低出力超音波パルス療法が間接軟骨代謝に与える即時的影響

理 学 療 法 学 　 第

39

巻 第

5

号 　

307

〜

313

頁 （

20

王

2

年 ）

研 究 論 文

低

出

力超音

波

パ

ル

ス

_{療 法}

_が

_{関節 軟 骨 代 謝}

に

与 え

る

即 時 的 影響

＊

　　　　　　　

異 な

る

刺

激 強 度 を用

い

た

研 究

一

伊 藤

明

良

1

）

＃

青

山

朋 樹

2

）

山

口

将 希

1

）

　　　　

秋 山 治

彦

3

）

黒

木 裕

士

1

）

要

旨

【

目 的

】

低 出 力 超 音 波パ ルス

療

法

（

low

−

intensity

　

_pulsed

　ultrasound ：_{以 下}

，

　

LIPUS

_）

の

強 度

の

違

いが 関

節

軟 骨 代 謝

に

与

え る

即 時 的

な

影 響

を

遺 伝 子 発 現 解 析

によっ て

あ き

ら

か

に

す

る こと

を 目的

と

し

た。

【

方法

】

ラッ

ト

膝 関 節

か ら

軟 骨 細 胞

を

採 取

し

，

変 形 性 関 節 症 （

以

下

，

OA

）

の

擬 似 病 態 を 惹 起 さ

せる た め

0，

100

，

1000pg

／ml

濃 度

の イン タ

ー

ロイ キン

ー

1

_{β （}

以

下

，

　

IL

−

1

_β）

を

添 加

し

，

　

LIPUS

_を

O，7．

5，30，

120

　mW ／

cm2

強 度

で

20

分 間 刺 激 後

，

遺 伝 子 発 現 解 析 を 行

っ た。

【

結 果 】

100pg

／

ml

濃 度

の

IL−1fi

で

惹 起

さ れ た

軟 骨 破 壊

因子

で

あ

るマ ト リッ ク ス メタロプロ テ ア

ー

ゼ

（

matrix 　metalloproteinase ：

_以

_下

，

　

MMP

）

一

ヱ

3

の

mRNA

発 現

は

LIPUS

刺 激 強 度 依 存 性

に

抑 制

さ れた

。

主

要

関

節 軟 骨 基 質 成 分

で あ る

U

型 コラ

ー

ゲン

（

type

　

2

collagen

：

_{以 下}

，

　

Col2

）

や ア グ リカ ン

（

aggrecan

　l以 下

，

　

ACA

　

V

）

の mRNA

発

現 は

，

　

LIPUS

刺 激

に よ

り

抑 制 さ れ

る

傾 向 を示 した

。

【

結 論 】

LIPUS

は

軟 骨 破 壊 因 子

で

あ

る

MMP13

　

mRNA

発

現

を

強

度 依 存 性

に

抑

制 す

る ことに よ る

，

関

節 軟 骨 保 護 作

用 を

有

す る 可

能

性 が

示 唆

さ れ た

。

キ

ー

ワ

ー

ド

　

低 出 力 超 音 波

パ ル ス

療 法

軟 骨

細

胞

マ ト リックス メ タロプロテ ア

ー

ゼ

13

は じ め に

　

変 形 性 関

節

症

（

Osteoarthritis

；_{以 下}

，

　

OA

_）

は

関 節 軟

骨 変性

を 主

病 変

と し た

退 行 性 疾 患

で

あ り

，

痛

みや

関 節 可

動

域の

制 限

を

引

き起 こ

す

こと に よ

り

患

者

の 日

常

生

活 活 動

が 制 隈 さ れ

，

生

活

の

質 低

下につ な がる

疾

患で

あ

る

。

OA

に

対

して

様

々

_{な側 面}

か ら

治療

アプロ

ー

チ

が研 究 され

て い る が

未

だ

有 効 な 治療 方 法

は

確

立

さ

れて

お

ら

ず

，

病 因

の

解

明

と

治 療 法

の

確

立が

必 要

で

あ

る

1

）。 理

学 療 法

が

OA

に

与 え

る

有 効 性

は

一

部 証 明

さ れて

き

てい るが

，

疼 痛

や

主 観

的機 能 評価

によ る

検 討 が 多 く

，

OA

病 態

の

主 体

で

あ

る

関

＊

　

Immedia

亡e　Effect　of　

Low

−

intensity

　Pulsed　Ultrasound 　on　

Car

亡nage 　

MetaboHsm

：

AStudy

　

Used

　Different工ntensities

l＞ 京 都 大 学 大 学 院医 学 研 究 科 人 間健 康 科 学 系 運 動 機 能 解 析 学 　 （〒

606

−

8507

　 京都 府 京都 市 左 京 区 聖護 院 川 原 町

53

）

　 Akira　

Ito

．

　

PT

，

　

Shoki

　Yamaguchi

，

　

PT

，

　Hiroshi　

Kuroki

，

　

PT

，

　

PhD

；

　

Motor

　

Function

　

Analysis

，

　

Human

　

Health

　

Sciences

，

　

Graduate

　

SchooE

　of　

Medicine

．

　

Kyozo

　

University

2

）京 都 大 学 大 学 院医 学 研 究科人 間 健 康科学系運 動 機 能開発学 　

Tomoki

　

ADyama

，

　

MD

，

　

PhD

：

Development

　and 　

RehabMtation

　of

　

Motor

　

Function

，

　

Human

　

Health

　

Sciences

，

　

Graduate

　

School

　of

　

Medicine

，

　

Kyoto

　

University

3

）京都大学大学院医学研究科整 形外科

　

Haruhiko

　

Akiyama

．

　

MD

，

　

PhD

：

Department

　of　

Orthopaedic

　

Surgery

，

　

Graduate

　

School

　of 　

Medicine

，

　

Kyoto

　

University

＃

E

−

mail：

ito

．

akira ＠

ht5

．

ecs

．

kyoto

・

u

．

ac

、

jp

　 （受付日　

2012

年

3

月

9

日／受理 日　

2D12

年

4

月

12

日）

節 軟 骨

へ の

影 響

につ _{い て は ほ と}ん

どあ き

ら か で ないのが

現 状

で

あ

る

2

）

3

〕。

関節 軟 骨

は

痛

み

受 容 器 が 存 在

し

な

い た め

，

各 種 物

理

療 法

や

運 動 療 法

に よっ て

一

時 的

に

疼 痛

や 運

動 機 能

の

改 善 が 認

め

ら

れ た と

し

て

も

，

関 節軟 骨

に

対 す

る

影 響

は

未 知 数

で

あ

る。

ま

た

，

関節 軟 骨

は

無

血

管組 織

で

あ

り

その

自

己

修 復 能

は

非 常

に

低

い とさ れ ている た め

4

）

，

関

節 軟 骨 変 性

の

早 期 発 見 と進 行 予 防

・

防止

が

重 要

で

あ

る

と

考 え られ

ること

か ら

，

理 学 療 法

が

関節 軟 骨

に

与 え

る

影 響

に 対 するエ ビデン ス の

構 築

が

求

め ら れ ている

。

　

OA

発 症

・

進 行

の

要

因のひ とつ _{と し て}

，

_{関 節}

_軟

_骨

_代

_謝 バ ラン ス の

崩 壊

が

挙 げ

られ る。 関

節 軟 骨 代 謝

は

様

々な 因 子で調

節

され てい るが

，

重

要 な 因 子のひ とつ とし て

機 械

的 刺 激

が

あ り

，

過 度

な

機 械 的 刺 激

は 関

節 軟 骨 を直 接

的 に

破 壊 した り

，

軟 骨 破 壊 因 子 を誘 導

し

た りす

るこ

と

が

報 告

さ れてい る

5

〕

。

逆

に ギ プス固

定

などによる 機 械 的 刺 激の

過 度

な

減 少 も

，

代 謝

バ _ランスに

変

調 を き た し 関

節 軟

骨

破

壊

を 引 き

起

こ

す

こ と が

報 告

さ れてい る

6

）

。一

方

で

，

適 度

な

（

生 理 的 な ） 機 械 的 刺 激 は 関 節 軟 骨の基 質 生 合 成 を 促

進 す

る だ け で な く

，

関

節

軟 骨 破

壊

を

抑

制 す

ること が

報 告

さ れてい る7

−

10

）

。

こ れ らの

知 見

を

応

用 し

，

適 度 な

機

械 的 刺 激 を

OA

治 療 に 用い よ

う

と す る 試 み が な さ れて い る が

，

in

　vitro

研 究

で

用

い ら れ る

方 法 論

では

臨床

応

用

が

308

理 学 療 法 学 　第

39

巻 第

5

号

これ まで困

難

で

あ

っ た。

　

低 出 力 超 音 波

パ ル ス

療 法 （

Low−

intensity

　

_pulsed

ultrasound

：_{以 下}

，

　

LIPUS

_）

_は

，

_{微 弱}

_な

_{超 音 波 を}

_照

_射

_し て 組

織

治 癒

を

促 進

す る

物

理

療 法

で

あ

る

ll

）

。

その

作

用

機

序

は 完

全

に は あ き ら か に は なっ ていないが

，

音 波 流

に よ る 機 械 的 刺 激 が お も に 作 用 す る と 考 え ら れ てい る

12

）

。

LIPUS

は

骨

折 治

療

に おいて は よ く研 究 さ れ て お り

，

す で に

臨

床

で

使

用 さ れ てい る13）14）

。

骨 形 成

に 関

与 す

る

軟

骨 細 胞へ の

LIPUS

の作 用 か ら

，

関 節 軟 骨へ _の影 響 につ い て も

研 究

さ れ る よ

う

に なっ て き た

。

し か し な が ら

，

関

節 軟 骨

治

療

のた めの

LIPUS

至

適

強 度 や 至

適

時 問 な ど は

未

だ

不

明であ

り

，

臨

床

応 用のた め に は 多 くの課 題 が 残 さ れてい る。

ま

た

，

多 く

の

研 究

は 主

要 関 節 軟 骨

基

質 成 分

で

あ る

H

型 コ ラ

ー

ゲン

（

type

　

2

　collagen ：_{以 下}

，

　

Col2

_）

_や

ア グ リ カ ン

（

aggrecan ：以 下

．

　

ACAN

_）

の生

合

成に

関

す

る

報 告 が 多 く

15

−

2e

）

，

主

要 関 節 軟 骨 破 壊 因 子

と

考 え

ら れて い るマ ト

リ

ッ ク ス メ タロ プ ロ テ ア

ー

ゼ

（

matrix metalloproteinase ；_{以 下}

，



MMP

_）

に

対 す

る

LIPUS

の

影

響

につ いて は

未 だ 不 明

で

あ

る。

　 本 研 究

の

目的

は

，

様

々

な 強 度

の

LIPUS

が 関 節 軟 骨 代

謝

に

与 え

る

即 時 的

な

影 響 を 伝 令

RNA

（

messenger

ribonucleic

　

_acid

：_{以 下}

，

　

_mRNA

_{） 発 現 解 析}

_{に よ}

_{りあ き}

ら か

と

し

，

LIPUS

の

OA

に

対 す

る

物 理 療 法 と

し ての可 能 性 を

検

討 する こ と である

。

対 象

と 方 法

1

．

対 象

　

関

節 軟 骨 代 謝 を非 侵 襲 的

に

評 価 す

る

方 法

は

未 だ 確 立

さ れ てい

な

い

た

め

，

関 節 軟 骨 代 謝

へ の

LIPUS

の

影 響 を検

討 す

る た め にラッ ト

膝 関 節

由 来

培 養 軟 骨

細

胞

を 用いた

。

な お

，

本 研

究

は

京

都 大 学

動 物

実 験

委

員 会

の

審 査

を

受

け

実

施

し た

（

承 認

番 号

；

MedKyollO21 ）

。

2．

方 法

1

）

関

節 軟 骨 細 胞

の

採 取

・

培 養

　

12

週 齢の

Wistar

系

ラッ ト

左

右

膝

関 節 か ら

関

節

軟

骨

片

を

無

菌 的 に

採

取 し た

。4mg

／ml

濃 度

に 調

整

し たコ ラ ゲ ナ

ー

ゼ

_（

和 光 純 薬

工

業 社 製 ）処

理

を

37

℃

で

一

晩 行

う

こ と に よ

り関 節 軟 骨 片

の基

質 成 分

を

分 解

し

，

軟 骨 細 胞

を

単

離

し た

。

単 離

し た

軟 骨 細 胞

は

250

×

_g

で

3

分 間 遠

心

分

離 す る こ とに よっ て ペ レ ッ ト 状 に

集

め

，

培 養

液

（

Dulbecco

’

s　modified 　eagle 　medium ／

Harn

’

s　

F12

：以

下

，

DMEM

／

Ham

’

s　

F12，

_ナ

_カライテ ス ク

社 製 〉

，10

％

仔 牛

血

清 （

fetal

　

bovine

　serum ：以

_下

，

　

FBS

，

　

Hyclone

_{社 製 ）}

，

50U

／

mL

ペニ シ

リ

ン

（

ナ

カ ラ

イ

テスク

社 製 ）

，

50

μ

g

／ml ス トレ

プ ト

マ

イ

シ ン

（

ナカラ

イ

テス ク

社 製 ）

で

再 懸 濁 し

培

養

皿 に

播 種

し た

。CO2

恒

温

槽 （

5

％

CO2 ，37

℃

，

湿 度

95

％

）

内

で 十 分 量の細

胞

が

得

ら れ る

ま

で

培 養

し

た 後

，

4

×

105cell

／

dish

に

調

整 して

継 代

し た

。

培 養

皿 内の細 胞

密 度 が

80〜90

％ に

達 し

た とこ ろ で

tFBS

に

含 有

さ れ る サ イ トカイン の

影 響

を

排 除 す

る た め

無

血

清 培 養 液

に

交 換

し

，

20

時 間 後 実 験

に

用

い た。

2

） 実 験 方 法

　LIPUS

刺 激

装 置は

，

　

sonic

　accelerated 　

fracture

　

healing

system 　

devices

（

帝

人ファ

ー

マ

社 製 ）

を

用

いた。

す

で に

骨 折 治 療

に おい て

臨 床 的

に

用

い

ら

れてい る

設 定

に

準 拠

し

，

周 波 数

1．

5MHz ，

繰 り返 し周 波

数

lkHz

，

パ ルス

幅

200

μ

秒

，

刺 激

時 間

20

分 と し

，

以 下の ふ たつ の

実 験 を

行

っ た

。

（

i

）

実 験

1

：インタ

ー

ロ イ キン

ー

1

_β

添 加 濃 度 決

定

の た め

　 　

の

予 備 的 実験

　

OA

関節 軟 骨

に

対 す

る

LIPUS

の

_影

響

を 調

査

す る た め

，

炎 症

性

サ イ ト カ イ ンであ る 紐 換 えヒ ト インタ

ー

ロ イ キ

ン

ー

1

_{β （}

recombinant 　

human

　

interleukin

−1

β

：以 下

，

　

IL

−1

β

，

PeproTec

社 製 ）

を

添 加 す

る こ とで

培 養 軟 骨 細 胞

を

刺

激 し

，

実 験 的

に

OA

の

擬 似 病 態

を 惹 起 さ せ た

。

　

IL

−

1

_β刺

激 に よっ て

引 き起

こ

さ れ

る

炎 症 強 度 を あ き

ら かに

す

る た め

，

予備 的実 験

と

し

て

Opgfmt

，

10

　

pg

／ml

，

100

　

pg

／ml

濃 度

の

IL

−

1

_β

で

1

時 間 刺 激

し

，

　

MMP

ファ ミ リ

ー

の

中

で

も主 要 な 関 節 軟 骨 変 性 作 用 を有 す

る と

考 え ら れ

て い る

MMPI321

）

22

＞ の mRNA

発 現

レベ ル

を 解 析 し

た

。

実 験

は

2

阿 繰 り

返

し

，

同

様

な

結

果が

得

ら れ る こと を

確 認

し た。 その

結 果 を基

に

，

以

降

の

実 験

は

100pg

／ml

も し く

は

さ

ら

に

10

倍 高

い

1000pg

／ml

濃 度

の

IL

−

1

_{β を 用}

い て

実 験

した

。

（

ii

） 実 験

2

：

Llpus

_{強 度}

の

違

いが

培 養 軟 骨 細 胞

に

与 え

る

　 　 影 響

　

LIPUS

強

度

の違い に よ る

培

養 軟

骨 細 胞

へ _の

_{影 響}

_を

_検

討 す る た め

，100pg

／ml

も

し

く

は

1000

　

_pg

_／ml

濃 度

の

IL

−1

β

を

添 加

し た

培 養 軟 骨 細 胞

に

対

して

，

0

（

擬 似 刺 激 ）

，

7．

5，30，120mW

／

cm2

の

4

つ の 強 度

（

空 間 平 均 時 間 平 均

，

spatial

−

average 　

temporal

−

average ：_{以 下}

，



SATA

_）

_を

_用

いて

LIPUS

刺 激

し

，

1

時

間

静 置 後

に

mRNA

発

現

解 析 を

行

っ た

。

　

な お

，LIPUS

刺

激

端 子

は

恒

温

液

槽 内

に 設

置

し

，

その ヒ に

専

用 の

培 養

皿

受

け を

介

して

培 養

皿 を 固

定

し た

。

37

℃ に

制 御

し た

滅 菌 水

で

培 養

皿

底 面

まで

浸

し

，

滅 菌 水

を

介

して

LIPUS

刺 激

を

培 養

皿

底 面

か ら

行

っ た

。

ま た

，

シ リコ ン

_製

超

音

波 吸

収

剤 を

培 養液 表

面に接

触

す

る よ

う

に

設 置

し

，

培 養 液 表 面

か らの

反射 波

に よる

細 胞

へ の

多 重 照

射

を

回避

し た。

3

）

mRNA

発 現 解 析

　

培 養 軟 骨 細 胞

か

ら

の

全

RNA

抽 出

は

，

　

RNeasy

−

Mini

　

Kit

（

QIAGEN

社 製 ） を用

い て

製 造 者

の

手 順 書

に し た がい

行

っ た。

抽 出

し た全

RNA

は

NanoDrop2000

（

Thermo

低 出 力 超 音 波パ ル ス療 法が関節 軟 骨 代 謝に与 える即 時 的影 響

309

表

1Real

−

time

　

PCR

で用い た プライマ

ー

_配

_列

Sense

〔

5

’−

3

’

）

Antisense

（

5

’−

3

り

Length

｛

bp

｝　 　

Accession

　no

．

MMP13Col2ACAIVfi

−

actin

CTGACCTGGGATTTCCAAAA

CCCAGAACATCACCTACCAC

GATGTCCCCTGCAATTACCA

TTGCTGACAGGATGCAGAAG

ACACGTGGTTCCCTGAGAAG

GGTACTCGATGATGGTCTTG

TCTGTGCAAGTGATTCGAGG

ACATCTGCTGGAAGGTGGAC

96201230141NMl33530

NM

　

OI2929

NMO22190

NMO31144

表

2　1L−1

_β

添加 濃 度

に よ る

MMP13

　mRNA 発 現の変

化

IL

−

1

β 濃度 （

pgfml

）

MMP13

（

変 化

率

（％

）

±

_標準偏

_差

_）

OlO100

100

，

0

±

ILl

82

．

7

　±

6

．

3a

l54

_．

₆

±

　

21

．

6

　

b

a：

p

＜

0

．

Ol

　to　

lOO

　

_pg

／ml

，

　

b

：

p

＜

0

．

05

　

to

　

O

　

_pg

／ml

ま

で

一80

℃

で

保 存

し

た

。

逆 転 写 反 応

は

ReverTra

　

Ace

qPCR

　

RT

　

Kit

（

東 洋

紡

社

製

）

を 用い て 製 造 者の手 順 書 に した が い

実 施

し

，

相 補

的

DNA

（

comptementary

DNA

：以 下

，

　 _cDNA

_{） を 合 成}

_{し た}

。

_{合 成}

_{し た cDNA は}

使 用 す る ま で

一30

℃ で 保 存 し た

。

　

LIPUS

が

軟 骨

細

胞 代 謝

へ

_与

_{え る}

_{影 響}

_{をmRNA レ}ベ ル

で

定

量 的 に

解 析

す る た め

，

リアルタ イムポ リメ ラ

ー

ゼ 連 鎖 反 応 法

（

real

−

time

　

_polymerase

　chain 　reaction ：_{以 下}

，

real

−

time

　

PCR

_）

を

_{実 施}

し た_。　

Real

−

time

　

PCR

は

Applied

Biosystems7500

　

Real

−

Time

　

PCR

　

System

（

Applied

Biosystems

社 製

）

を 用い

，

　

PowerSYBR

　

Green

　

PCR

　

Master

Mix

（

Applied

　

Biosys

_τems

社 製 ）

に て

SYBR

　

Greenl

Dye

　assay を

実 施

し た

。

各

実験 条件

か ら

得

ら れ たcDNA を鋳 型 と して用い

，

1

×

PowerSYBR

　

Green

　

PCR

　

Master

Mix

と

o

．

2

μ

M

の

各 遺 伝 丁

一

特 異 的

プ ラ

イ

マ

ー

_（

_表

1

_）

，

_そ して超

純 水

を

混 合

して

増 幅

さ せ た。

混 合 液

は

95

℃ で

10

分 問 加 熱

さ れ た

後

，

DNA

の

変 性

のため に

95

℃ で

15

秒

，

伸 長 反 応

のた めに

60

℃

で

60

秒

のサ

イ

クル

を

40

サ イ ク ル さ せて

増 幅

さ れ た。

増 幅 後

，

融 解 曲 線 を作 成 す

る こと でプライマ

ー

1

量

体

や

非 特 異 的 増 幅 産 物

が

発

生し てい な い こと

を確 認 し

た。

標 的 遺伝 子

は

軟 骨 細 胞

に

対 す

る

異 化

作 用

と

同化 作 用 を捉 え

るために

，

関 節 軟 骨破 壊 因 子

で

あ

る

MMP13

と

，

主

要

関

節 軟 骨 基 質 成

分で あ る

Col2

と

ACA

　

V

と

し

た

。

内 部 標 準 遺 伝 子

は

β

一

actin

を

用い た

。

　 Real

−

time

　

PCR

に よ っ て

得

ら れ た

値

は

．

比 較

CT

法

（

comparative 　

threshold

　cycle 　method

）

に よ り相 対

定

量 し

た

。

簡 潔

に

述

べ る

と

，

標 的遺 伝 子発

現

量 を

fi

一

αctin

発

現 量

で

正 規 化

し

，

さ

ら

に

標 準

サン

プ

ル

（

LIPUS

強 度

OmW

／

cm2

_，1

レ

1

_β

濃 度

Opg

／

ml

_）

との 比

率

と し て

示

し た

。

4

）

統 計

解

析

　

すべ て の測

定 値

は

平 均 値 （

％

_）

±標

準 偏 差

と して

_表

し た。

実 験

1

は

，

実

．

験

1

回

につ き

3

サン プル で real

−

time

RCR

を 実

施

し

値

を

算

出 し た

（

n

；3

）

。

実

験

は

2

回

繰 り

返 し

，

同 様 な 結 果 が 得 ら れ るこ と を

確

認 し た

。

実 験

2

にお いては

，6

回

実 験

を

繰 り

返 し その

平 均 値

を

用

いた

（

n

＝

6

）

u

各

群 間の比

較

は

Kruskal−

Wallis

　

test

_{お よ び}

Scheffe

’

s　

F

test

を 用いて

解 析

し た

。

有

意

水 準

は

5

％

未満

と し た。 結 果

1

．

実 験

lIL

−

1

β 添 加 濃 度

に よ る

MMP13

　mRNA 発 現

　

の

変 化 （

表

2

）

　 実 験 的

に

OA

の

擬 似 病 態 を惹 起 さ

せ る

た

め に

，

　

O，10，

100pg

／ml

濃 度

の

IL

−

1β

を

培 養 軟 骨 細 胞

に

添 加

し た

。

MMP13

　mRNA

発 現 量

は

Opgfml

（

100

，

0

±

11．

1

_％

_{） と}

比

較 し

て

，

10pg

／rn1

（

82，

7

±

6．

3

_％

_）

で は

有 意 な差

は

認

め ら れなかっ た が

，

100pg

／ml

（

154

．

6

±

2L6

％

）

に おい ては

有 意 な 発 現 亢 進

が

認

め ら れ た

（

p

＜

O．

05

）

。

こ の結

果

か

ら

，

以 降

の

実 験

は

100pg

／

ml

も

し

く

は さ ら に

10

倍

高

い

1000pg

／ml

濃 度

の

IL

−

1β

を 用い て 実 験 し た

。

2

，

実 験

2LIPUS

強 度

の

違

い が

各 種 遺 伝 子 発

現 に 及 ぼ

　 す 影響

．

1

）

MMP13

　

mRNA

発

_現

（

表

3

）

　

IL−1

β 未 添 加 条 件

に おい て は

，

　

LIPUS

擬 似

照

射 （

100

±

7，

3

_％

_）

_に

_対

_{し て}

120mW

_／

_cm2

_{強 度}

_（

76

±

6．

4

％

）

で

有 意

な

MMP13

　mRNA 発 現

抑

制 が 認 め ら れ た

（

p

く

O．

Ol

）

。

　

IL

−1

β

を

100

　

pg

／ml

濃 度

で

添 加

し た

条

件で は

，

LIPUS

擬 似 照 射

（

238．

8

±

4．

3

_％

_）

_に

_対

_して

_有

_{意 な}

LIPUS

強

度 依 存 性

の

MMP13

　_{mRNA 発 現}

抑

_{制 が}

_認

_{め ら} れ た

（

7．

5mW

／

cm2

：

213．

3

±

3，

9

％

，

30

　_{mW ／cm2} ：

188．

5

±

3．

9

％

，120mW

／

cm2

；

168．

0

±

6．

6

％

，

各 p

く

0、

01

）

。 し か し な が ら

IL−1

_β

を

1000

　

pgfml

の

濃 度

で

添 加

し た

条

件

では

，

有

意 な 差 は

認

め ら れ な

く

なっ た

。

310

理学 療 法 学　 第

39

巻 第

5

号

表

3LIPUS

強 度

の違いが

各

種

遺

伝

子 発

現

に

及

ぼ す

影 響

（

変 化 率 （

％

）

±

_{標 準 偏 差 ）}

IL

−

1

_β

濃 度 （

pg

／mD 遺

伝

子

名

LIPUS

強度

（

mW ／cm2

）

0

100

1000

MMP13

07

．

530120

100

，

0

　±

7

．

3

90

．

5

　±　

6

．

7

91

．

5

　±　

4

．

8

76

．

0

　

±

　

6

．

4a

・

b

・

c

238

．

8

　±　

4

．

3

213

．

3

　±

3

，

ga

188

．

5

　

±

　

3

．

ga

層

b

168

．

0

　

±

　

6

，

6a

’

blc

1839

．

4

　土　

367

．

8

1983

．

7

　±　

117

．

0

2186

．

4

　±　

137

，

8

1942

．

5

　±　　

92

，

3

Col2

05073120

100

．

0

　±　

3

．

O

lO6

．

3　

±

　

2

．

7

　

d

lO7

．

5

　±　

2

．

7

　a

lO7

．

3

　±　

3

．

4

　a

104

．

5

　±

2

．

4

91

．

0

　±　

4

．

oa

99

．

5　

±

　

3

．

4b

lO4

．

0

　

±

　

4

．

4

　b

106

，

5

　±　　

13

．

5

105

．

5

　±　　

10

．

6

95

．

5

　±

8

．

7

76

．

1

±

　6

．

4a

・

b

・

f

ACAN

o7

．

530120

100

．

0

　±　

3

．

6

106

．

0

　±

3

．

4

85

．

3

　

±

　

5

．

ga

・

b

96

，

2

　±

4

．

6c

’

c

102

．

8

±

5

．

7

86

、

0

　±

58a

98

．

0

　±

4

．

6c

gl8

±

　

62

　d

96

．

1

　±　　

17

，

6

83

．

1

　±　　

13

．

5

84

．

8

　±

15

．

4

7L6

±　

ll

．

8

、，

P

＜

0

．

Ol

　t・

OmW

／・m2

，

　

b

・

P

＜  

．

01

　

t

・

7

．

5

　mW ・m2

，

　 c・

_P

く

0

，

01

　

t

・

30

　mW ／・m2

d

，

P

＜

0

．

05

　

t

・

OmW

／・m2

，

・lp 〈

0

．

05

　

t

・

7

．

5

　mW ・m2

，

　

f

．

P

＜

O．

05

・

t

・

30

　mW ／・m2

2

）

Col2

　_mRNA

発

現

（

表

3

）

　IL−1

β

米 添 加 条 件

に おいて は

，

　

LIPUS

_{擬 似 照}

射 （

100

±

3．

0

％

）

に

対

し て

LIPUS

強

度

7，

5

　_{mW ／cm2}

_（

106．

3

±

2

．

7

％

．

_p

〈

O

．

05）

，30

　mW ／cm2

_（

107．

5

±

2．

7

％

，

　

_p

＜

O．

Ol

）

，

120mW

／cm2

（

107

．

3

±

3．

4

_％

，

　

_p

＜

O．

01

）

いず れ も 有 意 な

Col2

　mRNA

発

現

亢 進

が 認 め ら れ た。

一

方

，

　

IL−1

β を

100pgfml

濃 度

で

添 加

し た

条 件

で は

，

　

LIPUS

擬 似 照 射

（

104

．

5

±

2．

4

％

）

に

対

して

7．

5mW

／

cm2

強 度

（

91．

0

±

4．

0

％

）

に おい て

有

意 な

Col2

　mRNA 発 現

抑

制 が 認 め ら れ た

（

p

〈

O

．

Ol ）

。

さ らに

，

　

IL

−

1

_β

を

1000

　

pg

／ml

濃 度

で

添 加

し た

条 件

で は

，

LIPUS

擬 似 照 射 （

106．

5

±

13．

5

％

）

に

対

して

120mWfcm2

強

度

（

76，

1

±

6，

4

％

）

に おい て

有

意 な 発 現

抑

制 が 認 め ら れ た

（

p

〈

0，

01

）

。

3

）

A

（］

Al

＞ mRNA

発 現 （

表

3

）

　

IL

−1

β未 添 加 条 件

に おい て は

，

　

LIPUS

擬 似

照 射

（

100

±

3

，

6

％

）

に

対

して

LIPUS

強度

30

　mW ／cm2

_（

85

，

3

士

5

．

9

％

_）

に

お

い て

有 意 な

ACAN

　mRNA

発 現 抑 制

が

認

め ら れ た

（

p

＜

0

，

01

）

。

IL

−

1

β

を

100

　

pg

／ml

濃 度

で

添 加

し た

条 件

では

，

LIPUS

擬 似

照 射 （

102

．

8

±

5

．

7

％

）

に

対

して

LIPUS

強 度

7

．

5

　mW ／cm2

（

86

．

0

±

5

．

8

％

，

p

〈

O．

Ol

）

，120

　mW ／cm2

_（

91，

8

±

62

％

，

_p

＜

0

．

05

）

に おい て

有 意

な

A

（］

A

　

V

　_mRNA 発

_現

抑 制

が

認

め ら れ た

。

し か し な が ら

，

II

！

1

_β

を

1000

　

pg

／Inl

濃 度

で

添 加 し

た

条 件

では

，

120mW

／cm2

強 度

におい て

発

現 抑 制

さ

れ

る

傾 向

は

認

め

られ た が

，LIPUS

刺 激 強 度 間

に

有

意 な 差 は 認 め ら れ な かっ た

。

考

察

　

本 研 究で は

LIPUS

が 関 節 軟 骨 細 胞 代

謝

に

与 え

る

影 響

を

，

様

々

な 強 度

を

用

い て

_検

討

し た

。

その

結

果

，LIPUS

は

関 節 軟 骨 破 壊 因 子

で

あ

る

MMP

ヱ

3

　mRNA

発 現

を

抑

制

す

る可

能 性

が

示 唆

さ れ た。

特

に

，

100pg

／ml

濃

度の

IL

−

1

β

に よ

り惹 起

さ れ た

MMP13

　mRNA は

，

　

LIPUS

_{強 度 依 存}

性

の

抑 制 効 果

が

認

め

ら れ

た

。

今 回 実 験

に

用

い た

最 大

LIPUS

強

度

は

120

　_{mW ／cm2 である が}

，

_{さ らに}

LIPUS

_強

度 を 高

め

れ ば

よ

り高

い

_{抑 制 効 果}

を

得

ること がで

き

る と

想

定

さ れ た

。

こ

れ ら

の

結 果

は

，

静 水 圧

や

剪 断 力 な

どの

機 械

的

刺 激

を 用 い た

研 究

に お い て

，

適 度

な

機 械 的 刺

激 は

MMP

産 生 を抑 制 す

る

と

い

う報 告

23

） と

一

致 し

て い る。 し か し な が ら

，Vaughan

ら

12

〕は ア ガロ

ー

ス

ゲ

ル

中

で

培

養

し た 軟 骨 細 胞 に 対 して

，

100mW

／cm2

強 度

で は

LIPUS

刺 激

を して

も細 胞

死

を引 き起

こさ

な

いが

，

200mW

〆

cm2

以 上の

強 度

で

刺 激 す

る と

細 胞 生 存 率 が 低 下 す

る こと

を報

告

し てい る

。

本 研 究 に おいて は

120mW

／cm2

強 度

に お い て も

95

％ 以 上の

生 存 率 を確 認

、

し てい る が

，

安 全 性

の

面

を

考

慮 す

る と 我々が 用い た

120mW

／

cm2

強 度 周 辺 を上

限

と

す

べ き か も し れ ない

。

これ らの推 論 を 証 明 するには さ ら に 強い

LIPUS

強 度 を 用 いた 研

究

が 必

要

で あ る が

，

LIPUS

装 置の限 界 に よ り

本

研

究

では

実証

で

き

な かっ た

。

　

興 味 深

い こと に

，100pg

／

m1

濃 度

の

IL−

1β

で

炎 症 症 状

を 惹 起 し た 状 態の方 が

，IL−1

β

を 添

加

し ない

状 態

よ り

も

LIPUS

に よ る

MMPJ3

　mRNA 発 現

抑 制 効

果 が 顕

著

で

あ

っ た。 こ の こ と は

，

LIPUS

が

骨 折 治 療

に おいて は

有

効

で

あ

る

24

）

が

，

骨 粗 鬆 症

の よ

う な傷 害 性

で は

な

い

病

態

で は

骨 密 度

の

増 加

は

認

め られなかっ た とい

う報 告

25

）と

同様 な結 果

と

考 え

ら れる。 つ ま

り

，

詳細

な

機 序

は あ き ら かでは

な

いが

，

超 音 波

に よ る

機

械 的 刺 激 は 傷

害

さ れ た

，

も

し

く

は

炎 症 関節

において

有 効

であ る と

考 え

ら れ る

。

さ

ら

に

，

1000pg

／ml

濃 度

の

IL

−

1

_β

を

添 加

し た

条 件

に おい

低 出 力 超 音 波パ ル ス療 法が関節 軟 骨 代 謝に与 える即 時 的影 響

311

て は

LIPUS

刺

激によ る

MMP13

　mRNA 発 現 抑 制 効 果 が

認

め ら れ な

く

な っ たこ と よ

り

，

LIPUS

刺

激 に よ る

MMP13

　mRNA

発 現 抑 制 効 果

は

IL1

_{β 濃}

度に

影 響

を

受

ける こと が 推

察

さ れ る

。一

定 し た 見 解 は 得 ら れていない が

，

OA

患 者

の

膝 関 節 内

IL

−

1β

濃 度

は

数

pg

〜

数

十

pg

／ ml と

報 告

さ れ てお

り

26

）

，

こ れ は

今

回

我

々が 用 い た

100pg

／ml

濃 度

よ

り低

い た め

，

　

LIPUS

は

OA

患

者

に対

し

て

MMP13

　mRNA

発 現 抑 制 効 果

を

発 揮

で

き

る

可 能 性

が あると

考 え

ら れ る。

　

主

要

関

節 軟 骨 基 質 成 分

で

あ

る

Col2

や

ACAN

に

対 す

る

LIPUS

刺 激

の

効 果

につ いてい

く

つ

か 報 告 が な さ れ

て い る が

，

議 論

の

余

地 が ある

、

多 く

は

，

LIPUS

刺 激

は

Col2

や

ACAN

の

生 合 成 を促 進

させ ると

報 告

し ている が

15

−

20

）

，

以 下の問 題

点

が

指 摘

さ れ てい る。

（

1

） 幼 弱 な個 体

か

ら採

取 し た 細 胞 や 軟 骨 細 胞 様 細 胞 株 を 用い てい る

（

2

）

単 層

培 養 条 件

下 で あ る

（

3

）

超

音

波 伝 達

物

質

と して カ ッ プ リ ング ゲルを

使

用 し てい る

 

rnRNA レベ ル に おい て

も

数

凵

問

の

刺

激で は 統 計 学 的に有 意 な 変 化 が 得 られてお ら

ず

，

長 期 間

の

刺 激

が 必

要

であ るこ と な ど で あ る

。

特 に

超 音 波 伝 達 物 質

と して カッ プ リング ゲルを

使

用

す

る と無

視

で

き

ない

程 度

の

温 度

上

昇

が

認

め ら れると 報 告 さ れてお

り

27

）

，

我

々

_も

30mW

／cm2

強 度

で

20

分 間 刺 激

し た

場 合

に

1

〜

2

℃ の

温 度

上

昇

を

確 認

して い る

。

温 度

上

昇

は

関

節 軟 骨 基 質 成 分

生

合 成

を

促 進 す

る ため

28

〕

，

得

ら れ た

結

果 が

LIPUS

の

機 械 的刺 激

によ る

影 響

か

，

温 度

上

昇

によ る

影 響

か

判 別

が

困 難

と

な

る

。

生

体

に

対

して

LIPUS

によ る 温 度 上

昇

はほ と ん ど生 じ ないた め

，

温 度 変 化

に よ る

影

響

を 排 除 す る 必 要 が あ る。 以 上の こと

を考 慮

し

，

本 研 究

に おいては

LIPUS

刺 激 を温 度 制 御 さ れ

た

潅 流

シ ス テ ム 下 で 行

う

こ と で培

養

皿

内

の 温

度

上

昇

を

排 除

し

，

そ し て

12

週

齢

とい

う成 熟

し た ラッ ト

膝 関 節 由 来軟 骨 細 胞 を用

い て

，

即

時

的 な

mRNA

発 現 解 析 を行

っ た

。

そ

の

結 果

，

IL−1

_β

を 添 加 し ない

条 件

において は

LIPUS

刺 激

に よ

り

Col2

　_{mRNA の}わ

ず

か な

発

現

尤 進

が

認

め ら れ

た

_。 し か し な が ら

，

IL

−

1

_{β 添 加 条 件}

下では

LIPUS

刺 激

に よ

り

Col2

mRNA は

抑 制

さ れ るこ とが 示 唆 さ れ

，

　

A

σ

AN

に関 して も

同様

な

結 果

と なっ た

。

こ の

結

果 は

，

1

レ

1

β

存 在 時

に は

LIPUS

刺

激

は

Col2

や

A

（）

AN

の mRNA

発 現 を 直接 的

に

抑 制 す

る

，

あ

るい は

IL−1

_β

自体

が そ れ らの

抑 制作

用

を有

す

る

29

〕た め

LIPUS

刺 激 は

IL−1

_β

に よ る （）ol2

・

ACAN

抑 制 作

用 を

促

進 さ せ る 可

能 性

を 示

唆

してい る と

考 え

られ る。

別

の

視 点

か ら

考 察 す

る と

，OA

の

病

態 が 初 期の

段

階 で は

，

関節 軟 骨 修 復 作 用

と し て σo‘

2mRNA

発 現 が

亢 進

す

る こ とが

報 告

さ れて お

り

30

）

，

Ool2

　mRNA

発

現の

低

下

は

修 復

の

必 要 性

が

低 下

し た た め とい

_う

ポ ジテ ィブ な

解

釈 も可 能

で

あ

る

が

，

今 後

よ

り詳 細

な

検 討

が 必

要

で あ る

。

　

本

研

究

の限

界

は

，

限

ら れた

LIPUS

刺

激

条

件に よ る

影

響

の みの

結 果

で

あ

るこ と や

，

MMP13

，

　

Col2

と

ACAI

＞ の mRNA 発 現 にの み 着 目 し た 研 究で あ るこ とで あ る

。

臨

床

応 用のた め に は

，

タンパ ク レベ ル での

解

析

や

他

の

OA

関 連 因 子に対 す る

LIPUS

の

影 響

を

検

討 す る 必 要 が あ る

。

ま た

，

培 養 軟 骨 細 胞 に お け る 結 果 で あ り

，

生 体 に

対

し て

LIPUS

刺

激

を し た 結 果 を

得

ていない こ と

も

限 界 であ る

。

生

体

においては

膝

関

節

に

30mW

／cm2 強

度

の

超

音 波で刺 激 して も

，

組 織レ ベ ル では

10mWfcm2

強 度 に

減 衰

して いる との

報 告

も あ る

31

＞

。

し た がっ て こ れ ら を

検 討

し た

結 果

を 基に

，

人

体

へ の

LIPUS

の

有

用 性につ い てあ き ら か に してい く 必 要 が ある

。

ま た

，

LIPUS

に よ る

MMP13

　mRNA の

抑 制 作 用 機 序

につい て

今 後 解 明

し てい

く

必

要

が

あ

る

。

結

論

　

LIPUS

は

軟 骨 破 壊

因

子

で

あ

る

MMP13

　mRNA

発 現

を

強度 依 存 性

に

抑 制 す

る ことに よ る

，

関 節 軟 骨 保 護 作 用

を

有 す

る 可

能 性

が

示 唆

さ れ た。

LIPUS

は

す

で に

骨 折 治 療

に おいて

臨床

応 用 さ れてお り

，

患 者 自身

で

簡 単

に

安 全

に 使 用で きる た め

，OA

に

対 す

る日

常 的

な

物

理

療 法

と

成 り

得

る 可

能性 を秘

め てい る

と考 え

ら れ る。

謝 辞

：

_{本 研 究}

の

一

_部

は

科

学 研 究

費 補助 金

（

挑

戦 的

萌

芽 研

究

課

題

番

号

22650129

）

，

帝

人フ ァ

ー

マ

株 式 会社

お よ

び

古

野 電 気

株

式 会 社 か らの支 援 を 受 けて実 施 さ れ た

。

文 　 　献

1

）

Hunziker

　

EB

：

ArticuLar

　car田age　repa 三r：

Basic

　science

　 and 　clinical 　_progress

．

　

A

　review 　of　

the

　current 　status 　and

　 prospects

．

　

Osteoarthritis

　

Cartilage

．

2002

；

10

二

432

−

463

．

2

）

Fransen

　

M

，

　

Nairn

　

L

，

　et α

1

．

：

Physical

　activity 　

for

　 esteoarthritis 　management ：arandomized 　controlled

　 clinical　trial　evaluating 　

hydrotherapy

　or　

Tai

　

Chi

　classes

．

　

Arthritis

　

Rheuln

，

2007

；

57

：

407

−

414

．

3

）

Thomas

　

KS

，

　

Muir

　

KR

，

　et α

1

、

：

Home

　

based

　exercisc

　

programme

　

for

　

knee

　

pain

　and 　

knec

　osteoarthri 匸

is

：

　 randomised 　contrGUed 　

trial

．

　

BMJ

．

2002

_；

325

：

752

−

755

．

4

）

Kim

　

HK

，

　

Moran

　

ME

，

　et　al

．

：

The

　

_potential

　

for

　regeneration

　 of　articu 且ar　cartilage 

ill



defects

created 

by

chondral 　 shaving 　and 　subchondral 　abrasion

，

　

An

　cxperimental

　

investigation

　

in

　rabbits

．

　

J

　

Bone

　

Joint

　

Surg

　

Am

．

1991

；

73A

； 　

1301

−

1315

．

5

）

Fujisawa

　

T

，

　

Hattori

　

T

．

　et α

1

．

：

Cyclic

　mechanical

　 stress 　

induces

　extracellular 　matrix 　

degradation

　

in

　

cultured 　chondrocytes 　via 　gene 　expression 〔｝

f

　matrix

　

metalloproteinases 　and　

interleukin

−

1

．

　

J

　

Biochem

．

1999

；

125

：

　

966

−

975

．

6

）

Leong

　

DJ

，

　

Gu

　

XI

，

　et 　al

．

：

Matrix

　metalloproteinase

−

3

　

in

　

articu且ar　cartilage 　

is

　upregulated 　

by

　

joint

　

immobilization

　 and 　suppressed 　

by

　

_passivc

　

joint

　motion

．

　

Matrix

　

Bio1

．

　

2010

；

29

；

420

−

426

．

7

）

Smith

　

RL

，

　

Lindsey

　

DP

，

　et α

1

．

：

Effects

　of　

intermittent

　

hydrostatic

　

_pressure

　and 　

BMP

−

20n

　osteoarthritic 　

human

　

chondrocyte 　metabolism 　

in

　vitro

．

　

J

　

Orthop

　

Res

，

2011

；

29

：

　

361

−

368

．

8

）

Sun

　

HB

，

　

Yokota

　

H

：

Reduction

　of　cytokine

−

induccd

　 expression 　and 　activity 　of　

M

｝

ゾ

エ

P

−

l

　and　

MMP

−

131

〕y

312

mpefii･fte

mechanical strain

in

MH7A

rheumatoid svnevial cells,

Matrix

BioL

2002;

21i

263-270.

9)

Torzilli

PA,

Bhargava

M,

et al,/

Meehanical

load

inhibits

IL-1

induced

matrix

degradation

in

articular cartilage,

Osteoarthritis

Cartilage.

2010;

18:

97-105.

10)

Trindade

MC,

Shida

_J,

et al:

Intermittent

hydrostatic

pressure

inhibits

matrix metalloproteinase and

infiammatory

mediator release

frem

human

osteoarthrit{c chondrocytes

in

vitro,

Osteoarthritis

Cartitage.

2004;

12/

729-735.

11)

Khanna

A,

Nelmes

RT,

et al,:

The

effects of

LIPUS

on

soft-tissue

healing:

areview of

literature,

Br

Med

Bull.

2009]

89,

169-182.

12)

Vaughan

NM,

Grainger

J,

etat./

The

potentiat

of

pulsed

low

intensity

ultrasound

to

stimulate chendrocytes matrix synthesis

in

agarose and menolaycr culrures.

Med

Biol

Eng

Cornput,

2010:

48:

1215-1222.

13)

Heckman

_JD,

Ryaby

_JP,

et al,:

Aceeteration

of

tibial

fracture-healing

by

non-invasive,

low-intensity

pulsed

ultrasound.

J

Bone

Joint

Surg

Am.

1994;

76:

26-34.

14)

Watanabe

Y,

Matsushita

T,

etaZ.:

Ultrasound

for

fracture

healing/

current evidence.

J

Orthop

Trauma.

20]O;

24:

S56-S61.

15)

Korstjens

CM,

van

der

Rijt

RII,

et al:

Low-intensity

pulsed

uttrasound affects

human

articular chondrocytes

in

vitro,

rvTe.d

Biol

Eng

Comput.

2008:

46/

1263-1270.

16)

Min

BH,

Woo

JI,

et al:

Effects

of

low-intensity

uttrasound

(LIUS}

stimulation on

human

cartilage explants.

Seand

J

RheumatoL

2006;

35:

305-311.

17)

Mukai

S,

Ito

H,

et al:

Transforming

growth

factor-betal

mediates

the

effects ef

low-intensity

_pu]sed

ultrasound

in

chondrocytes.

Ultrasound

)(ed

BioL

2005;

31:

1713-1721,

18)

Naito

K,

Watari

T,

etal,:

Low-intensity

pulsed

uttrasound

(LIPUS)

increases

the

articular cartilage

type

II

collagen

in

a rat osteoarthritis modeL

_J

Orthop

Res.

2010;

28:

361-369.

19)

Parvizi

J,

Wu

CC,

et al,:

Low-intensity

ultrasound

stimulates proteoglycan synthesis

in

rat chondrocytes

by

increasing

aggreean

gene

expression.

_J

Orthop

Res.

I999;

17i

488-494.

20)

Zhang

ZJ,

Huckle

J,

et al.:

The

effects of

pulsed

lew-intensity

ultrasound on chondrocyte viabiliry,

as

39

tsng

5

e

21)

22)

23)

24)

25)

26)

27)

28)

29)

30)

31)

proliferation,

gene expression and matrix

_production.

Ultrasound

Med

Biol,

2003;

29:

l645-l651.

Mitchell

PG,

Magna

HA,

et al,:

Cloning,

expression, and

type

II

eotlagenolytic activity of matrix

metalloproteinase-13

from

human

osteoarthritic cartilage,

J

Ctin

Invest.

1996;

_97I

_761-768.

Billinghurst

RC,

Dahlberg

L,

et al:

Enhanced

cleavage of

type

II

collagen

by

collagenases

in

osteearthritic articular

cartilage.J

CIin

Invest.

1997;

99:

1534-1545,

Leong

DJ,

Li

YH,

etal./

Physiological

loacling

of

joints

prevcnts

cartilage

degradation

through

CITED2.

FASEB

J.

2011:

25:

182-191,

Azuma

Y,

Ito

M,

etal./

Low-inlensity

pulsed

ultrasound accelerates rat

femoral

fracture

healing

by

acting on

the

various cellular rcactions

in

the

fracture

callus.

J

Bone

Miner

Res.

2001:

16/

671-680.

Leung

KS,

Lee

WS,

etal:

Lack

ofeficacy of

low-intensity

pulsed

ultrasound on

prevention

of postmenopausal

bone

loss

evaluated at

the

distal

radius

in

o]der

Chinese

women.

CIin

Orthop.

2004:

234-240.

Rutgers

M,

Saris

DB,

et al,:

Cytokine

profile

of autoiogous conditioned serum

fer

treatment

ofosteoarthritis,

in

vitro

effects on cartilage metabolism and

intra-articular

levels

after

injection.

Arthritis

Res

Ther.

2010;

12:

Rl14.

Park

K,

Hoffmeister

B,

et al:

Therapeutic

ultrasound effects on

interteukin-lbeta

stimulated cartilage construct

in

vitro,

Ultrasound

Med

BioL

2e07;

33:

286-295.

Tonomura

H,

Takahashi

KA,

et al.:

Effects

of

heat

stimutation via microwave applicator on cartilage matrix

gene

and

IISP70

expression

in

the

rabbit

knee

joint.

J

Orthop

Res.

2e08;

26:

_34-41.

Goldring

SR,

Goldring

MB:

The

role of cytokines

in

cartilage matrix

degeneration

in

osteoarthritis.

Clin

Orthop

Relat

Res.

2004:

S27-S36.

Poole

AR,

_Guilak

_F,

etal./

Osteoarthritis/

Diagnosis

and medicaVsurgical management.

4th

ed.

In:

Moskowitz

RW,

Altman

RW,

et al.

(eds),

Lippincott

Williams

&

Wilkins,

Philadelphia,

2007,

_pp27-49.

White

D,

Evans

JA,

etal:

Can

ultrasound

propagate

in

the

joint

space of a

human

knee?

Ultrasound

Med

BioL

2007:

33,

1104-1111.

低 出 力超

．

音

．

波パ ル ス療 法が関 節

．

軟 骨代 謝に与 える即 時 的 影 響

313

〈

Abstract ＞

Immediate

　

Effect

　

of

　

Low

・

intensity

　

P

皿

sed

　

Ultraso

皿

d

　

on

　

C

眦

ilage

　

Metabolism

：

　　　　　　

AStudy

　

Used

　

Dif

_艶ren 樋ntensities

Akira

　

ITO

，

　

PT

，

　

Shoki

　

YAMAGUCHI

，

　

PT

，

　

Hiroshi

　

KUROK1

，

　

PT

，

　

PhD

Motor

　

Function

　

Analysis

，　

Hum

αn　

Health

　

Scienees

，　

Gr

α

duate

　

School

　

ofMedi

伽 e

／

fyOto

〔砺 uers

吻

Tomoki

　

AOYAMA

，

　

MD

，

　

PhD

De

ひe

_ゆ

ment 　and 　

Reh

α

bilit

α

tion

　of　

Motor

　

Functi

侃

，

　

Hum

αn　

Health

　

Sciences

，

　

Gr

α

duate

　

Sehool

　ofMedi

−

cine _，

_絢

0‘O　

University

Haruhiko

　

AK

工

YAMA ，

　

MD ，

　

PhD

De

ρα

rtment

　of　

Ortho

_ραedic 　

Surget

_）｛

，

　

Gr

α

duate

　

School

　ofMedicine

，

　

Kyoto

　

University

Purpose

：

The

　

purpose

　of　

this

　study 　was 　

to

　

investigate

　

the

　

immediate

　

e

_麁

ct

　

of

　

low

−

intensity

　

pulsed

ultrasound （

LIPUS

）

used 　at　several 　

intensities

　on　chondrocyte 　metabolism 　

by

　

gene

　expressi 〔）n　analysis

．

Methods

：

Chondrocytes

　

were

　

isolated

　

from

　

the

　

knee

　

joint

　

of

　

12−

week

−

old

　

Wistar

　

rat

．

_玉

n

　

order

　

to

induce

　

osteoarthritis

（

OA

）

−like

　

condition

　

experimentatly

，

　

interleukin

−1

β

（

IL−1

β

）

of

　

O

　

pg

〆

m1

，100

　

pg

／

ml

　

and

　

1000

　

pg

_／

ml

　

concentration

　was 　

added

　

to

　

the

　

isolated

　

chondrocytes

．

　

Then

　

the

　

chondrocytes

were 　stimulated 　

for

　

20

　min 　

by

　

LIPUS

　of 　

O，7．

5，30

　and 　

120

　mW ／cm2 　

intensity

．

　

After

　stimulation

，

　

_gene

expression 　analysis 　was 　conducted

．

Resultsl

　

Matrix

　metalloproteinase

_（

MMI

）

）

−

13

　mRNA 　expression

，

　articular 　cartilage 　

degeneration

factor

，

　

induced

　

by

　

IL

−1

_β

at　a　concentration 　of　

lOO

　

pg

／ml 　was 　

inhibited

　

in

　an　

LIPUS

　

intensity

−

dependent

　manner

，

　

Type

　

2

　collagen 　and 　aggrecan 　mRNA 　expression

，

　main 　articular 　cartllage 　matrix component

，

　showed 　

the

　

inhibiting

　

tendency

　

by

　

LIPUS

　stimuli

，

Conclusions

：

Our

　results 　suggest 　

that

　

LIPUS

　may 　

potentially

　

protect

　articular 　cartilage 　

by

　

inhibiting