力学的負荷に対する骨・軟骨の生物学的応答機構の分子生物学的研究

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実験動物(マウス)を固定し、大腿骨、踵骨に刺入した金属ピンに圧迫力を負荷する装置を作成した。ギヤードモーターの回転を偏心カムによって往復運動に変換し、コイルスプリントを介してロードセルに接続し、金属ピンに一定の負荷が繰り返しかかるようにした。12週齢C57BL6/J系マウスを用い、全身麻酔下にプラスチックチューブと金属板からなる固定装置に入れて、体幹部を固定した。大腿骨遠位端と踵骨にステンレススチールピンを貫通させ、ピンの内側端はアルミニウムプレートとスクリューからなるクランプに固定した。ピンの外側端を負荷装置に接続し、繰り返し圧迫負荷をかけ、ピン外側端の変位をレーザー変位計で検出した。大腿骨のピン刺入位置について、関節面から2mm近位、4mm近位、6mm近位の3群を設定し、各種5匹の雌性マウスを用いて実験を行った。各々の群で、負荷の量を15N、50N、100N、と変化させて、30サイクルの負荷をかけた。しかし、どのグループにおいても前後方向でのピン刺入部のわずかな違い、および、膝関節固定角度の微妙な変化に影響され、負荷量とピン変位との関係に良好な再現性を得るには至らなかった。実験動物としてマウスを用いることは、力学的負荷に対する反応を細胞レベル、遺伝子レベルで検討するのに有利であると考えられるが、動物が小型であるため、再現性の高い負荷モデルの確立が困難である。金属ピンの材質の違いによる影響、肢位や刺入部を厳密にコントロールする方法について、さらに検討が必要である。