| 研究課題/領域番号 |
20K09496
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分56020:整形外科学関連
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| 研究機関 | 東京医科歯科大学 |
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研究代表者 |
柳下 和慶 東京医科歯科大学, 統合教育機構, 教授 (10359672)
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| 研究分担者 |
大原 敏之 東京医科歯科大学, 東京医科歯科大学病院, 非常勤講師 (00793001)
小柳津 卓哉 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 非常勤講師 (60647709)
山本 尚輝 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 特任助教 (60808046)
星野 傑 東京医科歯科大学, 東京医科歯科大学病院, 助教 (70836923)
塩田 幹夫 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 特任助教 (80817635)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 骨格筋 / 筋再生 / 高気圧酸素治療 / 圧挫損傷 / アイシング / 温熱 / 酸素濃度測定 / 筋肉 / 外傷 / 酸素濃度 / 高圧・高酸素 / 組織修復 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
スポーツ軟部組織外傷の急性期では、損傷部の腫脹に伴う内圧の上昇・末梢循環の血管抵抗の増大により血流障害を呈し組織低酸素環境となり正常の細胞活性が低下する。
外傷急性期治療ではRICE治療が標準的処置とされるが、アイシングは末梢血管を収縮させ、結果的に局所低酸素環境を惹起することが懸念される。
本研究の目的は、ラット骨格筋圧挫傷モデルを用い、アイシングによる組織酸素分圧への影響と、損傷組織修復過程に与える影響を検討することである。さらに温熱療法による損傷組織内の酸素分圧変化と修復過程への影響を検討する。
また、組織酸素分圧の観点からアイシングに併用する酸素および高濃度高圧酸素吸入の有効性を評価する。
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| 研究実績の概要 |
軟部組織外傷はスポーツ外傷の中でも最も頻度の高い外傷の一つであり、適切な早期治療が必要とされる。急性期治療においてアイシングは腫脹および疼痛軽減において必要と位置付けられてきた。一方、損傷部の血流においてはアイシング処置は末梢血管を収縮させ、結果的に局所低酸素環境を惹起し筋再生を結果的に阻害するとの報告が散見される。本研究では、ラット骨格筋圧挫傷モデルを用い、アイシング・温熱療法を組織酸素分圧及び骨格筋再生過程において比較した。さらにアイシングに高気圧酸素治療(HBO)を併用し骨格筋再生に与える影響を検討した。
10週齢雄性Wistar Rat (n=5)を用いて、骨格筋圧挫損傷後にアイシング(0℃×20分)・温熱療法(42℃×20分)を施行し腓腹筋温度を測定した。アイシング＋HBO（2.5ATA,2時間,1日1回,週5回）群を加え、腓腹筋内酸素濃度を測定し、損傷後5日目、７日目の組織学的解析を行った。アイシング群では腫脹は軽減し、腓腹筋内酸素濃度は低下し、再生筋線維数は低下した。温熱療法群では腫脹は増大し、腓腹筋内酸素濃度は定常濃度まで回復し、再生筋線維数は損傷後5日後で増加し、損傷7日後で低下した。アイシング＋HBO群では、損傷6時間には酸素濃度は回復し、損傷5日後ではアイシング群より再生筋線維数は増加した。骨格筋挫傷ラットモデルにおいて急性期にアイシング＋HBOを施行し、骨格筋内低酸素環境を改善することで、腫脹軽減と骨格筋再生を達成することが可能と考えられる。
今年度の補助金は、高気圧酸素治療装置故障のため新規装置の購入と、凍結標本の作成やラットの購入費等にあてられた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
現在までに筋内酸素飽和度、HE染色による再生筋線維数の評価は筋損傷5日目、7日目まで施行している。
これまでの結果より骨格筋圧座損傷後にアイシングを施行しHBOを追加することで、骨格筋内低酸素環境を改善させ、腫脹軽減と骨格筋再生を促進することを示している。
筋張力の評価は途中の段階であるが、免疫染色やELISAによるサイトカインなどの評価など時間を要する実験自体を施行する十分な時間がなかったため、進捗がやや遅れているのが現状である。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの結果より軟部組織損傷急性期におけるアイシング・温熱療法の筋内酸素分圧および組織修復に与える影響の一部は示された。
アイシングは腫脹を軽減する一方で筋内酸素濃度の低下および筋再生の阻害を認めたが、アイシング後にHBOを追加することで筋内酸素濃度が上昇し、7日までの筋再生が促進された。そのことからHBOはアイシングによるマイナスの影響をプラスに転換させる可能性が考えられる。また温熱療法に関しては腫脹は拡大したが、筋内酸素濃度の上昇および筋再生の促進を認めた。
筋再生にはHIF1α、VEGF、IGF等の増殖促進因子や筋衛星細胞、マクロファージ等が関与していると言われており、我々は過去に骨格筋圧座損傷後NO増加によりこれらの因子が増加し筋再生過程を促進することを明らかにしてきた。今後はHIF1α、VEGF、IGF等の蛋白をELISA法で、筋衛星細胞やマクロファージ数を免疫染色でカウントすることで、アイシングにHBOを追加したことによる筋内酸素濃度上昇や温熱療法による酸素濃度の上昇が筋再生過程に与える影響を定量化し、評価していきたいと考えている。
最終的にデータをまとめ、論文もしくは学会発表等の公表とする。
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