超音波による骨粗鬆症・脆弱性骨折の治癒機序解明と臨床応用

超声阐明骨质疏松和脆性骨折的愈合机制及临床应用

• 批准号: 21J13006
• 负责人: 井上 翔太
• 金额: $ 0.96万
• 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: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J13006/
• 关键词: 脆弱性骨折; 内軟骨性骨化; 超音波; 骨細胞; 骨芽細胞; Piezo1; 機械的刺激

超音波による脆弱性骨折の新規治療法の社会実装を目指し、その基盤となる治癒機序を解明することを目的に、超音波照射が脆弱性骨折の治癒過程に与える影響を検討した。これまでの研究から、骨折治癒促進法として臨床応用されている低出力超音波パルス（Low Intensity Pulsed Ultrasound：LIPUS）よりも高強度の超音波刺激が、より効率的に骨形成を促進できる可能性を見出した。本研究では、骨折後の内軟骨性骨化に超音波照射が与える影響を明らかにするために、マウス脆弱性骨折モデルに対し、毎日20分間、異なる強度の超音波を照射し、骨折治癒過程を評価した。その結果、LIPUS照射に相当する0.04W/cm2は骨折治癒過程に明らかな影響を与えなかった一方で、0.2W/cm2の超音波照射により、仮骨中の骨塩量が増加しており、LIPUSよりも高強度の超音波が仮骨の石灰化を促進できることが明らかとなった。さらに、0.2W/cm2の超音波照射群では、骨折早期の軟骨量および、骨芽細胞数の増加が認められ、高強度の超音波が軟骨形成と骨芽細胞分化を刺激することで、内軟骨性骨化を促進できることが示唆された。次に、骨細胞と骨芽細胞の三次元共培養系を用いて、超音波照射が骨形成に与える影響を評価した。in vivoの結果と一致して、LIPUSよりも高強度の超音波照射により、骨芽細胞の骨形成関連遺伝子の増加が認められた。また、骨芽細胞のみの三次元培養では、超音波照射後の骨形成関連遺伝子発現が減少しており、超音波による骨形成促進には骨細胞が関与していることが示唆された。最後に、機械感受性イオンチャネルPiezo1の阻害実験を実施した。Piezo1の阻害下では、超音波照射後の内軟骨性骨化の促進および、骨芽細胞の活性化が認められず、超音波照射による骨形成促進にはPiezo1が関与していることが示唆された。

Ultrasound に よ る fragility fractures の new gauge therapy の society be を refers し, そ の base plate と な る cure machine sequence を interpret す る こ と を purpose に, ultrasound irradiation が の fragility fracture healing with え に る influence を beg し 検 た. こ れ ま で の research か ら, fracture healing promotion law と し て clinical 応 さ れ て い る Low power Ultrasound パ ル ス (Low Intensity Pulsed Ultrasound: LIPUS) よ り も high-strength の Ultrasound stimulation が, よ り に を promote bone formation and the working rate で き る を likely see a し た. Within this study で は, fracture after の cartilaginous ossification に が ultrasound irradiation with え る influence を Ming ら か に す る た め に, マ ウ ス fragility fractures モ デ ル に し seaborne, between 20 points in their day, different な る strength の ultrasound し を exposure, fracture healing を review 価 し た. そ の results, LIPUS irradiation に quite す る 0.04 W/cm2 は fracture healing に Ming ら か な influence を and え な か っ た で, 0.2 W/cm2 の ultrasound irradiation に よ り, 仮 bone が の bone salt content in rights and し て お り, LIPUS よ り も high-strength の ultrasound が 仮 の bone calcification を promote で き る こ と が Ming ら か と な Youdaoplaceholder0. さ ら に, 0.2 W/cm2 の ultrasound irradiation group で は, fracture early の cartilage volume お よ び, bone cells bud number の raised が recognize め ら れ, high-strength の ultrasound が cartilage formation と bone bud differentiation を stimulus す る こ と で, cartilaginous ossification を promote で き る こ と が in stopping さ れ た. Time に と bone, bone cells の bud cells co-culture system in three dimensional を with い て, ultrasound irradiation が bone formation に and え る を appraisal of 価 し た. The in vivo の と consistent し て, LIPUS よ り も high-strength の ultrasound irradiation に よ り の bone formation, bone bud cells masato even heritage 伝 son の raised が recognize め requirement by ら れ た. ま た bud cells, bone の み の three yuan culture で は, の bone formation after ultrasound irradiation, masato even heritage 伝 son 発 が now reduce し て お り, ultrasound に よ る promote bone formation and に は bone cells が masato and し て い る こ と が in stopping さ れ た. Finally, に, mechanical sensitivity チャネ and チャネ チャネ, Piezo1, <s:1>, inhibition experiment を, application た. Piezo1 の resistance against the で は, ultrasound irradiation, cartilaginous ossification within の の promote お よ び の activeness, bone bud cells が recognize め ら れ ず, ultrasound irradiation に よ る promote bone formation and に は Piezo1 が masato and し て い る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

低出力超音波パルスよりも高強度の超音波刺激は内軟骨性骨化を促進する－マウス脆弱性骨折モデルを用いた検討－

高强度超声刺激比低功率超声脉冲更能促进软骨内骨化 - 使用小鼠脆性骨折模型进行的研究 -

• 发表时间: 2022
• 作者: 井上翔太;李昌欣;畠山隼平;姜函林;黒木裕士;森山英樹
• 通讯作者: 森山英樹