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Mechanistic analysis of bone formation via photobiologic reaction triggered by UVA irradiation

UVA照射引发的光生物反应成骨机制分析

基本信息

批准号：
21H03126
负责人：
佐々木啓一
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03126/
关键词：
骨形成促進紫外線 UVA 酸化ストレス骨形成

项目摘要

初年度に実施した動物実験で得られたマイクロCTデータの詳細な解析を行った。画像解析にはAmira3D Pro（ThermoFisher Scientific）を用い、Bouxeeinらのガイドライン（2010）に従って実施した。その結果、紫外線A波（UVA）照射部位（テスト群）の骨梁の体積（BV）は、0.161 mm^3であるのに対して、反対側のUVA非照射部位（対照群）では、BVは0.037 mm^3であった。一方、骨髄腔の体積（TV）は、テスト群（10.9 mm^3）と対照群（10.6 mm^3）でほぼ差が認められなかった。その結果、テスト群ではBV/TVが1.5%となり、対照群の0.4%よりも有意に高くなっていることが分かった。また、皮質骨の体積（Ct.V）や厚み（Ct.Th）については、テスト群と対照群で差は認められなかった。これらの結果より、UVA照射は皮質骨や骨髄腔の形態は影響を受けないが、骨髄腔内部で局所的に骨梁形成が促進されることを示す数値データを得た。また、細胞試験を実施してUVA照射による酸化ストレスの評価を行った。細胞内の酸化ストレスを測定する蛍光プローブ（H2DCFDA, Invitrogen）を用いた分析によって、UVA照射後も細胞内で酸化ストレスが生じていることが分かった。さらにImage-iT Lipid Peroxidation Kit（Invitrogen)を用いて、脂質過酸化が生じていることも分かった。一方、UVA照射を受けた細胞の生存率をWST-1法で分析したところ、生存率の低下は認められなかった。これらの結果より、皮質骨を透過して骨髄内部に到達したUVAは細胞に軽度の酸化ストレスを加え、そのストレスに対する反応で新生骨が生成されることが示唆された。今後、より詳細な新生骨生成のメカニズムの分析を行う。

In the beginning of the year, the animals were analyzed in detail. Image analysis is carried out in the application of Amira3D Pro (ThermoFisher Scientific) and Bouxeein (2010). Results: Volume (BV) of bone beam at UVA irradiation site (site group) is 0.161 mm^3, BV at UVA non-irradiation site (site group) on opposite side is 0.037 mm^3. On one side, the volume (TV) of the bone cavity is the same as that of the test group (10.9 mm^3) and the control group (10.6 mm^3). As a result, the BV/TV ratio of the test group is 1.5%, and the BV/TV ratio of the test group is 0.4%. Cortical bone volume (Ct.V) and thickness (Ct.Th) The results showed that UVA irradiation had an effect on the morphology of cortical bone cavity, and the bone beam formation in the bone cavity was promoted. The cell test was conducted under UVA irradiation. Cell acidification assay (H2DCFDA, Invitrogen) was used to analyze cell acidification after UVA irradiation. The Image-iT Lipid Peroxidation Kit (Invitrogen) was developed for use in lipid peroxidation. WST-1 method was used to analyze the survival rate of UVA irradiated cells. The result is that cortical bone penetrates the interior of the bone and reaches the surface of the UVA cells. In the future, detailed analysis of new bone formation will be carried out.