In vivoおよびin vitroでの顎関節円板に対する機械的負荷の影響

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14571950
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 田中 栄二 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 助教授 (40273693)
• 研究分担者: 杉山 勝 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 助教授 (70187681) ; 丹根 一夫 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (30159032)
• キーワード: 顎関節円板 / 粘弾性特性 / 培養細胞 / 機械的負荷 / 潤滑機能 / 関節摩擦

研究概要

本研究における目的は顎関節円板の様々な機械的負荷に対する生体反応を明らかとし、顎関節内の力学環境を詳細に把握するとともに、顎関節円板の組織再生を行なう上で必要不可欠なデータを得ることである。顎関節円板の生体力学的性状に関するin vivo研究により、円板の動的引張り特性については円板を構成するコラーゲン線維およびプロテオグリカンがそれぞれ弾性力と粘性力に関連すること、組織疲労や損傷と関連がある動的せん断特性については前後方向には強い抵抗性を示すものの、内外側方向にはきわめて弱いことが明らかとなった。この結果は実際に顎関節円板の組織再生が実現できた際に再生組織の生体力学的特性を比較する重要な基礎データとなる。また、顎関節内の潤滑機能を明らかとするためにブタ顎関節を用いた顎関節内摩擦係数の測定実験を行った。結果として顎関節における関節軟骨-円板-関節軟骨間の摩擦係数は他の関節と同様にきわめて小さいことが明らかとなった。しかし、長時間の負荷や関節表面の破壊によって摩擦係数がきわめて大きくなることも明らかとなった。さらに、高分子ヒアルロン酸の関節内注入によって潤滑機能がある程度回復することも明らかとした。これら一連の結果は現在、国際英文雑誌に投稿するとともに、国際歯科学会において発表した。
顎関節円板細胞を用いたin vitro研究として、培養細胞に対するヒアルロン酸および血小板由来増殖因子(PDGF)の影響についても検討した。結果として、ヒアルロン酸ならびにPDGF添加が顎関節円板培養細胞の増殖能および基質合成能を高めることが明らかとなった。また、ラット顎関節円板を用いたex vivo研究として、ラット顎関節円板に人為的に直径0.5mmの穿孔を作成し、PGDF添加培地での器官培養を行なった。培養1-2週間で円板穿孔部位に沿って細胞の増殖が認められ、損傷組織に対する再生の可能性が示唆された。
本研究の結果より、顎関節円板の組織再生の方向性が与えられたと考える。今後はin vivo研究として、顎関節円板損傷モデルを作製し、これに対する上記方法の有効性を確認していく予定である。

研究成果

• [文献書誌] Tanaka E, Hanaoka K, van Eijden T, et al.: "Dynamic shear properties of the temporomandibular joint disc"Journal of Dental Research. 82(3). 228-231 (2003)
• [文献書誌] Tanaka E, van Eijden T: "Biomechanical behavior of the temporomandibular joint disc"Critical Reviews in Oral Biology & Medicine. 14(2). 138-150 (2003)
• [文献書誌] Tanaka E, Aoyama J, Tanaka M, et al.: "The proteoglycan contents of the temporomandibular joint disc influence its dynamic viscoelastic properties"Journal of Biomedical Materials Research. 65A(3). 386-392 (2003)
• [文献書誌] Tanaka E, Kawai N, van Eijden T, e al.: "Impulsive compression influences the viscous behavior of porcine temporomandibular joint disc"European Journal of Oral Sciences. 111(4). 353-358 (2003)
• [文献書誌] Tanaka E, Hanaoka K, Tanaka M, et al.: "Viscoelastic properties of bovine retrodiscal tissue under tensile stress-relaxation"European Journal of Oral Sciences. 111(6). 518-522 (2003)
• [文献書誌] Tanaka E, del Pozo R, Tanaka M, et al.: "Strain-rate effect on the biomechanical response of bovine temporomandibular joint disk under compression"Journal of Biomedical Materials Research. 67A(3). 761-765 (2003)