Relationships between femoral morphological abnormalities / joint malalignment and locomotor disorders

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昨年度の研究では、幼若雌性ラットへの後肢懸垂による骨形態・膝関節アライメントへの影響を、膝関節X線CT画像を用いて定量評価した。その結果、大腿骨近位および遠位での骨形態異常と、膝蓋骨の外方傾斜、脛骨外旋、膝蓋骨の側方変位や膝蓋骨外側脱臼といったマルアライメントを示した。これらの結果から、関節内構造変化に伴う膝蓋骨の側方制動機能の破綻が示唆された。そこで今年度は、膝蓋大腿関節の組織学的解析を行った。その結果、懸垂4週より滑膜の増生が、懸垂8週で大腿骨滑車溝における軟骨の変性・消失が認められ、膝蓋大腿関節の変形性関節症が生じることを確認した。前年度に実施した膝全体・前十字靭帯の機械的特性や関節可動域の結果と併せて考えると、このような病理変化は、関節弛緩性の増加により誘発されると考えた。そこで、後肢懸垂後のラット内側膝蓋大腿靭帯を採取し、マイクロアレイにより遺伝子発現を網羅的に解析した。その結果、コラーゲン分解酵素であるmatrix metalloproteinase (MMP)-2、-3上方制御、MMPインヒビターであるtissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP)-3, -4の下方制御が認められた。さらに、どの程度までの免荷期間が、再荷重後にも骨形態異常・膝関節マルアライメントを出現させるかを調査するため、4週齢から1、2、4週間の後肢懸垂後に12週齢まで再荷重を実施した。その結果、大腿骨頚部前捻角、顆部内外側サイズ比、滑車角、外側滑車傾斜角度、膝蓋骨傾斜角度において、2週以上の懸垂期間で再荷重後にも変化を認めた。一方、脛骨粗面－滑車溝間距離や膝蓋骨側方変位（Bisect offset）は4週間懸垂を行っても変化がみられなかった。