自動埋入型骨固定装置を利用した骨のメカニカルストレス受容の解明

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本研究の目的は、強固な維持力を有する自動埋入型骨固定装置を用いて、多方向のメカニカルストレスに対する骨組織の応答を検証することである。研究計画としては、SD雄性ラットの頭蓋骨に本装置を埋入し、組織学的観察やマイクロCT撮影を行い、本装置によるメカニカルストレスの方向や大きさがどのように骨組織に影響しているかを検証した。その結果、アンカースクリュー周囲の頭蓋骨外面および内面、本装置が接している周囲の骨表面で新生骨の添加が生じていた。新生骨の厚みをそれぞれのエリアで測定したところ、埋入4週後でメカニカルストレスを負荷した群で、厚みが増加する傾向があった。また、本装置を含む頭蓋骨を切り出し、石こうに埋没後、本装置側方より、圧縮試験機を用いて、負荷を加え機械的安定性について比較したところ、メカニカルストレス群で機械的維持力が増加した。また組織学的評価にて、変化があった部位における骨芽細胞、破骨細胞の活性化因子であるTRAPやALP、オステオカルシンの発現を免疫染色にて確認した。このことから、メカニカルストレスを負荷することにより新生骨形成が促進する可能性が示唆された。今後は、次世代シーケンサーを用いた網羅的な解析を行い、メカニカルストレスにより活性化されるシグナル伝達経路ならびに骨細胞ネットワークの新たな解明につなげていく。これらから得られた知見は、メカニカルストレスを利用した新しい治療アプローチにつながっていくと考えられる。