脚延長組織伸張モデルを用いたティッシュエンジニアリング:フリーラジカルの関与

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13671551
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 浜西 千秋 近畿大学, 医学部, 教授 (00164921)
• 研究分担者: 森 成志 近畿大学, 医学部, 助手 (80351584) ; 大谷 和裕 近畿大学, 医学部, 講師 (20258031) ; 福田 寛二 近畿大学, 医学部, 教授 (50201744)
• キーワード: ティッシュエンジニアリング / 脚延長 / アポトーシス / 骨芽細胞

研究概要

外部環境の変化により生じる機械的刺激に対して,細胞が様々な応答を行うことにより,生体はその変化に適応してきた.このような生命の神秘を解明し,ティッシュエンジニアリングという最新の工学手技を利用して,治療に応用しようとするのが本研究の目的である.脚延長は骨や筋肉・血管といった軟部組織を伸張し組織を改造させる術式であり,脚長差の是正や病的低身長の改善,先天奇形や変形の矯正,外傷後の骨軟部組織欠損といった種々の分野に利用されている.現在の臨床上の問題点として,延長終了後の骨形成に長期間を要することである.本研究ではその原因をフリーラジカルの側面より検討するとともに,ティッシュエンジニアリングを応用しその期間短縮をはかることである.
我々はこれまで家兎の脚延長モデルを利用してきた.平成14年度の目標として,このモデルにおける骨芽細胞のアポトーシスの観察をあげた.これは最近注目されている虚血再灌流におけるアポトーシス再現を意図したものである.これとは別に,当科で樹立した骨芽細胞株(HT-3)を対象として,陰圧負荷により細胞に牽引負荷を加えるFlexercellシステムを利用し,in vitroにおいて骨芽細胞に機械的ストレスを加えた.これにより細胞よりの明らかな活性酸素の誘導が認められた.その細胞内情報伝達経路の解析を行ったところ,ミトコンドリアおよび細胞内骨格が重要な働きをすることを見出した.したがって,脚延長において一過性の酸素分圧の増加が起こり,これが細胞のアポトーシスを惹起するとともに,これらの細胞内器官の関与が示唆された.

研究成果

• [文献書誌] N Yamamoto, C Hamanishi, et al.: "Cyclic tensile stretch stimulates the release of reactive oxygen species from osteoblast-like cells"Calcif Tissue Int.. in press.
• [文献書誌] M Matsukawa, C Hamanishi, et al.: "Enhancement of nitric oxide and proteoglycan synthesis due to cyclic tensile strain loaded on chondrocytes attached to fibronectin"Inflamm Res. in press.
• [文献書誌] T Matsushita, C Hamanishi, et al.: "Effect of ebselen, a scavenger of reactive oxygen species, on chondrocyte metabolism"Modern Rheum. in press.
• [文献書誌] Yamazaki K, C.Hamanishi, et al.: "Cyclic tensile stretch loaded on bovine chondrocytes causes depolymerization of hyaluronan"Arthritis Rheum. 48・11. 3151-3158 (2003)
• [文献書誌] Yamazaki K, Hamanishi C, et al.: "Reactive oxygen species depolymerize hyaluronan : involvement of the hydroxyl radical"Pathophysiology. 9・47. 215-220 (2003)
• [文献書誌] Kikuyama A, Fukuda K, et al.: "Hydrogen peroxide induces apoptosis of osteocytes : involvement of calcium ion and caspase activity."Calcif Tissue Int. 71・3. 243-248 (2002)