2020 年度実施状況報告書

顎骨壊死に対するアドレナリン受容体アゴニスト投与による治療効果の検討

研究課題

研究課題/領域番号	19K19188
研究機関	東京医科歯科大学
研究代表者	山田峻之東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 非常勤講師 (10826829)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード	ビスホスホネート製剤関連顎骨壊死 / PTH / アドレナリンβ2アゴニスト / アルカリホスファターゼ
研究実績の概要	2003年にビスホスホネート系製剤（BPs）の注射製剤の重大な有害事象の一つとしてBP製剤関連顎骨壊死(BRONJ)をMarxが報告して以降、様々な報告やガイドラインの作成などがあったが、顎骨壊死に対する治療方針に大きな変化は認められていない。近年、ヒト副甲状腺ホルモン(PTH)が骨粗懸症治療薬として使用され、PTHをヒト顎骨壊死に応用し、良好な結果が得られたという報告が散見される。しかし、PTHの適応・使用には制限があり、PTHに代わる新たな代替薬の開発が望まれている。 PTHと同様のシグナル伝達経路を持つ製剤の一つにアドレナリンβ2受容体アゴニストであるイソプロテレノール(ISO)などが知られている。ISOを用いた骨芽細胞分化の研究は数多く報告されており、マウス骨芽細胞様MC3T3-E1細胞へのISO単独投与では骨芽細胞の骨細胞への分化を抑制する。これは、MC3T3-E1細胞のBMP誘導性アルカリホスファターゼ(Alp)の発現抑制により確認されている。一方、MC3T3-E1細胞へのISOの間欠的投与ではAlpの発現は抑制されない。このように、間欠的投与によって作用が逆転する現象が、ISO以外では、in vitroにおいてPTHが報告されている。in vivoにおけるISOの間欠的投与の骨組織へ対する作用はまだ知られていない。そこで本研究ではマウス顎骨壊死モデルを作成し、アドレナリンβ2受容体アゴニストの間欠的投与による顎骨壊死の治療効果、他の骨への影響を明らかにすることを目的とする。また、顎骨壊死を引き起こす患者の多くは骨粗鬆症を患っている。そこで、マウスの大腿神経切除モデルを作成し、骨粗鬆症による骨量低下の状態を作り出し、改善させる方法も上記とともに検討する。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 3: やや遅れている理由マウス顎骨壊死モデルを作成するにあたって、マウス上顎智歯抜歯モデルを作成し、実験系のプロトコール作成を計画したが、マウス顎骨壊死モデルの作成が不安定であるため、大腿神経切除手術を行い、マウス後肢に負荷をかけないモデルを作成し、代替プロトコールを検討中である。これまで、尾部懸垂モデルが骨量低下を引き起こすモデルとして使用されていたが、頭部が心臓よりも低い位置で維持されるため、循環器系への影響が生じてしまうことが問題とされていた。また、懸垂中はマウス個体が自由に動くことができず、ストレスによる交感神経系への影響も懸念される。そこで、手術のストレスは不可避だが、術後の生体への負担が少ないと思われる大腿神経切除モデルを選択することとした。顎骨壊死を引き起こす患者は骨粗鬆症を患っていることが多い。骨吸収抑制剤の多くは、破骨細胞の抑制作用で、骨免疫能の低下などを引き起こし、感染を契機に顎骨壊死を引き起こしている。骨粗鬆症により骨量低下した生体に対し、骨量増加を促す薬剤があれば、破骨細胞の作用に影響を与えていると考えられ、神経切除手術モデルを用いた実験系でも、再現可能と考えられる。現在、大腿骨神経の神経切除モデルを作成し、体重や生活に支障をきたすことなく、神経節除側の大腿の筋力低下を確認した。また、先行実験として、骨量増加や顎骨壊死の改善が報告されているPTHの投与で骨量の計測を行い、モデルとしての正当性を検討している。
今後の研究の推進方策	今後は前述の問題点に対して、モデルとしての妥当性を検討する必要がある。大腿神経切除術後、大腿四頭筋の筋力低下は認められたものの、機能低下による筋力低下以外に、大腿神経切除術に伴う栄養血管の損傷や他の全身への影響なども検討していく必要がある。まずは大腿神経切除術の手術手技を検討する必要がある。大腿神経切除術により機能低下が適切に引き起こされ、適切な部位に作用があったかどうかを評価する方針である。神経を切断するのみの場合、侵襲は少ないが術後の機能回復が早期に行われる印象があったため、ランドマークを決めて神経の区域切除を行い、術後の機能評価を行った。個体によっては正常側と変化がない程度まで歩行を取り戻すケースもあり、代償的な機能獲得の可能性も考えられた。術後の血流などを確認する方法は困難なため、手術手技で大腿神経切除時に血管を剥離し、術中に出血がなかったものを対象とするような対処が必要と考えられる。次に評価法に関しても、検討が必要である。筋力の低下を比較する場合、骨と異なり明確な境界が分かりづらいため、一定の手術手技による評価検体の摘出方法を定める必要もある。これらの手術術式も繰り返し行い、実験者の手技の熟達も必須である。これまでの報告では神経切除モデルの使用は散見されるが、その方法の妥当性や効果を評価して、方法を確立している報告は渉猟し得る限りは存在しない。適切な評価法を他分野の論文からも参考にして実験系のプロトコールを作成する方針である。
次年度使用額が生じた理由	現在の研究におけるプロトコール作成にて、前述したようないくつかの問題点が生じた。そのため、現在はその検証中でもあり、まずは先行報告と、実験系の確立などを優先しているため、実験費用などが予定通りに生じていないことが、次年度使用額が生じた理由の一つとして挙げられる。また、社会的な要因としては、昨年度から新型コロナウイルス感染症が流行し、現在出向している勤務地での業務増加、実験活動への事実上の制限があった。そのため、研究に対する時間の減少も要因として考えられる。科学研究費の申請した所属中の研究室では、現在常勤として勤務していないため、毎日の実験が困難な状況でもあり、時間的配分に制約があったことも理由の一つである。今後は、検証実験の熟達のため、実験の繰り返しを行うために、次年度使用額を利用する予定である。さらに、動物実験という特性上、予期せぬ死亡や実験条件の未完遂などの個体が生じると予想されるので、実験数がある程度必要と思われる。