凍結処理前十字靭帯に起こるマトリクス再構築現象の適応制御機構に関する統合的解明

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12470299
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 安田 和則 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (20166507)
• 研究分担者: 遠山 晴一 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (60301884)
• キーワード: 靭帯 / 細胞外マトリクス / コラゲン / 凍結解凍処理 / 再構築 / 適応制御機構 / 生体力学 / 分子生物学

研究概要

1.成熟家兎28羽を使用した.右ACLをin situで凍結解凍処理を加えた後,14羽ずつ4群に分けた.I群では凍結処理ACLの周囲に何も投与しなかった.II群ではフィブリン糊0.2mlを凍結処理ACLの周囲に投与した.III群ではEGF100ngおよびTGF-β4ngをフィブリン糊0.2mlと混合し凍結処理ACL周囲に投与した.IV群ではEGF50μgおよびTGF-β2μgをフィブリン糊0.2mlと混合し凍結処理ACL周囲に投与した.左膝には何の処置も加えず,正常control群とした.すべての家兎を12週後に屠殺した.本研究はEGFおよびTGF-βとfibrinの混合投与が,投与後12週で凍結処理ACLの断面積の増加を有意に抑制し,力学的特性の低下に関してはこれを有意に防止することを示した.同様な実験系を用いて、種々のサイトカインの効果を調べた.TGF-βは単独投与でも同様の効果を示した.しかしEGF単独投与は有意の効果を示さなかった.PDGF-BBも有意の効果を示さなかった.
2.34匹の16週齢のラットを使用した.これらの右膝蓋腱にin situ凍結解凍処理を加えた後6週後に膝蓋腱を摘出し,外来性浸潤線維芽細胞を単離した.無血清培地にrr-IL-1β,rh-PDGF-BB,rh-TGF-β1投与後,一定期間の後に細胞を回収し,総RNAを抽出した.IL-1βおよびPDGF-BB投与は外来性浸潤細胞の間質性collagenase mRNA発現を投与後6時間をピークとして亢進させた.これに対し,TGF-β1投与は間質性collagenase mRNA発現を投与後36時間まで抑制した.一方、外来性浸潤細胞のIおよびIII型collagen mRNA発現に関しては、IL-1β投与はこれを抑制し,その効果は投与後24時間でピークを認めた.TGF-β1投与は外来性浸潤細胞におけるI型collagen mRNAに対するIII型collagen mRNAの比率を有意に増加させた.一方,PDGF-BB投与はこの比率に有意の効果を認めなかった.

研究成果

• [文献書誌] Tomita F.: "Comparisons of Intraosseous Graft Healing Between the Doubled Flexor Tendon Graft and the Bone-Patellar Tendon-Bone Graft in Anterior Cruciate Ligament Reconstruction"Arthroscopy. 17. 461-476 (2001)
• [文献書誌] Numazaki H.: "The effect of initial graft tension on biomechanical behavior of the Femur-ACL graft-Tibia complex with the flexor tendons. -Comparison using cyclic loading between two arthroscopic procedures"Trans Orthop Res Soc. 26. 143-143 (2001)
• [文献書誌] Tohyama H.: "Extrinsic fibroblasts infiltrating the in situ frozen patellar tendon synthesize type-III collagen even when a physiological stress is applied to the tendon"Trans Orthop Res Soc. 26. 242-242 (2001)
• [文献書誌] Azuma H.: "The effect of exogenous TGF-beta and EGF on the mechanical properties of the in situ frozen anterior cruciate ligament influenced by timing of administration"Trans Orthop Res Soc. 26. 248-248 (2001)
• [文献書誌] Nagumo A.: "Separate administration of TGF-beta inhibits the mechanical deterioration in the in situ frozen anterior cruciate ligament even in absence of simultaneous EGF application"Trans Orthop Res Soc. 26. 804-804 (2001)
• [文献書誌] 安田和則: "前および後十字靭帯複合損傷に対する靭帯再建術の成績-新鮮および陳旧例に対する治療方針-"臨床整形外科. 36. 731-739 (2001)
• [文献書誌] 青木喜満: "陳旧性前・後十字靭帯複合損傷に対する手術的治療とその問題点"Manthly Book Orthopaedics. 14. 57-64 (2001)
• [文献書誌] 沼崎広法: "In situ凍結解凍処理後前十字靭帯に対する外因性成長因子の効果"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 22. 99-103 (2001)
• [文献書誌] 東裕隆: "TGF-βおよびEGFの混合投与が凍結処理家兎膝前十字靭帯(再建モデル)の力学的特性に与える効果"北海道整形災害外科学会雑誌. 43. 1-4 (2001)