| 研究課題/領域番号 |
18K10846
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| 研究機関 | 茨城大学 |
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研究代表者 |
中島 弘美 茨城大学, 農学部, 教授 (30323215)
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| 研究分担者 |
六崎 裕高 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (50550927)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 腱・靱帯付着部 / 軟骨層形成 / 力学刺激 / 軟骨細胞活性 / グリコサミノグリカン / タイドマーク |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は力学刺激による腱・靱帯付着部形成における細胞・分子メカニズムを解明することである。そのために研究①我々が開発したウサギ力学負荷制御モデルを用いた研究、研究②ウサギ成長過程を用いた研究、及び研究③のペリオスチンノックアウトマウスを用いた研究の3つの研究実施計画を立てた。30年度はこの順番を変えて、本研究に最適な研究モデルであるウサギ成長過程での腱・靭帯付着部軟骨層が徐々に形成される過程が観察できる研究②を実施した。
ウサギ出生後の前十字靭帯（ACL)挿入軟骨層の発生では、ACL挿入軟骨層の長さと幅は4週間目と8週間目まで徐々により大きくなった。軟骨層を示すグリコサミノグリカン領域は徐々に大きくなり最高8週間目により大きくなった。軟骨層のタイドマーク（石灰化前線）は徐々に明瞭になり24週間目でより明らかになった。この結果は、現在、英文誌に投稿中である。
ウサギ出生後の膝蓋靭帯及び膝蓋腱付着部軟骨層の形成過程では、出生後の膝蓋靭帯及び膝蓋腱付着部軟骨層の変化は2週目に急激な変化が見られることから歩行による力学的負荷が関連している可能性が覗えた。膝蓋靭帯と膝蓋腱での成長進度を比較するとタイドマークの出現時期は膝蓋腱が12週目、膝蓋靭帯が12週目から24週目と、わずかだが膝蓋腱の方が早いという結果となった。これには膝蓋靱帯はコラーゲンを多く含み、弾性に優れている特徴や構造の違いが、更にはそれぞれの部位に加わった負荷の違いが付着部軟骨層の成長に影響を及ぼしたのではないかと考察された。この結果は第161回日本獣医学会学術集会・獣医解剖分科会において口頭発表を実施した。
これらの研究から、腱・靱帯再建後の初期段階には、骨への腱・靱帯付着部での軟骨細胞の増加は付着部軟骨層形成にとって必要であり、再建後の腱・靱帯への負荷は軟骨層とタイドマークの成熟と完成が重要であると示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の３つの研究の順番を変えて、30年度は研究②ウサギ成長過程を用いた研究を実施した。ウサギ出生後の前十字靭帯（ACL）挿入軟骨層の発生では、現在、英文誌に投稿中（受付され、査読者の指摘について修正・回答中）である。また、ウサギ出生後の膝蓋靭帯及び膝蓋腱付着部軟骨層の形成過程では、第161回日本獣医学会学術集会・獣医解剖分科会において口頭発表を実施した。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究①の我々が開発したウサギ力学負荷制御モデル・靭帯除負荷モデルの検体および研究②ウサギ成長過程の検体を用いて、免疫組織化学染色により、軟骨細胞の転写因子で細胞分化決定の中心的な役割を果す“Soxファミリー（Sox-5, 6, 9）”、炎症性・抗炎症性サイトカインの“IL-1, 6, 13、TGF-β”、骨・軟骨細胞の分化に必須の“FGF-2、BMP”、軟骨細胞から産生される “2型コラーゲン、アグリカン”の出現時期と局在を明らかにする。
さらに研究③ペリオスチンノックアウトマウスを用いた研究では、正常マウスとペリオスチンノックアウトマウスの飼育・繁殖を行い、任意の時期に付着部軟骨層におけるペリオスチンの有無を調査し、軟骨層形成に関する細胞・分子反応と力学強度の違いを調査する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
最終年度に実施予定であった実験を前倒して行うため、実験動物（正常マウスとヘテロペリオスチンノックアウトマウス）の購入費用として前倒し支払い請求を行った。実験動物の発注を平成31年3月8日に行ったが、ノックアウトマウス作成までに4、5ヵ月掛かるために平成30年度内に納入されなかった。また、現在、英文誌に投稿中の論文についての論文投稿料・掲載料の支払いを予定をしている。これらの予算が次年度使用となった。2019年度に実験動物の納品、論文受理を受けて、それぞれ支払いにあてる予定である。
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