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変形性関節症に対する新たな運動療法の確立-低酸素によるHIF-1α制御を用いて-

研究課題

研究課題/領域番号 21H03295
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分59010:リハビリテーション科学関連
研究機関京都府立医科大学

研究代表者

新井 祐志  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (50347449)

研究分担者 松田 修  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00271164)
岸田 綱郎  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (00370205)
高橋 謙治  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30347447)
中川 周士  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (30643382)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)
2023年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワードHIF-1α / 変形性膝関節症 / 低酸素環境 / 運動療法 / 整形外科 / リハビリテーション / 関節軟骨 / 低酸素 / 軟骨
研究開始時の研究の概要

運動療法は変形性関節症(osteoarthritis;OA)に対する有効な保存療法である.一方OAでは関節内の低酸素環境が破綻していることから低酸素誘導因子hypoxia-inducible factor(HIF)-1αがOAの治療の重要なターゲットとして注目されており,HIF-1 αを介した関節軟骨の保護効果や,骨格筋の筋力増強作用が明らかになっている.本研究の目的は低酸素環境下運動療法でOAにより減少した関節軟骨のHIF-1αを賦活化させるとともに,萎縮した骨格筋でHIF-1αの発現を増強させ,短時間かつ低負荷にOAを予防・治療できる運動療法を確立することである.

研究成果の概要

低酸素環境が軟骨代謝に及ぼす影響についてin vivoで検討した。ラットが正常に飼育可能な低酸素条件を12%に決定した。次にラットOA モデルを作成し、12%酸素下で4週間飼育したが、定常酸素群と有意差は認めなかった。持続的な低酸素環境によるnegative feedbackの影響と考え、間欠的な低酸素環境に変更した。12%酸素および定常酸素に1日おきに入れ替え、計4週間飼育し、膝関節で組織学的検討を行った。軟骨摩耗およびMankin scoreは間欠低酸素群で有意に改善されていた。今後、in vitroにおける検討も含めてさらなる条件設定の検討を進めていく必要がある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

運動療法は変形性関節症(osteoarthritis; OA)に対する有効な保存療法である。また低酸素環境では、低酸素誘導因子hypoxia-inducible factor(HIF)-1αの発現を介して軟骨細胞は恒常性を維持している。低酸素環境下運動療法で、関節軟骨のHIF-1αを賦活化させることにより効率的にOAを予防・治療できるのではないかと考え、まずは低酸素環境の条件の検討を行った。間欠的な低酸素環境において軟骨変性は有意に抑制されていた。今後、in vitroにおける検討および骨格筋に対しても同様にanabolicな効果をもたらすか等の検討を進めていく必要がある。

報告書

(3件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021

すべて 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件)

  • [学会発表] SUSTAINED HYPOXIA INHIBITS CARTILAGE DESTRUCTION IN A RAT ARTHRITIS MODEL2022

    • 著者名/発表者名
      Kaihara K, Nakagawa S, Inoue A, Arai Y, Fujii Y, Kamada Y, Cha R, Mazda O, Takahashi K
    • 学会等名
      2022 OARSI annual meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sustained hypoxia suppresses the production of pro-inflammatory cytokines in rheumatoid arthritis synovial cell via negative feedback of HIF-1α2022

    • 著者名/発表者名
      Kaihara K, Nakagawa S, Inoue H, Inoue A, Arai Y, Fujii Y, Kamada Y, Cha R, Mazda O, Takahashi K
    • 学会等名
      2022 ORS annual meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 持続的な低酸素環境はラット関節炎モデルにおいて軟骨破壊を抑制する2022

    • 著者名/発表者名
      貝原健太,中川周士,井上敦夫,新井祐志,藤井雄太,鎌田陽一郎,車 龍太,松田 修,高橋謙治
    • 学会等名
      第34回日本軟骨代謝学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Effect of treadmill running on slow-twitch muscle atrophy in a rat model of arthritis2022

    • 著者名/発表者名
      Kamada Y, Inoue A, Toyama S, Inoue H, Nakagawa S, Fujii Y, Kaihara K, Cha R, Arai Y, Mazda O, Takahashi K
    • 学会等名
      2022 ORS annual meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preventive effect of treadmill running on muscle fibrosis in slow-twitch muscle of a rat model of arthritis2022

    • 著者名/発表者名
      Kamada Y, Inoue A, Toyama S, Inoue H, Nakagawa S, Fujii Y, Kaihara K, Cha R, Arai Y, Mazda O, Takahashi K
    • 学会等名
      2022 OARSI annual meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 持続的な低酸素環境はラット関節炎モデルにおいて軟骨破壊を抑制する2022

    • 著者名/発表者名
      貝原 健太、中川 周士、井上 敦夫、新井 祐志、藤井 雄太、鎌田 陽一郎、車 龍太、 松田 修、高橋 謙治
    • 学会等名
      第34回日本軟骨代謝学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 持続的な低酸素環境は HIF-1α のネガティブフィードバックを介して炎症性サイトカインの産生を抑制する2021

    • 著者名/発表者名
      貝原 健太、中川 周士、井上 裕章、新井 祐志、藤井 雄太、鎌田 陽一郎、 松田 修、高橋 謙治
    • 学会等名
      第36回日本整形外科学会基礎学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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