| 研究課題/領域番号 |
21H03324
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| 研究機関 | 鹿屋体育大学 |
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研究代表者 |
田巻 弘之 鹿屋体育大学, スポーツ生命科学系, 教授 (40253926)
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| 研究分担者 |
荻田 太 鹿屋体育大学, スポーツ生命科学系, 教授 (50224134) [辞退]
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 骨 / 神経 |
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| 研究実績の概要 |
骨組織への機械的ストレス（力学的因子）は、ホルモンなどの液性因子とともに骨量改善に有用な因子の一つである。骨への機械的刺激の強度すなわち外的刺激において至適条件を検索する試みは重要である。一方、高齢者等でみられる強い刺激による骨折リスクのジレンマや介入期間延長による効果減弱の問題などを克服するために、骨組織側の機械的刺激に対する感受・反応性を高めることも重要であり、その刺激をどこまで遠くに広めるかという内的条件の検索も同様に課題となる。力学的刺激を感知する候補のメカノセンサーである骨細胞のネットワーク（粗密）を組織化学的手法で同定し、骨量、骨構造、骨強度との関連を調べた。
まず若齢期ラットの脛骨を対象に3次元マイクロCT撮影を行い、骨量、骨構造を計測し、3次元骨梁微細構造解析により、骨量幅、骨梁長、骨梁連結密度、皮質骨幅などを計測した。また採取した骨組織から顕微鏡観察用の資料を作成し、骨組織内支配神経を各種神経マーカーで免疫組織化学染色を行ったところ、抗GAP43抗体、抗NF200抗体で蛍光観察可能で骨内神経のイメージングが可能であった。さらに骨細胞（ネットワーク）を同定可能か検証するために、骨細胞マーカーで免疫染色を行ったところ、抗DMP-1抗体で皮質骨及び海綿骨とも骨細胞及び細胞突起が蛍光観察可能であり、骨細胞のイメージングも可能であった。次に、感覚神経の骨量、骨微細構造、骨細胞（ネットワーク）への影響を検証するため、TRPV1受容体を有する感覚神経を選択的に遮断し、骨量及び骨梁微細構造に対する影響を調べたところ、感覚神経遮断群では骨量、骨梁幅、骨梁連結密度が有意に低下し、Structure model indexが有意に増大した。若齢期ラットの感覚神経は、骨量の量的、構造的維持にポジティブに機能している可能性が考えられた。
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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
2021年度は若齢期を中心に課題である骨組織内神経線維の同定分布と骨細胞の可視化を組織学的に達成する計画であり、各種組織染色を行い検証した。骨組織内神経の同定は神経マーカー（GAP43、NF200）でイメージング可能であることを示した。また骨細胞はDMP-1でイメージング可能であることを示し、細胞突起も可視化でき骨細胞間のネットワークも観察できた。さらに神経の薬理的遮断実験にも着手でき、骨内神経の機能について骨量、骨梁構造維持の観点から分析、検証することができた。これらの成果は今後の研究遂行を効率的に実施するための重要なデータとなった。また2022年度以降に検証する高齢期についても実験動物（ラット）を用いて作成が継続している。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度以降は神経の骨細胞（ネットワーク）への影響について検証していく。薬理的神経遮断法や除神経法を用いて、骨細胞ネットワーク粗密性への影響、関連を調べる予定である。今後も組織細胞レベルの影響を検証するために、骨微細構造解析を行い骨量並びに骨量幅、骨梁数、骨梁間距離、骨梁連結密度、SMI等を海綿骨で、また皮質骨では皮質骨幅や断面積、total porosity等を評価の対象とする。さらに骨強度との関連を調べるために、脛骨の3点曲げ試験により骨破断強度、最大強度、スティフネス、骨破断点ストローク、elastic modulus等を評価する。また今後、高齢期の骨組織での検証を進め、若齢期との差異について検証を進めていく予定である。
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