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関節液エクソソームから軟骨変性発生機序を解明し運動による自己修復療法を確立する

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ2541
補助金の研究課題番号 22J23384 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
応募区分国内
審査区分 小区分59010:リハビリテーション科学関連
研究機関埼玉県立大学

研究代表者

高畠 啓  埼玉県立大学, 保健医療福祉学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2024年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2023年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2022年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード変形性膝関節症 / メカニカルストレス / 実験動物モデル / 軟骨下骨 / 滑膜炎 / 前十字靭帯損傷 / 関節軟骨
研究開始時の研究の概要

膝関節内にある前十字靭帯を損傷させることで膝関節不安定性を引き起こしたマウスモデルを作成し,関節軟骨変性を主病変とする変形性膝関節症を誘発させる.作成したマウスモデルの関節液と関節軟骨を対象に分子生物学・組織学的解析を実施し,実際に関節軟骨変性が生じる以前から軟骨変性を示唆することのできる新たなバイオマーカーの探索を関節液エクソソームから試みる.

研究実績の概要

今年度は,昨年度新規開発した"前十字靭帯破断によりメカニカルストレスの影響をより詳細化する変形性膝関節症マウスモデル(Non-Compression ACL-R model)"を軸に,前十字靭帯損傷時の関節面衝突による圧縮応力が軟骨変性に及ぼす影響を調査した.Non-Compression ACL-Rモデルと従来実験動物モデルとして使用されてきたCompression ACL-R modelと比較したところ,前十字靭帯損傷による関節不安定性は同じにもかかわらず,Compression ACL-R群においてモデル作製直後の軟骨表層の粗さが増大していた.また,Compression ACL-R群において軟骨細胞におけるMetalloproteinase (MMP-13)発現量が早期から増大し,急性期の軟骨変性,ならびにより早期からの軟骨下骨の骨体積比増大を誘発した.以上より,前十字靭帯損傷時の関節面衝突は軟骨表層の微細損傷を引き起こし,軟骨下骨骨硬化を伴い早期から変形性膝関節症を惹起することが示唆された.また,以上の結果は,変形性膝関節症発症過程において,生体内におけるメカニカルストレスが関節軟骨変性を誘発するメカニズムの基礎的知見を示唆する大変興味深い成果であると考えられる.最終年度は,関節軟骨,半月板といったメカニカルストレスに知覚・応答し関節全体へと影響を与える関節内組織のメカノバイオロジー機構を軸に,変形性膝関節症の発症メカニズムを試みることで,軟骨変性を予防することのできる運動様式とその分子機構を明らかにしていく.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初から予定していた実験スケジュール通りの進捗状況であるため.

今後の研究の推進方策

最終年度の研究スケジュールとしては,関節軟骨,半月板を基盤に,変形性膝関節症を模倣した実験動物モデルから関節軟骨変性が生じるより以前からの分子生物学的動態を捉えることで,変形性膝関節症の早期検出の基盤となる知見獲得を目指す.

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 オープンアクセス 2件、 査読あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of California, Davis(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Concurrent Joint Contact in Anterior Cruciate Ligament Injury induces cartilage micro-injury and subchondral bone sclerosis, resulting in knee osteoarthritis2024

    • 著者名/発表者名
      Takahata Kei、Lin Yu-Yang、Osipov Benjamin、Arakawa Kohei、Enomoto Saaya、Christiansen Blaine A.、Kokubun Takanori
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 0 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1101/2024.05.08.593114

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Joint instability causes catabolic enzyme production in chondrocytes prior to synovial cells in novel non-invasive ACL ruptured mouse model2023

    • 著者名/発表者名
      Takahata K.、Arakawa K.、Enomoto S.、Usami Y.、Nogi K.、Saitou R.、Ozone K.、Takahashi H.、Yoneno M.、Kokubun T.
    • 雑誌名

      Osteoarthritis and Cartilage

      巻: 31 号: 5 ページ: 576-587

    • DOI

      10.1016/j.joca.2022.12.004

    • 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
  • [学会発表] 圧縮型前十字靭帯破断モデルは早期軟骨変性と軟骨下骨硬化を誘発する2024

    • 著者名/発表者名
      高畠啓, Yu-Yang Lin, Benjamin Osipov, 荒川航平, 榎本沙彩, Blaine Christiansen, 国分貴徳
    • 学会等名
      第36回日本軟骨代謝学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Comparison of Compression and Non-Compression Anterior Cruciate Ligament Rupture Models in Mice2024

    • 著者名/発表者名
      Kei Takahata, Yu-Yang Lin, Benjamin, Kohei Arakawa, Saaya Enomoto, Blaine A. Christiansen, Takanori Kokubun
    • 学会等名
      2024 OARSI World Congress on Osteoarthritis
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Early synovitis in the knee joint with instability induces cartilage degeneration but doesn’t affect long-term2024

    • 著者名/発表者名
      Kei Takahata, Kohei Arakawa, Saaya Enomoto, Moe Yoneno, Yuna Usami, Haruna Takahashi, Takanori Kokubun
    • 学会等名
      2024 OARSI World Congress on Osteoarthritis
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 関節不安定性を伴う膝関節において急性期滑膜炎は長期的な軟骨変性に寄与しない2023

    • 著者名/発表者名
      高畠啓, 荒川航平, 榎本沙彩, 米野萌恵, 宇佐美優奈, 髙橋花奈, 国分貴徳
    • 学会等名
      第28回 日本基礎理学療法学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 前十字靭帯損傷後の変形性膝関節症発症に影響を及ぼす要因の解明2023

    • 著者名/発表者名
      高畠啓, Yu-Yang Lin, Benjamin Osipov, 荒川航平, Blaine Christiansen, 国分貴徳
    • 学会等名
      第28回 日本基礎理学療法学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Longitudinal Changes of Synovial Fluid in OA Progression Induced by Mechanical Stress2023

    • 著者名/発表者名
      Takahata K, Arakawa K, Takahashi H, Yoneno M, Usami Y, Enomoto S, Kokubun T
    • 学会等名
      Orthopaedic Research Society Annual Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] メカニカルストレスによる関節軟骨変性の発症に滑膜炎は寄与しない2022

    • 著者名/発表者名
      高畠啓, 荒川航平, 髙橋花奈, 米野萌恵, 宇佐美優奈, 榎本沙彩, 国分貴徳
    • 学会等名
      第10回日本運動器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] Analyzing mRNA expression of serum extracellular vesicles in knee osteoarthritis mouse model.2022

    • 著者名/発表者名
      高畠啓,泉尾直孝,荒川航平,国分貴徳
    • 学会等名
      第9回日本細胞外小胞学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 本学大学院の高畠啓さんらによる変形性膝関節症の発症・進行予防を目的としたリハビリテーション研究

    • URL

      https://www.spu.ac.jp/news/?itemid=1734&dispmid=508

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-04-28   更新日: 2024-12-25  

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