膝蓋腱の基質再構築現象において外来性線維芽細胞が果たす役割の分離とその統合的解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14571351
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 遠山 晴一 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (60301884)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 眞島 任史 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助手 (30241334) ; 西平 順 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (30189302) ; 安田 和則 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (20166507)
• Keywords: 膝蓋腱 / 自家腱移植 / 力学特性 / 靭帯再建術 / リモデリング / 線維芽細胞 / コラゲン / 細胞外マトリクス

Research Abstract

1.方法
(1)雌成熟日本白色家兎64羽を以下の各16羽3群に分け右膝蓋腱に外科的処置を行ない,術後3および6週で各群とも8羽ずつ屠殺し,5羽を力学的解析へ3羽を組織学的観察へ供した.なお,外科的処置を施さない左膝蓋腱を正常対照とした.
(2)I群:in situ凍結解凍処理により膝蓋腱線維芽細胞を完全に死滅させた後,「半透被膜処理」を加えて外来性細胞の侵入を阻止した。
(3)II群:in situ凍結解凍処理により膝蓋腱線維芽細胞を完全に死滅させた後,「半透被膜処理」を行なわず外来性の細胞浸潤を許した。
(4)III群:「半透被膜処理」が膝蓋腱に与える影響を検討するため,in situ凍結解凍処理を加えずに「半透被膜処理」のみを加えた.
2.結果
(1)IおよびIII群の弾性係数は正常膝蓋腱との間に有意差はないものの,II群は6週では正常膝蓋腱に比較し有意に低下した.
(2)組織学的には処置後,6週までI群の膝蓋腱実質部には細胞成分が存在していなかった。II群の膝蓋腱は3週では表層1/3まで楕円形の核を有する線維芽細胞が浸潤し,6週では全層にわたり同細胞の浸潤を認めた。III群の膝蓋腱は正常対照の膝蓋腱と明らかな相違は存在しなかった。また,II群の膝蓋腱のコラゲン線維配列は不規則であるのに対し,IおよびIII群ではコラゲン線維配列は規則であった.
3.結論:壊死後に外来性細胞浸潤を許した膝蓋腱ではマトリックスの力学的低下が認められたのに対し,少なくとも6週間は無細胞の環境下でも膝蓋腱マトリクスは力学的特性の低下は認められなかった。これら結果より,壊死後の膝蓋腱の力学的劣化には外来性細胞浸潤が関与していることが明らかとなった.

Research Products

• [Publications] 安田和則: "後十子帯温存型セラミックス人工関節の開発コンセプトとその2〜8年成績"臨床整形外科. 37. 961-969 (2002)
• [Publications] 内田尚哉: "除負荷がラットの力学的生とTransforming Growth Factor-βの発現に与える効果に関する解析"日本膝関節学会誌. 26. 184-188 (2002)
• [Publications] 遠山晴一: "前十字靭帯損傷治療に対する生体力学的アプローチ"Monthly Book Orthopaedics. 13(10). 20-27 (2002)
• [Publications] 遠山晴一: "膝靱帯再建術のバイオメカニクス-移植腱に加える張力の重要性-"関節外科. 21(10). 155-160 (2002)
• [Publications] 遠山晴一: "ヒアルロン酸製剤(関節機能改善剤)をどう用いるか.スポーツ外傷への応用"医薬ジャーナル. 38(10). 216-220 (2002)
• [Publications] 内田尚哉: "除負荷がラット膝蓋腱の力学的特性とTransforming Growth Factor-βの発現に与える効果に関する解析"日本膝関節学会誌. 26. 184-188 (2002)
• [Publications] 沼崎広法: "移植腱初期張力が前十子靭帯再建術における大腿骨-移植腱-脛骨複合体の力学的挙動に与える効果-繰り返し負荷試験を用いた生体力学的検討-"日本膝関節学会誌. 26. 238-242 (2002)
• [Publications] 安田和則: "後十字靭帯温存型セラミックス製人工膝関節の開発コンセプトとその2〜8年成績"臨床整形外科. 37. 961-969 (2002)
• [Publications] 近藤英司: "PDGF-BBの投与が損傷を受けた膝前十字靭帯の力学特性に与える影響"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 23. 19-24 (2002)
• [Publications] 工藤敏治: "前十字靱帯再建術における屈筋腱を用いたBone Mulch ScrewとWasherLoc固定法の繰り返し負荷試験による生体力学的評価"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 23. 209-214 (2002)
• [Publications] Tohyama, H.: "The effect of increased stress on the patellar tendon"J. Bone Joint Surg.. 84[Br]. 440-446 (2002)
• [Publications] Yamazaki, S.: "The effect of graft-tunnel diameter disparity on intraosseous healing of the flexor tendon graft in anterior cruciate ligament reconstruction."Am. J. Sports Med.. 30. 498-505 (2002)
• [Publications] Numazaki, H.: "The effect of initial graft tension in anterior cruciate ligament reconstruction on the mechanical behaviors of the femur-graft-tibia complex during cyclic loading"Am. J. Sports Med.. 30. 800-805 (2002)
• [Publications] Tohyama, H.: "Avulsion fracture at the femoral attachment of the anterior cruciate ligament after intercondylar eminence fracture of the tibia"Am. J. Sports Med.. 30. 279-283 (2002)
• [Publications] Sakai, T.: "Effects of combined administration of transforming growth factor-beta1 and epidrmal growth factor on properties of the in situ frozen anterior cruciate ligament in rabbits"J. Orthop. Res.. 20(6). 1345-1351 (2002)
• [Publications] Kimura, S.: "Implantation sites and fiber diameters affect the rate of degradation in absorbable polydioxane fibers"Arthroscopy. 19(1). 68-74 (2003)
• [Publications] Hara, N.: "Effects of stress deprivation on mechanical properties of the in situ frozen-thawed semitendinosus tension in rabbits"Clin Biomechanics. 18. 60-68 (2003)
• [Publications] Tohyama, H.: "Anterior drawer test for acute anterior talofibular ligament injuries of the ankle"Am. J. Sports Med.. 31(in press). (2003)
• [Publications] Tohyama, H.: "The changes in mechanical properties of regenerated and residual tissues in the patellar tendon after removal of its central portion g"Clin Biomechanics. 19(in press). (2003)