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非外科的局所膝関節軟骨圧迫損傷モデルラットに対する理学療法介入効果研究

研究課題

研究課題/領域番号 21H03302
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
研究機関京都大学

研究代表者

伊藤 明良  京都大学, 医学研究科, 講師 (50762134)

研究分担者 黒木 裕士  京都大学, 医学研究科, 教授 (20170110)
西谷 江平  京都大学, 医学研究科, 助教 (70782407)
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
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
キーワード変形性関節症 / 理学療法 / リハビリテーション / ラット / 関節軟骨 / 細胞移植
研究開始時の研究の概要

これまで、理学療法介入は変形性膝関節症(Knee osteoarthritis:以下、膝OA)治療の第一選択肢として挙げられてきた。しかしながら、膝OA病態へ及ぼす効果は不明なままである。これを解決するために、本研究では申請者らが開発した非外科的局所膝関節軟骨圧迫損傷モデルラットに対して様々な理学療法介入効果を検証し、その作用メカニズムを解明する。本研究により、一次性膝OA発症の要因となる圧迫損傷後の膝関節軟骨に対する理学療法介入のエビデンスを提供することができ、一次性膝OA予防・防止法を開発するための基盤となる成果が得られる。

研究成果の概要

これまで、理学療法介入は変形性膝関節症(膝OA)治療の第一選択肢として挙げられてきた。しかしながら、膝OA病態へ及ぼす効果は不明なままである。本研究では申請者らが開発した非外科的局所膝関節軟骨圧迫損傷モデルラットに対して自発走行運動効果を検証した。その結果、圧迫損傷後の自発走行運動介入は、関節軟骨変性を抑制しないが、助長もしないことが示唆された。また、運動介入と細胞移植治療の併用効果を検討する探索的な実験として、間葉系幹細胞の関節内移植実験を実施した。その結果、細胞移植治療は関節軟骨変性を有意に抑制することが明らかとなった。今後、運動介入と細胞移植治療との相乗効果検証が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

非外科的局所膝関節軟骨圧迫損傷モデルの長期的な病態について解析することで、膝OAの発症・進行機序の理解につながり、理学療法介入の標的候補分子を探索できる。本モデル動物がヒトで観察されるような長期的な膝OA発症表現型を呈するユニークなモデルと成り得ることを示唆したことは、これまで解明されていない早期膝OAの病態解明の強力なツールとなることが期待され、その学術的意義は高い。さらに、2,500万人を超えるとされる膝OA患者の発症予防・遅延を実現する手段としての細胞移植治療効果を示したことは、社会的および経済的な意義が高いと言える。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Harvard Medical School(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Pittsburgh(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Analysis of Molecular Changes and Features in Rat Knee Osteoarthritis Cartilage: Progress From Cellular Changes to Structural Damage.2023

    • 著者名/発表者名
      Zhao Z, Ito A, Kuroki H, Aoyama T.
    • 雑誌名

      Cartilage

      巻: - 号: 2 ページ: 232-249

    • DOI

      10.1177/19476035231213174

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Age-related matrix stiffening epigenetically regulates α-Klotho expression and compromises chondrocyte integrity2023

    • 著者名/発表者名
      Iijima Hirotaka、Gilmer Gabrielle、Wang Kai、Bean Allison C.、He Yuchen、Lin Hang、Tang Wan-Yee、Lamont Daniel、Tai Chia、Ito Akira、Jones Jeffrey J.、Evans Christopher、Ambrosio Fabrisia
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 18-18

    • DOI

      10.1038/s41467-022-35359-2

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] One session of 20 N cyclic compression induces chronic knee osteoarthritis in rats: A long-term study2022

    • 著者名/発表者名
      Zhao Zixi、Ito Akira、Nakahata Akihiro、Ji Xiang、Tai Chia、Saito Motoo、Nishitani Kohei、Aoyama Tomoki、Kuroki Hiroshi
    • 雑誌名

      Osteoarthritis and Cartilage Open

      巻: 4 号: 4 ページ: 100325-100325

    • DOI

      10.1016/j.ocarto.2022.100325

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comprehensive Understanding of Inactivity-Induced Gait Alteration in Rodents2022

    • 著者名/発表者名
      Tajino Junichi、Aoyama Tomoki、Kuroki Hiroshi、Ito Akira
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 185 号: 185

    • DOI

      10.3791/63865

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Molecular Changes in Rat Knee Articular Cartilage after One Session Low-Force Cyclic Compression: Progress from Cellular Changes to Structural Damage2024

    • 著者名/発表者名
      Zixi Zhao, Akira Ito, Chia Tai, Ryo Nakahara, Shixuan Xu, Hiroshi Kuroki, Tomoki Aoyama
    • 学会等名
      2024 OARIS World Congress on Osteoarthritis
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploring Long-Term Effects of Low-Force Compression on the Knee2024

    • 著者名/発表者名
      Zixi Zhao, Akira Ito, Chia Tai, Ryo Nakahara, Shixuan Xu , Hiroshi Kuroki, Tomoki Aoyama
    • 学会等名
      Tenth Annual International Symposium on Regenerative Rehabilitation
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mitigating Cartilage Degeneration in a Low Mechanical-Compression Rat Model through Allogeneic Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells Intra-Articular Injections2024

    • 著者名/発表者名
      Chia Tai, Akira Ito, Zixi Zhao, Ryo Nakahara, Shixuan Xu, Hiroshi Kuroki, Tomoki Aoyama
    • 学会等名
      Tenth Annual International Symposium on Regenerative Rehabilitation
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultrasound therapy affects the development of intraarticular adhesions in rats2024

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nakahara, Akira Ito, Momoko Nagai-Tanima, Zixi Zhao, Chia Tai, Shixuan Xu, Fumika Miyamoto, Tomoki Aoyama, Hiroshi Kuroki
    • 学会等名
      Tenth Annual International Symposium on Regenerative Rehabilitation
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒト骨髄由来およびヒトiPS細胞由来間葉系幹細胞の軟骨分化過程における培養温度の影響2024

    • 著者名/発表者名
      宮本史佳, 中原崚,徐仕軒,戴嘉,趙梓汐,谷間桃子,黒木裕士,伊藤明良
    • 学会等名
      日本物理療法合同学術大会2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 培養温度がヒト骨髄由来間葉系幹細胞の軟骨分化能に与える影響の検討2023

    • 著者名/発表者名
      宮本史佳,中原崚,徐仕軒,戴嘉,趙梓汐,谷間桃子,黒木裕士,伊藤明良
    • 学会等名
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Decelerating the process of articular cartilage degeneration in a non-invasive mechanical compression-induced rat model via intra-articular injections of allogeneic BMSCs2022

    • 著者名/発表者名
      Chia Tai, Akira Ito, Zixi Zhao, Ryo Nakahara, Hideki Kawai, Hiroshi Kuroki
    • 学会等名
      Ninth Annual International Symposium on Regenerative Rehabilitation
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of gene expression after ultrasound therapy for intraarticular adhesion model in rats2022

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nakahara, Akira Ito, Momoko Nagai-Tanima, Hideki Kawai, Zixi Zhao, Chia Tai, Hiroshi Kuroki
    • 学会等名
      Ninth Annual International Symposium on Regenerative Rehabilitation
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ラット膝関節の術後癒着に対する超音波照射強度と時間の影響の検証2022

    • 著者名/発表者名
      中原崚,伊藤明良,谷間桃子,河合秀紀,趙梓汐,徐仕軒,戴嘉,安孫子幸子,青山朋樹,黒木裕士
    • 学会等名
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 20N Cyclic Compression Induced Slow Osteoarthritis Development in Rats2022

    • 著者名/発表者名
      Zhao Z, Ito A, Nakahata A, Nakahara R, Nagai-Tanima M, Nishitani K, Kuroki K
    • 学会等名
      Orthopaedic Research Society 2022 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非外科的な圧縮がラット膝関節に及ばす長期的な影響の検討2021

    • 著者名/発表者名
      趙 梓汐,伊藤 明良,中畑 晶博,中原 崚,西谷 江平,黒木 裕士
    • 学会等名
      第26回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 運動器系リハビリテーション科学研究室Website

    • URL

      https://kuroki-lab.hs.med.kyoto-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 再生リハビリテーションWebsite

    • URL

      http://regenerative-rehabilitation.com/jp/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 京都大学大学院医学研究科人間健康科学系リハビリテーション科学コース運動機能解析学分野

    • URL

      https://kuroki-lab.hs.med.kyoto-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞構造体の製造方法、培養治具および培養基材2022

    • 発明者名
      伊藤明良
    • 権利者名
      国立大学法人京都大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-032396
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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