骨の機械的特性に関するアスコルビン酸の生理的役割

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骨粗鬆症では、骨強度の低下による骨折が頻発することから、骨の力学的強度に対する薬効を評価することが望まれている。骨の破断試験による機械的特性を調べることは、骨の化学的および組織学的評価と共に、骨の状態をより総合的に評価し得る。骨の主要成分はヒドロキシアパタイトとコラーゲンであり、骨粗鬆症におけるそれら成分の異常と骨強度の低下は相関していると考えられる。ビタミンC(VC)は、コラーゲン合成に必須の成分で、その欠乏が骨の機械的特性に与える影響を把握することは、このタイプの骨粗鬆症の薬効評価に極めて重要な知見が得られるものと考えられた。本研究は、遺伝的にVC合成能の欠如したod/odラットを用いて、VCの欠乏が大腿骨の機械的特性に及ぼす影響を三点曲げ破断試験により検討した。さらに骨密度および骨形成への影響も調査し、このビタミンの骨における意義を検討した。VC(0.2%)を含む飲料水を与えて育てられた13週齢od/odラットを二分して、一方の群の飲料水を蒸留水(-VC群)に変えて、さらに4および5週間飼育した。-VC群では、血中アスコルビン酸濃度およびアルカリホスファターゼ活性が著しく低下した。また、酒石酸低抗性酸ホスファターゼ活性も僅かに低下した。骨においては、骨形成の低下、総骨塩量の減少が認められた。しかし、その乾燥重量あたりの灰分比率については変動がみられなかった。また、組織学的にも脛骨骨端の骨密度の著しい低下が認められた。骨の機械的特性としては、4週間飼育した-VC群の大腿骨においては、強さ(破断に要した最大の力)、粘り強さ(破断エネルギー)および柔らかさ(最大のたわみ)が低下した。しかし、弾性(たわみにより生じた力)は対照群との間に有意差を示さなかった。さらに、VC欠乏が5週間と長期化すれば弾性も低下し、骨は著しく脆くなることが示された。