変形性膝関節症モデルラットに対する運動負荷がもたらす病理組織学的変化

运动负荷引起膝骨关节炎模型大鼠的组织病理学变化

• 批准号: 15J08195
• 负责人: 飯島 弘貴
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J08195/
• 关键词: 変形性関節症; 運動負荷; 骨形成蛋白; 関節軟骨; 軟骨下骨; μ-CT

膝関節内の軟骨下骨の構造的変化は関節軟骨の変性を加速し、変形性膝関節症の発症、進行に関与するとされている。適度な運動は抗炎症性作用を示し、関節軟骨変性を予防することが明らかにされているが、軟骨下骨の構造的変化に与える影響は不明である。昨年度では、緩徐な運動負荷は関節軟骨変性だけでなく、軟骨下骨の構造的変化を抑制し、変形性膝関節症の進行予防に寄与することを、変形性膝関節症モデルラットを用いた実験により証明した。今回我々は、同モデルラットを用い、緩徐なトレッドミル運動による変形性膝関節症の進行予防に、骨形成蛋白（BMP）が関与していることを明らかにした。まず、同モデルラットに対して、軽度な関節軟骨変性や軟骨下骨の骨吸収が生じる術後4週時まで自然飼育した。その後、2種類の強度（12m/分、21m/分）のトレッドミル運動を1日30分、週5日、4週間に渡り負荷した。すると、緩徐（12m/分）な運動を負荷した場合にのみ、関節軟骨表層におけるBMP、BMPR2、pSmad-5、Id-1陽性軟骨細胞は有意に増大した。そこで、緩徐トレッドミル運動後にBMPの細胞外inhibitorであるGremlin-1を関節内投与すると、Gremlin-1濃度依存的にBMP、pSmad-5、Id-1陽性軟骨細胞数は減少し、緩徐な運動によって生じる関節軟骨変性予防効果や軟骨下骨の骨吸収抑性効果をブロックした。以上の結果は、運動は強度依存的にBMP発現を制御し、変形性膝関節症の進行予防に関与することを示唆しており、ヒト変形性膝関節症の進行予防策開発につながる成果と言える。

The structural transformation of subchondral bone in knee joint accelerates the development, progression and development of knee joint disease. Moderate exercise has an anti-inflammatory effect on the cartilage and the structure of the subchondral bone. In the past year, slow exercise load has inhibited the structural transformation of articular cartilage, and the prevention of knee joint disease has been proved. In this paper, we discuss the prevention of knee joint disease, bone morphogenetic protein (BMP) and bone morphogenetic protein (BMP). The bone resorption of articular cartilage and subchondral bone was observed at 4 weeks after operation. The intensity (12m/min, 21m/min) of the two types of exercise is 30 minutes per day, 5 days per week and 4 weeks per day. The BMP, BMPR2, pSmad-5 and Id-1 positive chondrocytes were intentionally increased in the articular cartilage surface under slow motion (12m/min). The number of BMP, pSmad-5 and Id-1 positive chondrocytes decreased after slow exercise, and the bone absorption inhibition effect of subchondral bone was prevented during slow exercise. The results showed that the development of BMP dependent on exercise intensity was related to the prevention of knee arthrosis and the development of knee arthrosis.

项目成果

中等度レベルのトレッドミル運動は変形性膝関節症の進行を遅らせる―ラット変形性膝関節症モデルを用いた実験研究―

适度的跑步机运动可减缓膝骨关节炎的进展 - 使用大鼠膝骨关节炎模型的实验研究 -

• 发表时间: 2016
• 作者: 飯島弘貴;青山朋樹;伊藤明良;山口将希;長井桃子;太治野純一;喜屋武弥;中畑晶博;張ジュエ;王天舒;黒木裕士
• 通讯作者: 黒木裕士

ラット変形性膝関節症モデルに対する強度別の運動刺激が関節軟骨―軟骨下骨複合体に与える影響

不同强度运动刺激对大鼠膝骨关节炎模型关节软骨-软骨下骨复合体的影响

• 发表时间: 2016
• 作者: 飯島弘貴;青山朋樹;伊藤明良;山口将希;長井桃子;太治野純一;張項凱;喜屋武弥;黒木裕士
• 通讯作者: 黒木裕士

運動負荷は損傷した軟骨下骨を治癒させ変形性膝関節症の進行予防に寄与する―二次性変形性膝関節症モデルラットを用いたin vivo研究―

运动负荷可治愈受损的软骨下骨并有助于预防膝骨关节炎的进展 - 使用继发性膝骨关节炎模型大鼠的体内研究 -

• 发表时间: 2015
• 作者: Iijima H;Aoyama T;Ito A;Tajino J;Yamaguchi S;Nagai M;Zhang X;Kiyan W;Kuroki H;飯島弘貴，青山朋樹，伊藤明良，山口将希，長井桃子，太治野純一，張項凱，喜屋武弥，黒木裕士
• 通讯作者: 飯島弘貴，青山朋樹，伊藤明良，山口将希，長井桃子，太治野純一，張項凱，喜屋武弥，黒木裕士

Physiological exercise loading suppresses post-traumatic osteoarthritis progression via an increase in bone morphogenetic proteins expression in an experimental rat knee model

• DOI: 10.1016/j.joca.2016.12.008
• 发表时间: 2017-06-01
• 期刊: OSTEOARTHRITIS AND CARTILAGE
• 影响因子: 7
• 作者: Iijima, H.;Ito, A.;Kuroki, H.
• 通讯作者: Kuroki, H.

Effect of initiation timing of gentle treadmill exercise on cartilage and subchondral bone in a model of destabilization of medial meniscus of rats.

温和跑步机运动开始时机对大鼠内侧半月板不稳定模型中软骨和软骨下骨的影响。

• 发表时间: 2015
• 作者: H. Iijima;T. Aoyama;A. Ito;S. Yamaguchi;M. Nagai;J. Tajino;X. Zhang;W. Kiyan;H. Kuroki.
• 通讯作者: H. Kuroki.