凍結走査型電子顕微鏡による関節軟骨表層の力学的特性と構造に関する研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02670652
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 藤岡 文夫 信州大学, 医学部・附属病院(整形外科), 助手 (00209024)
• 研究分担者: 木下 久敏 信州大学, 医学部・(整形外科), 助手 (30177894) ; 小林 千益 信州大学, 医学部・附属病院(整形外科), 助手 (40205464)
• キーワード: 凍結走査電子顕微鏡 / 関節軟骨 / lamina splendens / 組織学 / 微細構造 / 関節 / 生体力学 / 酵素

研究概要

平成2年度の実験では、従来、通常型走査電子顕微鏡で観察されてきた関節軟骨の第1層である表層が、関節表図に対して接線方向に走るコラ-ゲン線維をもつsuperficial tangential zone(以下STZ)と、STZ上に存在し関節表図を覆う無定形な層とからなることが明らかになった。このSTZ上の層は、位相差光学顕微鏡で観察できるMacConaill(1951)のlamina splendensや、透過電子顕微鏡で観察されてきたsurface coatに相当するものと考えられ、本研究ではこの層を、『(無定形)最表層』と呼ぶことにした。平成3年度の実験では、STZ(従来の表層)と最表層の、トポグラフィ-的分布を調べた。関節軟骨全体の厚さとSTZの厚さは、関節内の部位と関連があった。脛骨側半月板被覆部のSTZは、同部の軟骨全体の厚さが大腿骨側や脛骨側半月板非被覆部より薄いにもかかわらず、他の部位より厚い傾向を示した。最表層は様々な形態と厚さを呈し、この形態と厚さは、関節内の部位と関連していなかった。最表層の形態は縞状、葉状、斑状、不整痕跡状の4つに分類できた。これらの4形態とこの層の厚さとの間に関連性があり、縞状の最表層が最も厚く、葉状、斑状、不整痕跡状の順に厚さの平均値が小さくなった。最表層の構造を明らかにするために、主成分を除去する実験を行った。脱水処理では、最表層は虚脱し非常に薄くなり、同定し難いこともあった。最表層はヒアルロニダ-ゼによって消化された。コラゲナ-ゼ処理でSTZは良く消化された。最表層はコラゲナ-ゼに低抗性で、STZをこの酵素の消化から保護していることが明らかになった。関節表図の擦過操作で、最表層は消失した。以上より、最表層はその主成分としてヒアルロン酸を含有し、水分の出入りに伴って形態と厚さを変化させ、関節の荷重支持に関連するとともに、その下のSTZをコラゲナ-ゼの消化より保護していることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] 小林 千益: "関節軟骨表層の構造と機能に関する形態学的研究" 日整会誌. 63. 1486-1501 (1989)
• [文献書誌] 小林 千益: "関節軟骨表層の構造と機能" 整形外科バイオメカニクス. 10. 67-70 (1989)
• [文献書誌] Seneki Kobayashi: "Structure and lubricating fucntion of the superficial zone of the artucular cartilage in animal joint" Proceedings of 5th International Conference on Biomedical Engineering. 5. 232-235 (1988)
• [文献書誌] Seneki Kobayashi: "A cryoーscanning electron microscopy study on the superficial zone of articular cartilage" Orthop.Trans.10. 304-305 (1986)
• [文献書誌] 小林 千益: "軟骨表層の微細構造に関する形態学的考察" 整形外科バイオメカニクス. 7. 219-224 (1985)
• [文献書誌] 小林 千益: "凍結走査電子顕微鏡による非荷重時および荷重時の軟骨表層の構造の比較" 整形外科基礎科学. 13. 526-530 (1986)
• [文献書誌] Seneki Kobayashi: "A cryoーscanning electron microscopy study on the superficial zone of articular cartilage" Proc.32nd ORS. 405-405 (1986)
• [文献書誌] 小林 千益: "関節軟骨表層(superficial tangential zone)の形態のトボグラフィ-的変化ー凍結走査電子顕微鏡による研究ー"
• [文献書誌] 小林 千益: "凍結走査電子顕微鏡による関節軟骨の無定形最表層(uppermost amorphous layer)の観察"
• [文献書誌] 小林 千益: "凍結走査電子顕微鏡による関節軟骨の無定形最表層(uppermost amorphous layer)の乾燥による影響の研究"
• [文献書誌] 小林 千益: "凍結走査電子顕微鏡による力学的負荷に対する関節軟骨の形態学的変化の観察"
• [文献書誌] 小林 千益: "関節軟骨の無定形最表層(uppermost amorphous layer)の形態へのイオン状態の影響ー凍結走査電子顕微鏡による研究ー"
• [文献書誌] Asano,K. et al.: "Acclimatization to highーaltitude in lowlanders:assessment with EEG and exercise test in 1990 Qinghai plateau expedition.(Highーaltitude Medicine)" Ueda,G.,Reeves,J.T. and Sekiguchi,M., (1992)
• [文献書誌] Ueda,G. et al.: "Tibetan Medical Expedition and climatic chamber test.Highーaltitude Medicine" Ueda,G.,Reeves,J.T. and Sekiguchi,M., (1992)