膝前十字靱帯断裂後の自然治癒靭帯強靭化に向けたメカニカルストレスの探索と検証

前十字靭帯断裂後に生じる脛骨前方不安定性を制動することによって靭帯の連続性が再獲得されることが動物モデル(前十字靭帯自己治癒モデル)で報告されたが、臨床応用に向けては課題が多く治療選択肢として一般化されていない。なかでも、正常前十字靭帯と比較して50%程度である治癒靭帯の力学強度不足は、非接触損傷を主な受傷機転とする前十字靭帯損傷では喫緊に解決すべき課題であり、治癒靭帯の強靭化が求められている。本年度、前十字靭帯自己治癒モデルで実施する脛骨前方不安定性制動に加えて膝関節屈伸運動を外固定により制限したところ、治癒靭帯の力学強度がさらに低下するという知見を得た。膝関節屈伸運動に伴い前十字靭帯に対しては引張ストレスに代表されるメカニカルストレスが作用することから、靭帯治癒過程におけるメカニカルストレスが力学強度に影響すると推察し、前十字靭帯由来線維芽細胞を用いたin vitro研究を実施した。結果としてメカニカルストレスを付与した線維芽細胞からは靭帯を構成するⅠ型およびⅢ型コラーゲンmRNA発現量が増加し、靭帯の弾性に寄与するエラスチンも同様に発現量の増加を示し、細胞レベルではメカニカルストレスは靭帯治癒過程における靭帯の強靭化に正の役割を果たす可能性が示唆された。

前十字靭帯断裂後に生じる脛骨前方不安定性を制動することによって靭帯の連続性が再獲得されることが動物モデル(前十字靭帯自己治癒モデル)で報告されたが、臨床応用に向けては課題が多く治療選択肢として一般化されていない。なかでも、正常前十字靭帯と比較して50%程度である治癒靭帯の力学強度不足は、非接触損傷を主な受傷機転とする前十字靭帯損傷では喫緊に解決すべき課題であり、治癒靭帯の強靭化が求められている。本年度、前十字靭帯自己治癒モデルで実施する脛骨前方不安定性制動に加えて膝関節屈伸運動を外固定により制限したところ、治癒靭帯の力学強度がさらに低下するという知見を得た。膝関節屈伸運動に伴い前十字靭帯に対しては引張ストレスに代表されるメカニカルストレスが作用することから、靭帯治癒過程におけるメカニカルストレスが力学強度に影響すると推察し、前十字靭帯由来線維芽細胞を用いたin vitro研究を実施した。結果としてメカニカルストレスを付与した線維芽細胞からは靭帯を構成するⅠ型およびⅢ型コラーゲンmRNA発現量が増加し、靭帯の弾性に寄与するエラスチンも同様に発現量の増加を示し、細胞レベルではメカニカルストレスは靭帯治癒過程における靭帯の強靭化に正の役割を果たす可能性が示唆された。