関節軟骨および軟骨細胞に対する物理的刺激を用いたリハビリテーションの基礎的研究

• 研究課題/領域番号: 25242055
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: リハビリテーション科学・福祉工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 黒木 裕士 京都大学, 医学研究科, 教授 (20170110)
• 研究分担者: 伊藤 明良 京都大学, 医学研究科, 助教 (50762134) ; 秋山 治彦 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 教授 (60402830) ; 青山 朋樹 京都大学, 医学研究科, 准教授 (90378886) ; 長井 桃子 京都大学, 医学研究科, 研究員 (50755676)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円); 2017年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2016年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2015年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2014年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2013年度: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
• キーワード: リハビリテーション / 物理的刺激 / 関節軟骨 / 軟骨細胞

研究成果の概要

培養温度が軟骨細胞と細胞外基質に与える影響を検討すること、間葉系間質細胞（MSC）を移植した後に低出力超音波（LIPUS）が軟骨再生および軟骨下骨再生に及ぼす影響を検証すること、および変形性膝関節症（膝OA）に対するトレッドミル運動が及ぼす影響を検討することを目的として研究を行った。その結果、37℃で細胞外基質が最も形成されること、MSC移植にLIPUSを併用すると効果があること、ならびに運動を適切な時期に行うと骨形成蛋白の発現増大を介して膝OA進行を予防することが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Induction of osteoarthritis by injecting monosodium iodoacetate into the patellofemoral joint of an experimental rat model (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi I, Matsuzaki T, Kuroki H, Hoso M.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 13 号: 4 ページ: e0196625-e0196625
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0196625
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathohistological investigation of osteochondral tissue obtained during total knee arthroplasty after osteochondral autologous transfer: a case report (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanima-Nagai Momoko、Harada Hideto、Aoyama Tomoki、Yamaguchi Shoki、Ito Akira、Tajino Junichi、Iijima Hirotaka、Zhang Xiankai、Kuroki Hiroshi、Kobayashi Masahiko
  • 雑誌名: BMC Research Notes 巻: 10 号: 1 ページ: 194-194
  • DOI: 10.1186/s13104-017-2513-0
  • NAID: 120006636638
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Coexisting lateral tibiofemoral osteoarthritis is associated with worse knee pain in patients with mild medial osteoarthritis (2017)
  • 著者名/発表者名: Iijima H, Aoyama T, Nishitani K, Ito H, Fukutani N, Isho T, Kaneda E, Kuroki H, Matsuda S.
  • 雑誌名: Osteoarthritis Cartilage 巻: 25 号: 8 ページ: 1274-1281
  • DOI: 10.1016/j.joca.2017.02.801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological exercise loading suppresses post-traumatic osteoarthritis progression via an increase in bone morphogenetic proteins expression in an experimental rat knee model (2017)
  • 著者名/発表者名: Iijima H, Ito A, Nagai M, Tajino J, Yamaguchi S, Kiyan W, Nakahata A, Zhang J, Wang T, Aoyama T, Nishitani K, Kuroki H
  • 雑誌名: Osteoarthritis and Cartilage 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 964-975
  • DOI: 10.1016/j.joca.2016.12.008
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Remobilization causes site-specific cyst formation in immobilization-induced knee cartilage degeneration in an immobilized rat model. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagai M, Ito A, Tajino J, Iijima H, Yamaguchi S, Zhang X, Aoyama T, Kuroki H.
  • 雑誌名: Journal of Anatomy 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 929-939
  • DOI: 10.1111/joa.12453
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Effect of Exercise on the Early Stages of Mesenchymal Stromal Cell-Induced Cartilage Repair in a Rat Osteochondral Defect Model (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi S, Aoyama T, Ito A, Nagai M, Iijima H, Tajino J, Zhang X, Kiyan W, Kuroki H
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11 号: 3 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0151580
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Exercise intervention increases expression of bone morphogenetic proteins and prevents the progression of cartilage-subchondral bone lesions in a post-traumatic rat knee model (2016)
  • 著者名/発表者名: Iijima H, Aoyama T, Ito A, Tajino J, Yamaguchi S, Nagai M, Kiyan W, Zhang X, Kuroki H
  • 雑誌名: Osteoarthritis Cartilage 巻: - 号: 6 ページ: 1092-1102
  • DOI: 10.1016/j.joca.2016.01.006
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Subchondral plate porosity colocalizes with the point of mechanical load during ambulation in a rat knee model of post-traumatic osteoarthritis (2016)
  • 著者名/発表者名: Iijima H, Aoyama T, Tajino J, Ito A, Nagai M, Yamaguchi S, Zhang X, Kiyan W, Kuroki H
  • 雑誌名: Osteoarthritis Cartilage 巻: 24 号: 2 ページ: 354-363
  • DOI: 10.1016/j.joca.2015.09.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Culture temperature affects human chondrocyte messenger RNA expression in monolayer and pellet culture systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Ito A, Nagai M, Tajino J, Yamaguchi S, Iijima H, Zhang X, Aoyama T, Kuroki H
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 26 号: 5 ページ: e0128082-e0128082
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0128082
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Culture temperature affects redifferentiation and cartilaginous extracellular matrix formation in dedifferentiated human chondrocytes (2015)
  • 著者名/発表者名: Ito A, Aoyama T, Iijima H, Tajino J, Nagai M, Yamaguchi S, Zhang X, Kuroki H
  • 雑誌名: J Orthop Res 巻: なし 号: 5 ページ: 633-9
  • DOI: 10.1002/jor.22808
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discordance in recovery between altered locomotion and muscle atrophy induced by simulated microgravity in rats. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tajino J, Ito A, Nagai M, Zhang X, Yamaguchi S, Iijima H, Aoyama T, Kuroki H.
  • 雑誌名: J Mot Behav 巻: 47 号: 5 ページ: 397-406
  • DOI: 10.1080/00222895.2014.1003779
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of short-term gentle treadmill walking on subchondral bone in a rat model of instability-induced osteoarthritis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Iijima H, Aoyama T, Ito A, Yamaguchi S, Nagai M, Tajino J, Zhang X, Kuroki H.
  • 雑誌名: Osteoarthritis Cartilage 巻: 23 号: 9 ページ: 1563-74
  • DOI: 10.1016/j.joca.2015.04.015
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Alteration of cartilage surface collagen fibers differs locally after immobilization of knee joints in rats. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nagai M, Aoyama T, Ito A, Tajino J, Iijima H, Yamaguchi S, Zhang X, Kuroki H.
  • 雑誌名: J Anat 巻: 226 号: 5 ページ: 447-57
  • DOI: 10.1111/joa.12290
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Regional comparisons of porcine menisci (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhang X, Aoyama T, Ito A, Tajino J, Nagai M, Yamaguchi S, Iijima H, Kuroki H.
  • 雑誌名: J Orthop Res 巻: 32 号: 12 ページ: 1602-11
  • DOI: 10.1002/jor.22687
  • 査読あり
• [雑誌論文] Contributions of biarticular myogenic components to the limitation of the range of motion after immobilization of rat knee joint. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nagai M, Aoyama T, Ito A, Iijima H, Yamaguchi S, Tajino J, Zhang X, Akiyama H, Kuroki H.
  • 雑誌名: BMC Musculoskelet Disord 巻: 15 号: 1 ページ: 224-224
  • DOI: 10.1186/1471-2474-15-224
  • 査読あり
• [雑誌論文] Destabilization of the medial meniscus leads to subchondral bone defects and site-specific cartilage degeneration in an experimental rat model. (2014)
  • 著者名/発表者名: Iijima H, Aoyama T, Ito A, Tajino J, Nagai M, Zhang X, Yamaguchi S, Akiyama H, Kuroki H.
  • 雑誌名: Osteoarthritis Cartilage 巻: 22 号: 7 ページ: 1036-43
  • DOI: 10.1016/j.joca.2014.05.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of reference genes for human chondrocytes cultured in several different thermal environments (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Ito, Tomoki Aoyama, Junichi Tajino, Momoko Nagai, Shoki Yamaguchi, Hirotaka Iijima, Xiangkai Zhang, Haruhiko Akiyama, Hiroshi Kuroki
  • 雑誌名: International Journal of Hyperthermia 巻: 30 号: 3 ページ: 210-216
  • DOI: 10.3109/02656736.2014.906048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immature articular cartilage and subchondral bone covered by menisci are potentially susceptive to mechanical load. (2014)
  • 著者名/発表者名: Iijima H, Aoyama T, Ito A, Tajino J, Nagai M, Zhang X, Yamaguchi S, Akiyama H, Kuroki H.
  • 雑誌名: BMC Musculoskelet Disord 巻: 15 号: 1 ページ: 101-101
  • DOI: 10.1186/1471-2474-15-101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimum temperature for extracellular matrix production by articular chondrocytes (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Ito, Tomoki Aoyama, Hirotaka Iijima, Momoko Nagai, Shoki Yamaguchi, Junichi Tajino, Xiangkai Zhang, Haruhiko Akiyama, Hiroshi Kuroki
  • 雑誌名: International Journal of Hyperthermia 巻: 30 号: 2 ページ: 96-101
  • DOI: 10.3109/02656736.2014.880857
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of the thermal environment on articular chondrocyte metabolism: a fundamental study to facilitate establishment of an effective thermotherapy for osteoarthritis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ito A, Aoyama T, Tajino J, Nagai M, Yamaguchi S, Iijima H, Zhang X, Akiyama H, Kuroki H.
  • 雑誌名: J Jpn Phys Ther Assoc 巻: 17 ページ: 14-21
  • NAID: 130004850398
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Exercise Level on Biomarkers ina Rat Knee Model of Osteoarthritis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi S, Aoyama T, Ito A, Nagai M,Iijima H, Zhang X, Tajino J, Kuroki H
  • 雑誌名: JOrthop Res. 巻: 31 号: 7 ページ: 1026-31
  • DOI: 10.1002/jor.22332
  • 査読あり
• [学会発表] Assessment on the effects of high and low in vivo Cyclic compressive loading on the progression of cartilage degeneration in rat knee joint (2018)
  • 著者名/発表者名: Xiang Ji, Akihiro Nakahata, Akira Ito, Hirotaka Iijima, Junichi Tajino, MomokoTanima-Nagai, Wataru Kiyan, Jue Zhang, Tianshu Wang, Kohei Nishitani, Tomoki Aoyama, Hiroshi Kuroki
  • 学会等名: OARSI 2018
  • 国際学会
• [学会発表] GAIT KINEMATICS CHANGES IN POST TRAUMATIC KNEE OSTEOARTHRITIS (2018)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Nakahata, Hirotaka Iijima, Momoko Tanima-Nagai, Akira Ito, Junichi Tajino, Wataru Kiyan, Jue Zhang, Xiang Ji, Tianshu Wang, Tomoki Aoyama, Kohei Nishitani, Hiroshi Kuroki
  • 学会等名: OARSI 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Histopathological Changes in the Patellofemoral Joint of a Rat Model of Osteoarthritis Induced by Monosodium Iodoacetate (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikufumi Takahashi, Taro Matsuzaki, Hiroshi Kuroki, Masahiro Hoso
  • 学会等名: OARSI 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 変形性膝関節症に対する間葉系幹細胞治療におけるリハビリテーション －臨床介入研究のシステマティックレビュー － (2017)
  • 著者名/発表者名: 飯島弘貴、井所拓哉、黒木裕士、青山朋樹
  • 学会等名: 第30回日本軟骨代謝学会
  • 発表場所: 京都市勧業会館みやこめっせ
  • 年月日: 2017-03-03
• [学会発表] 中等度レベルのトレッドミル運動は変形性膝関節症の進行を遅らせる －ラット変形性膝関節症モデルを用いた実験研究― (2016)
  • 著者名/発表者名: 飯島弘貴、青山朋樹、飯島弘貴、伊藤明良、山口将希、長井桃子、太治野純一、喜屋武弥、中畑晶博、張ジュエ、王 天舒、黒木裕士
  • 学会等名: 第28回日本運動器科学会
  • 発表場所: 会津若松ワシントンホテル
  • 年月日: 2016-07-09
• [学会発表] 内側半月板損傷が膝蓋大腿関節へ及ぼす影響 －ラット変形性膝関節症モデルを用いた実験研究― (2016)
  • 著者名/発表者名: 中畑晶博、青山朋樹、飯島弘貴、伊藤明良、山口将希、長井桃子、太治野純一、喜屋武弥、張ジュエ、王 天舒、黒木裕士
  • 学会等名: 第28回日本運動器科学会
  • 発表場所: 会津若松ワシントンホテル
  • 年月日: 2016-07-09
• [学会発表] 後肢免荷に対する高重力介入がラットの歩容変化に与える影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 太治野 純一, 伊藤 明良, 長井 桃子, 張 項凱, 山口 将希, 飯島 弘貴, 喜屋武 弥, 青山 朋樹, 黒木 裕士
  • 学会等名: 第51回日本理学療法学術大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-05-27
• [学会発表] ラット膝関節不動モデルに対する荷重と非荷重が軟骨硬度に及ぼす影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長井 桃子,飯島 弘貴, 伊藤 明良, 太治野 純一, 山口 将希, 張 項凱, 喜屋武 弥, 青山 朋樹, 黒木 裕士
  • 学会等名: 第51回日本理学療法学術大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-05-27
• [備考] 運動器系リハビリテーション科学研究室
  • URL: http://www.med.kyoto-u.ac.jp/organization-staff/research/human_health/pt0102/
• [備考] 研究室ＨＰ
  • URL: http://kuroki-lab.hs.med.kyoto-u.ac.jp/