen-thawed semitendinosus tension in rabbits"Clin Biomechanics. 18. 60-68 (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tohyama, H.: "Anterior drawer test for acute anterior talofibular ligament injuries of the ankle"Am. J. Sports Med.. 31(In press). (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tohyama, H.: "The changes in mechanical properties of regenerated and residual tissues in the patellar tendon after removal of its central portion g"Clin Biomechanics. 19(In press). (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tomita F.: "Comparisons of intraosseous graft healing between the doubled flexor tendon graft and the bone-patellar tendon-bone graft in anterior cruciate ligament reconstruction"Arthroscopy. 17. 461-476 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Yamazaki S.: "The effect of graft-tunnel diameter disparity on intraosseous healing of the flexor tendon graft in anterior cruciate ligament reconstruction"The American Journal of Sports Medicine. (In press).

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Tohyama H.: "The effect of stress enhancement on the patellar tendon autograft. An experimental study with the in situ frozen-thawed tendon"Journal of Bone and Joint Surgery [British volume]. (In press).

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Numazaki H.: "The effect of initial graft tension on mechanical behaviors of the femur-graft-tibia complex with anterior cruciate liament reconstruction during cyclic loading"The American Journal of Sports Medicine. (In press).

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  • [文献書誌] 内田尚哉: "除負荷がラット膝蓋腱の力学的特性とTransforming Growth Factor-βの発現に与える効果に関する解析"日本膝関節学会誌. 26. 184-188 (2001)

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  • [文献書誌] 遠山晴一: "線維芽細胞壊死後の膝蓋腱におけるIII型collagenの発現に関する分子生物学的および免疫組織学的検討"日本膝関節学会誌. 26. 86-91 (2001)

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      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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