Response of Articular Cartilage Degenerated by Disuse to Mechanical Overloading

废弃退化关节软骨对机械超载的反应

• 批准号: 18J10874
• 负责人: 野村 将人
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J10874/
• 关键词: 廃用; 関節軟骨; 軟骨下骨; 変形性関節症; 非荷重; 再荷重

初めに、実験期間を短縮した予備実験を行った。走行運動介入の条件は勾配20%、速度17 m/分、毎日40分間に設定したが、2週間の後肢非荷重を経たマウスでは、この条件の運動を4週間にわたって継続できたのが2匹に1匹の割合であった。また、組織学的分析の結果、走行運動介入によっては軟骨に何ら変化が認められず、内側半月不安定化（DMM）手術による関節不安定性が誘導する軟骨の変性は、ごく軽度であった。予備実験の結果を踏まえ、本実験では各介入期間を8週間に設定し、走行運動介入の条件は、勾配20%、速度12 m/分、毎日30分間に設定した。すると全てのマウスが飼育期間を通して運動を継続することが出来た。飼育期間終了後、膝関節周囲筋を採取し湿重量を測定後、膝関節はマイクロCTで撮影し、その後、組織学的分析を行った。筋湿重量は、ほとんどの筋で、非荷重により減少し、再荷重により回復したが、走行運動介入やDMMによってその回復が阻害される傾向にあることが分かった。また、軟骨下骨のマイクロCT解析の結果、非荷重によって減少した骨量と骨塩量は、再荷重によって回復するどころか、通常飼育を継続したものを上回った。関節軟骨の組織形態学的分析の結果、私たちの先行研究と一致して、8週間の非荷重によって関節軟骨の厚さが減少した。また、その後8週間の再荷重を行っても、この厚さの減少は回復しなかったことから、非荷重による関節軟骨の菲薄化は、不可逆的である、あるいは少なくとも筋萎縮や骨萎縮よりも長期間を回復に要することが明らかになった。さらに、通常飼育を行ったマウスでは加齢に伴い関節面の摩耗が観察されたが、これは非荷重後に再荷重を行った関節でより広域に及んでいたことから、非荷重後の再荷重は加齢による関節軟骨変性を重症化させる可能性があることが分かった。

首先，进行了初步实验，以缩短实验期。进行运动干预的条件设置为20％的梯度，17 m/min和每天40分钟的速度，但是在经过后肢卸载2周的小鼠中，在这种情况下可以在四个星期中进行四分之一的动物运动。此外，组织学分析表明，由于运动干预而导致的软骨中未发现变化，并且由于内侧精子赛稳定（DMM）手术引起的关节不稳定性引起的软骨变性非常温和。根据初步实验的结果，在本实验中，每个干预期设置为8周，进行运动干预的条件设置为20％的斜率，速度为12 m/min，每天30分钟。然后，所有小鼠都能够在整个繁殖期内继续锻炼。饲养周期完成后，收集膝盖关节肌肉并测量湿重，并用Microct拍摄膝关节，然后进行组织学分析。发现肌肉湿重可以通过卸载来减少并通过在大多数肌肉中重新加载来恢复，但是发现其恢复往往会通过进行运动干预和DMM抑制其恢复。此外，对软骨下骨的微观分析表明，由于卸载而减少的骨骼质量和骨矿物质含量大于持续的正常育种，而不是由于重新加载而恢复。关节软骨的组织形态学分析表明，与我们先前的研究一致，关节软骨的厚度减小了8周的卸载。此外，即使在重新加载8周后，厚度的减小也没有恢复，这表明由于卸载而导致的关节软骨变薄是不可逆的，或者至少需要比肌肉萎缩或骨骼萎缩更长的恢复。此外，在通常保留的小鼠中，观察到关节表面的磨损随着年龄的增长，但这在卸载后重新加载的关节较宽，并且发现卸载后的重新加载可能导致由于年龄而导致关节软骨的严重变性。

项目成果

非荷重後の再荷重は軟骨下骨のスクレローシスを引き起こす：廃用を来した関節に対する積極的リハビリテーションへの警鐘

卸载后重新加载会导致软骨下骨硬化：对废弃关节积极康复的警告

• 发表时间: 2018
• 作者: 松尾 正樹;小沼 健;西田 宏記;松尾 正樹;Masato Nomura;Masato Nomura;野村将人
• 通讯作者: 野村将人

Joint unloading followed by reloading accelerates aging-related destruction of articular cartilage in mice

关节卸载然后重新加载会加速小鼠关节软骨的衰老相关破坏

• 发表时间: 2019
• 作者: Nomura M;Wakimoto Y;Inoue S;Yakuwa S;Li C;Kinoshita S;Hatakeyama J;Tsubaki T;Wakigawa T;Moriyama H
• 通讯作者: Moriyama H

Responses of articular cartilage and subchondral bone degenerated by skeletal unloading to physiological and excessive mechanical loading in mice

小鼠骨骼卸载引起的关节软骨和软骨下骨退化对生理和过度机械负荷的反应

• 发表时间: 2019
• 作者: Nomura M;Wakimoto Y Inoue S;Yakuwa S;Li C;Kinoshita S;Hatakeyama J;Tsubaki T;Wakigawa T;Moriyama H
• 通讯作者: Moriyama H