腱における運動応答性遺伝子Mohawkによるコラーゲン成熟メカニズムの解析

• 研究課題/領域番号: 17K16706
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 整形外科学
• 研究機関: 東京慈恵会医科大学
• 研究代表者: 嘉山 智大 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (80793702)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 腱 / 靱帯 / コラーゲン / 運動応答 / 架橋 / Mohawk / メカニカルストレス / メカノセンシング / 再生医学 / 発生

研究成果の概要

１：本研究では腱と靱帯の成熟メカニズムを解析した。動物のアキレス腱は運動負荷で電子顕微鏡下でコラーゲン線維の増大を確認しているが、物理的な強度試験では明らかな強度の差を認めなかった。これは腱・骨移行部、そして筋・腱移行部での強度のばらつきが原因と考えられる。

２：前十字靭帯断裂の手術に用いられる移植腱のコラーゲン解析を行い、腱と骨の付着部を促進するチタンウェブを用いることで、組織的に良好な生着を認めた。強固な移植腱の固定を得ることで腱の実質部への物理刺激が伝わり、コラーゲンの成熟が断裂前の腱のコラーゲン成熟パターンにより近くなることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

腱・靱帯の損傷や断裂は日常生活やスポーツに支障をきたし、保存療法や手術療法を用いても正常な成熟・修復が困難である。本研究は腱・靱帯の主成分であるコラーゲンの成熟が腱と骨の生着強度に関与することを示した。腱が骨に強固に癒合することで、移植腱に物理刺激が伝わり、腱の成熟に影響することが示唆された。本研究は腱・靱帯の成熟・修復に重要な遺伝子とコラーゲン架橋の関係性を明らかにし、今後の保存療法や手術方法、そしてリハビリテーションの改善に貢献するものと考える。

研究成果

• [雑誌論文] Enhancement of tendon-bone interface healing and graft maturation with cylindrical titanium-web (TW) in a miniature swine anterior cruciate ligament reconstruction model: histological and collagen-based analysis (2020)
  • 著者名/発表者名: Ryu Keisho、Saito Mitsuru、Kurosaka Daisaburo、Kitasato Seiichiro、Omori Toshiyuki、Hayashi Hiroteru、Kayama Tomohiro、Marumo Keishi
  • 雑誌名: BMC Musculoskeletal Disorders 巻: 21 号: 1
  • DOI: 10.1186/s12891-020-03199-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pre-operative hemoglobin level and use of sedative-hypnotics are independent risk factors for post-operative delirium following total knee arthroplasty (2020)
  • 著者名/発表者名: Kijima Eiji、Kayama Tomohiro、Saito Mitsuru、Kurosaka Daisaburo、Ikeda Ryo、Hayashi Hiroteru、Kubota Daisuke、Hyakutake Takashi、Marumo Keishi
  • 雑誌名: BMC Musculoskeletal Disorders 巻: 21 号: 1 ページ: 279-279
  • DOI: 10.1186/s12891-020-03206-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 低侵襲な骨付き膝蓋腱採取法を応用した長方形骨孔の膝前十字靭帯再建術の小経験 (2020)
  • 著者名/発表者名: 林大輝、黒坂大三郎、斎藤充、池田亮、窪田大輔、嘉山智大、百武剛志、丸毛啓史
  • 雑誌名: 日本関節鏡・膝・スポーツ整形外科学会雑誌 巻: 45 ページ: 100-101
• [雑誌論文] 長方形引き型ダイレーターに夜膝前十字靭帯再再建術の術後成績 (2020)
  • 著者名/発表者名: 窪田大輔、林大輝、斎藤充、黒坂大三郎、池田亮、嘉山智大、百武剛志、丸毛啓史
  • 雑誌名: 日本関節鏡・膝・スポーツ整形外科学会雑誌 巻: 45 ページ: 112-113
• [雑誌論文] A case of carpal tunnel syndrome caused by giant gouty tophi: The usefulness of DECT for the diagnosis, preoperative planning, and postoperative evaluation of atypical cases. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeda, Hiroyuki Chino, Tadashi Tokashiki, Jun Udaka, Yuya Okutsu, Mitsuhito Yukawa, Makoto Mitsuhashi, Naoya Inagaki, Hirofumi Osumi, Yuji Nagamine, Tetsuro Nishizawa, Tomohiro Kayama, Takeshi Fukuda, Kunihiko Fukuda, Hiroya Ojiri, Keishi Marumo
  • 雑誌名: Mod Rheumatol Case Rep. 巻: 3 号: 2 ページ: 165-171
  • DOI: 10.1080/24725625.2019.1596547
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Positioning the femoral bone socket and the tibial bone tunnel using a rectangular retro-dilator in anterior cruciate ligament reconstruction. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi H, Kurosaka D, Saito M, Ikeda R, Kubota D, Kayama T, Hyakutake T, Marumo K.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 14 号: 5 ページ: e0215778-e0215778
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0215778
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Regulation of Bone Metabolism and Disorders by Wnt Signaling. (2019)
  • 著者名/発表者名: Maeda K, Kobayashi Y, Koide M, Uehara S, Okamoto M, Ishihara A, Kayama T, Saito M, Marumo K
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 20 号: 22 ページ: 5525-5525
  • DOI: 10.3390/ijms20225525
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mohawk transcription factor regulates homeostasis of the periodontal ligament (2017)
  • 著者名/発表者名: Koda N, Sato T, Shinohara M, Ichinose S, Ito Y, Nakamichi R, Kayama T, Kataoka K, Suzuki H, Moriyama K, Asahara H
  • 雑誌名: Development 巻: 144 ページ: 313-320
  • DOI: 10.1242/dev.135798
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] In vitroとIn vivoでの伸展刺激・運動刺激による腱・靱帯のメカノセンシング機構解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 嘉山智大, 森雅樹, 中道亮, 鈴木英嗣, 浅原弘嗣, 斎藤充, 丸毛啓史
  • 学会等名: 日本生体電気・物理刺激研究会
• [学会発表] The role of tendon/ligament-specific transcription factor Mohawk in tendon development, maturation and homeostasis (2019)
  • 著者名/発表者名: 嘉山智大, 森雅樹, 中道亮, 鈴木英嗣, 浅原弘嗣, 斎藤充, 丸毛啓史
  • 学会等名: The 41st Annual meeting of the Royal College of Orthopaedic Surgeons of Thailand
  • 国際学会
• [学会発表] 低侵襲な骨つき膝蓋腱反射採取法を応用した長方形骨孔の膝前十字靭帯再建術の小経験 (2019)
  • 著者名/発表者名: 林大輝、黒坂大三郎、斎藤充、池田亮、窪田大輔、嘉山智大、百武剛志、丸毛啓史
  • 学会等名: 日本関節鏡・膝・スポーツ整形外科学会
• [学会発表] 長方形引き型ダイレーターに夜膝前十字靭帯再再建術の術後成績 (2019)
  • 著者名/発表者名: 窪田大輔、林大輝、斎藤充、黒坂大三郎、池田亮、嘉山智大、百武剛志、丸毛啓史
  • 学会等名: 日本関節鏡・膝・スポーツ整形外科学会雑誌
• [学会発表] In vitroとIn vivoでの伸展刺激・運動刺激による腱・靱帯のメカノセンシング機構解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 嘉山智大
  • 学会等名: 第４６回日本生体電気・物理刺激研究会
• [学会発表] Mechanoregulatory transcriptional network converges to tendon/ligament-specific Mohawk (Mkx) gene for collagen fiber maturation (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Kayama, Masaki Mori, Yoshiaki Ito, Ryo Nakamichi, Hidetsugu Suzuki, Takahide Matsushima, Shizuko Ichinose, Mitsuru Saito, Keishi Marumo, Hiroshi Asahara
  • 学会等名: 第90回 日本整形外科学会学術総会
• [学会発表] 腱・靱帯特異的遺伝子Mohawk(MKX)を介した腱細胞の成熟メカニズム (2017)
  • 著者名/発表者名: 嘉山智大、森雅樹、伊藤義晃、中道亮、鈴木英嗣、幸田直己、斎藤充、丸毛啓史、浅原弘嗣
  • 学会等名: 第32回 日本整形外科基礎学術集会