関節固定がラットヒラメ筋の筋内膜コラーゲン線維網の構築におよぼす影響

理学 療 法学 　 第

24

巻 第1号 　

23〜30

頁 （

1997

年 ）

報 　 　告

関節

固定

が

ラ

ッ

ト

ヒ

ラ メ

筋

の

筋

内膜

コ

ラ

ー

ゲ

ン

　　　　　　

線 維 網

の

_{構 築}

に

お

よ

ぼ

す

影

響

＊

沖

田



実

1）

　

吉 村 俊 朗

2）

　

田

原 弘 幸

1）

加 藤 克 知

1）

　　　　

中 野 裕 之

1）

井

口

　

茂

1）

中 野 治 郎

3） 要

旨

　 本 研 究は， 関 節 固定によ るラッ ト ヒ ラメ筋の 筋 内 膜コ ラ

ー

ゲ ン線 維 網の構 築へ の 影 響を検 索し

，

短

縮筋

の弾

性

低 下の _{要 因}を検

討

し た。 実 験 動

物

は ウ イス タ

ー

系

雄

ラッ ト

5

匹で

，

右 足 部を

4

週 間ギプス 固 定し

，

ヒラ メ筋の_{筋 内 膜}コ ラ

ー

ゲン 線 維 網を走 査 電 子 顕 微 鏡で 検 鏡 した。 また

，

筋 縦 断面を光 学お よ び透 過 電 子 顕 微 鏡で検 鏡 し た。 固 定 側の筋 内膜コ ラ

ー

ゲ ン

細線維

は

有

意に肥

大

し

，

その

_構

築は筋

線維長軸

に

対

して

横

走 してい た。 さ らに， 固

定

側の 筋 節 長は有 意に短縮 してい た。 こ の こ と か ら， 短縮 筋の弾 性 低 下に は筋 内 膜コ ラ

ー

ゲン細 線 維 の分 了 問 架 橋 結 合に加え て

，

そ の構 築 的変 化が影 響して い る こと が示 唆された。 キ

ー

ワ

ー

ド　 関 節 固定

，

弾 性

，

コ ラ

ー

ゲ ン線 維 網 は じ め に 　 骨 格 筋を構 成 して い る個々 の筋 線 維は

，

繊 細な 結 合 組

織

である筋 内 膜で 囲ま れ

，

これ ら は集 合し て

筋束

をっ くっ てい る

。

筋 束は疎 性の 膠 原 性

結合

’

_{The 　Effect　of　Immobilization 　on　Collagen　Fibrillar　Ar}

₋

　 rangements 　in　the　 Endomysium　Qf　the　Rat　Soleus

　 Musc ［e

1） 長崎大学 医療技術短期大学 部理学 療 法 学 科 　 〔〒852長 崎 県 長 崎 市 坂 本1

−

7

−

1）

　 Minoru　Okita

，

　RPT

，

　Hiroyuki　Tahara

，

　RPT

．

　Katsutemo

　 Kato

，

　Ph

．

　D

．

，

　Hiroyuki　Nakano

，

　RPT

，

　Shigeru　Inokuchi

，

　 RPT ：Department　of　Physical　Therapy

，

　SchoQI　of　Allied

　 Medical　Sciences

，

　Nagasaki　University 2） 長 崎 大学 医 療 技術 短 期 大学部 作 業 療 法 学 科

’

_TQshire

　Yoshimura

，

　MD ：Departrnent　of　OceupatiQnal

　 Therapy

，

　SchQol　of　Allied　Medical　Sciences

，

　Nagasaki

　 Urユi▽ersity

3）長 崎 北病 院理学診 療 科

　 Jiro　Nakano

，

　RPT ：Department　of　PhySical　Therapy

，

　 Nagasaki　Kita　Hospita1

　 〔受 付口 1996年6月10 日／受理口 1996年11月30口） 組

織

で あ る

筋

周

膜

によっ て囲ま れ

，筋

全体は最 外 側を密な結 合 組 織 鞘で ある筋 上 膜で覆 わ れて い る1）。 この よ うに骨 格 筋 内に も他の組 織 器 官と同 様に

_結合

組 織が多く

含

ま れて お り， その 主

要構成

成 分はコ _ラ

ー

_ゲ ンで あ る

。

コ _ラ

ー

_ゲン は

棒状

の

_線

維 性タン パ ク質で

，

分 子 内

，

分 子 間は共 有 結 合に よ る架 橋が形 成 され

，

線 維の強さに影 響 して い る2） 。 また

，

骨 格 筋 内のコ ラ

ー

ゲ ン線 維は

個

々の 筋 線 維や

筋朿

を

_強

_固に

結

びっ _けるだ けでな く

，

収

縮 ・弾性 ・

粘 性な ど

骨格筋

の力 学

的特

性に も深 く 関 連してい る3）4） 。

Kovanen

ら 5）_{に よれ ば}

_，

遅 筋 は速 筋に比べ ヒ ドロ キ シ プ ロ _リン

含

量が

多

く， 筋 周 膜と筋 内膜 も厚い構 造で

，

遅筋の抗 重力筋と し ての姿 勢 調 節などの 機 能に は

筋線維

だ けでな く， コ ラ

ー

ゲ ン線維が携わっ てい る と報 告 してい る_。 し た がっ て

，

コ ラ

ー

ゲン

線維

か ら なる それぞ れの 筋 膜は筋 組 織と して の機 能 維 持の ための物理的 構 築を築い てい る とい えよ う。

24 理学 療 法 学 　第

24

巻 第

1

号

　

ところで， 臨 床では長 期 間の

臥床

や ギ プス

・

_装

具 固 定などにより皮 膚 や 筋な どの_{軟 部 組 織}の _{弾 性} が

_低

下 し

，

関 節 拘

縮

に至る場 合が多い。 関 節 拘 縮 の _{発 生 機 序}や原 因にっ いて は

，

これまで _様々な見 解が示さ れ6］0）

_，特

_に

_{軟部組織内}

_のコ _ラ

ー

_ゲ ン

_線

維の分 子 間 架 橋 結 合が組 織の弾 性に影 響 する と考 え ら れて い る8

−

1の。

一

方，

前 述の よ うにコ ラ

ー

ゲ ン_{線 維}か ら な る筋 膜は， 筋 組 織と して の機 能 維 持 に極めて 重 要であり

， Borg

ら3）_は 骨 格 筋 の弾 性 要 素は， 筋

線維

を

取

り巻く

筋

内

膜

の コ ラ

ー

_ゲ ン

_線

維 網の

_構

_築に深 く関 連す る と

報

告してい る。 ま た，

J6zsa

ら11）_は

_，

関 節 固 定が骨 格

筋内

の

結合組織

に およ ぼす 影 響 を 検 討し

，

結 合 組 織の量 的 変 化だ け で な く， その

構築

上の

変化

を

指摘

して い る。 し た がっ て_， 臨 床 上た び た び遭 遇す る短

縮筋

におい て は

，

筋 内 膜コ ラ

ー

ゲ ン_{線 維 網}の構 築上の_{変 化}が 生 起し

，

こ れ が弾 性 低 下の 要 因になっ て い るとも考 え ら れ る。 しか し な が らこれ まで

，

短

縮筋

の

筋

内 膜コ ラ

ー

ゲン_{線 維 網}の構 築を検 索し た報 告は ほと ん ど み あ た らな い。

　

そこ で， 今 同わ れ わ れ は， 関

節

固

定

がラ ッ トヒ ラ メ筋の筋 内 膜コ ラ

ー

ゲン_{線 維 網}の構 築におよぼ す影

響

を

_形

態

学

的に

_検索

し_， 短

縮筋

の

_弾

性の低 下 の

_要

_因を

検討

し たの で報 告す る。 対

象

と方 法

　

実 験 動

物

には

18

〜

22

週 齢 （平 均

19

．

6

週 齢 ）

，

体重

350

〜

460g

（平 均

398

．

Og

）の ウイス タ

ー

系 雄ラ ッ ト

5

匹を用い た。 ラッ トの 石 後 肢は足

部

を完 全 底 屈 位で _{前 足 部}か ら膝 関 節 上 部まで ギ プス 固 定し

（

以下， 固 定 側と略 す ）

，

足 趾 は浮 腫の発 生を確 認 する た めに露 出さ せ た。 ま た， 左

後肢

は 無 処 置のま まで対 照と した （以 下， 非 固 定 側と略 す）。 ラッ トは ギプス固 定 後 も前 肢 と 左後 肢で飼

育

ゲ

ー

ジ内を移 動で き， 水と餌は

目

山に

摂取

さ せ た。 さ らに

，

ギ プス の 緩み や浮 腫の発 生 を 確 認し た際には適

時

ギ プスを巻き か え

，

4

週 間

継 続

して ギ プス_{固 定}した。 な お， 今 回の 実 験は長 崎 大 学 医 学 部 附

属

動 物 実 験 施 設を使 用 し

，

長 崎 大 学にお け る動 物 実 験 指 針12 ）に従い行っ た。

　

ギ プス

_固定終

_了

_後

は， X

一

_テル

_麻

_{酔 下で}

_両側

_ヒ ラメ_筋を採 取し た。 採 取し た ヒ ラメ筋は， 滑 車を 介して

4g

重 錘で

伸張

し

， 伸張

し た

状態

のま ま

3

％グル タ

ー

ル ア ル デ ヒ ド （

0

．

IM

カ コ ジル _{酸 緩}

衝液

，

pH

　

7

．

4

）

に

4

℃で

1

「］

浸漬

し，

組織固

定 し た。 固 定し たヒ ラ メ筋は筋 腹 中

央部付

近で

2

っ に分 割 し

，一

部は走 査 電 子顕 微 鏡に よる検

索

に

，

他の

一

部は光 学 顕 微 鏡お よ び透 過 電 子 顕 微 鏡によ る検 索に供し た。

1

．

走 査 電

子顕微

鏡によ る検

索

　

筋を約

3mm

角

に

細切

し

，

　

Ohtani

ら13）_の 細 胞 消 化 法に準じ

10

％ 水 酸 化ナ ト リウム _{溶 液}に室 温 （

約

25

〜

27

℃

）

で約

10

日

間浸漬

し た。 そ して，

帯

白色透 明に なる まで

蒸

留 水で洗 滌し， コ ラ

ー

_ゲ ン_{線 維}の み か ら なる

構造物

と した。 そ の 後は，

1

％タンニ _ン酸 溶 液

，

1

％_四酸 化オ_ス ミ ウム _{に よ} る

導

電

染色

を 施し， 工 タノ

ー

_ル

_系列

_{に て}

_{脱水， t}

ブチル アル コ

ー

ル によ る置 換

，

凍 結 乾 燥

，

金 蒸 着 し

，

筋 内

膜

コ _ラ

ー

_ゲ ン

_線

維 綱 を 走 査 電 子 顕

_微

鏡

（

口

本

電 子

社

JSM

　

35

　

C

／

LaB

　

6

_皿

一

A

， 加 速 電圧

15

kV

）に て検 鏡

・

写 真 撮 影 し た。 図

1

は細 胞 消 化 法を

施

した

_非

固 定 側 ヒ ラ メ筋

横

断 面の

_走

査 電 顕

像

で あ る

。

筋 線 維は溶 解し

，

コ _ラ

ー

_ゲ ン_{線 維}か ら な る

筋

周

膜

，

筋

内

膜

の み が

観察

さ れ た。 ま た，

細胞

消 化に よ り， 筋 内 膜コ ラ

ー

ゲン線 維 網の三次 元 的 構

築

が広 範 かっ 十分に認 め られた。 なお

，

写

真

撮 影に当た っ て は筋 線 維の

長軸方 向

が写 真の左 右 方

向

になる よ うに注 意を

払

っ た_。

検鏡

写 真は

，

印 画 紙に焼 き

付

けた後

，

イ メ

ー

ジス キ ャ ナ

ー

（エ _プソ ン

GT − 9000）

に てパ

ー

ソナル コ ン ピュ

ー

タ （パ ワ

ー

マ ッ キ ン トッ シ ュ

9500

／ユ

32AV

，

ア ッ プル コ ン ピュ

ー

タ

ー

）に取 り込み， 画像 解 析ソ フ ト ウェ

ァ （

NIH

　

image

　ver　

l．

59

）を用い_{， 筋 内膜} コ ラ

ー

ゲ ン_{細 線 維 直径}を

1

筋 当た り

100

本ラ ン ダム に計 測 した。 また

，

筋 線 維の長 軸 方 向は検 鏡 写 真の 左 右

方向

と

一

致

する た め， こ れを基

本軸

にと り

画像

解 析ソフ ト ウェ アの 角 度 測 定ッ

ー

ル を用い て基本 軸とコ ラ

ー

ゲン細 線 維 走 行 との なす 角 度 を 時 計 回り方 向に

0°〜 180°

の範 囲で _{算 出} し た。 そ して

，

関 節 固 定 がラッ ト ヒラメ筋の筋 内膜コ ラ

ー

ゲン線 維 網の構 築におよぼす影 響

25

筋 線維は溶 解し

，

　 　 図 1 細胞消化し た筋横 断面の走 査 電顕像 コ ラ

ー

ゲン_{線 維}か ら な る筋周膜 （A）

，

筋内膜 （B）が観察さ れ る

，

Bar　

＝

　50　_pa　m

．

　 　　 　 　 　　 　 　　 　 　 図

2

　筋 内膜コラ

ー

ゲン線維_網の走 査電顕 像 写真左 が 非 固 定 側

CA

）

，

右が固 定 側 （B）

，

写真の左右 方 向は筋 線 維の長 軸 方 向を示す

、

　Bar

＝

1μm

．

固 定 側 （B）で はコ ラ

ー

ゲン_細線維 が 肥 大 し

，

コ _ラ

ー

_ゲン線 維 網の構 築は， 筋線維 長 軸に対して横 走 する線 維 が 多 く観 察 され る

．

この方 法を用いて筋 内 膜コ ラ

ー

ゲ ン線 維

網

の

_構

_築 の定 量 化を試み た。

2．

光 学 顕 微 鏡および透過電 子

顕微

鏡に よる

検索

　筋を約

1mm

角に細 切 りし

，

再 度

3

％ グル タ

ー

ル ァ ル デヒ ド （

0

．

1M

カ コ _ジル_{酸 緩}

_衝

_液，　

pH

　

7

．

4

）

で前 固 定し た。 充

分

に洗

驟

し た

後

は

1

％四酸

化

オ ス ミ ウム _で

1

_時

_{間 後 固}

_定

_し ， エ タノ

ー

_ル

_系

_{列に て} 脱

水

後， エ ポ ン に包 埋 し た。 包 埋 し た試 料 は

1

μm 厚の縦

断切片

を作

成

し，

0

．

1

％ トル イ ジン

26

理 学 療 法 学 　 第

24

巻 第

1

号 ブル

ー

で染 色 後

，

光 学 顕 微 鏡で検 鏡 した。 さ らに ウル ト ラ ミ ク ロ _ト

ー

ム _（

Leica

_社

REICHERT

SUPERNOVA

）を用い て超 薄 切 片を作 成 し

，

ウ ラニ

ー

ルと鉛の 二重 染 色を施し

，

透 過 電 子 顕 微 鏡

（

R

本

電 子

社

JEM

．

−

1200

　

EX

　

ll

， 加 速 電

1

．

_ll

　

80

　

kV

_） で検 鏡

・

写 真 撮 影 し た。 定 量 的検 索と しては， 前 述の画 像 解 析ソ フ ト ウ＝ ア を用い て筋

節

長を

1 筋

当た り

200

筋 節ラ ン _ダム に_{計 測}した。

3

．

統 計 処理 　コ ラ

ー

ゲ ン_{細 線 維 直 径 お}よび筋 節 長の検 定に は

対

応の な い

Student

の

t

_検定

_，

_{筋線維長軸}

とコ ラ

ー

ゲ ン細 線 維の なす 角 度の_{検 定}にはカイ

2

乗 検 定を 用 い

，

有 意 水 準は

5

％未 満と し た。 ％ 302520151050O 　 　le　 20　30　40　 50　60　 70　80　90　 nm 　 　 図

3

　 筋 内膜コ ラ

ー

ゲン_{細 線 維}の直 径 分 布 非 固 定 側は 20

〜

4Gnm 付 近に多く分 布 する が

，

固 定 側は 30

〜

50nm に多く分布して い る

．

平 均 直 径は非 固 定 側35

．

0± 9

．

1nm

，

固 定 側42

．

6± IO

．

6　nm で有 意 差が認め られ た （p＜

，

0001）

．

結 果

1

．

筋 内 膜コ _ラ

ー

_ゲ ン_{線 維 網}の _走査電 顕 所見 　 非 固 定 側の _{筋 内 膜}コ ラ

ー

ゲン線 維 網は，

一

_部 ， 筋 線 維 長 軸に対して _{横 走 す}る線 維がみ られた が

，

多く は縦 走 する線 維 に よ っ て織 り な さ れて い た （図

2

−

A

）。 これに対し

，

固 定 側で は

，

コ ラ

ー

ゲ ン_{細 線 維}の肥 大が観 察され

，

そ の構 築 も筋 線 維 長

軸

を

横

走す る

線維

が

多

く

観察

さ れ た

（

図

2

．

．

B ）

。

2．

筋 内 膜コ _ラ

ー

_ゲン_{細 線 維}の直 径 分 布

　非

固

定側

， 固

定側

ともに ほ ぼ同様な形

状

を示し たが， 非 固 定 側は

20

〜

40nln

の 問に， 固 定 側は

30

〜 50nm

の問に多 く分 布 して いた。 ま た

，

そ の中 心 も固 定 側は右 方へ 偏 位し

，

平 均 直 径_は非 固 定 側

35

．

0

±

9

．

1

　nm

，

_{固 定 側}

42．

6

±

10

．

6

　nm で

後者

は有 意に肥 大 して い た （図

3

）。 ％ 20 15 10 5 o 固 定側 　

一

つ

一

84） 　

…

日

・

・

32） 0　 20　40　60　80　100　120140160180 単 位 C ＞ 図

4

　筋線 維長軸と筋内膜コ ラ

ー

ゲン細 線維走 行のな 　 　 す 角 度 非固定側は20°

・

−

_50th お よ び150

°

〜

／80

°

に多 く分布し

，

90

°

付近 が少ない 二峰 性の分 布を示 すが

，

固 定 側は50

°〜

130

°

付 近が多い台 形 状の分 布 を示し た

．

ま た

，

90

°

付 近は非固定 側 の_約2_{倍 分 布}して い た

．

表 1 横 走 線 維 数の比 較

3．

筋 線 維

．

長 軸とコ ラ

ー

ゲ ン_{細 線 維 走 行}の なす 角

　 度

　非

固

定側

は

20

°〜

50

°

お よ び

150

°〜

180

°

に多 いが

，

9

ぴ付 近は少な く二峰 性の分 布を示 し た。

一

_方

_，

_{固 定 側は}

50°〜130°

_f

_・

₁

_{近 に多 く}

_，

_特に

₉₀

°

_付 近は非 固 定 側の約

2

倍 分 布 し

，

台 形 状の _{分 布}を示 した （図

4

）

。

そこで

，

50

°〜130“

に分 布 するコ _ラ

ー

ゲ ン_細

_線維

を横 走 線 維と し

，

その_数を比 較し た。 縦走線維数 横 走 線 維 数 非固定 側 （n71232 ） 固 定 側 （n

＝1384

）

一

葛

62 （70

．

0％） 　

748

（

54．

0

％） 　

370

（

30．

0

％）

636

黻 （

46．

0

％） 　 　 　　 　 　　 　 　 　　 　 　　 　 　 　 m憑 ；p〈

．

0001

筋 線 維 艮 軸に

S・

J

す る筋 内 膜コ ラ

ー

ゲン細 線 維 走 行のなす 角 度 を 時 計 回りカ

．

向に0

°・

−

180

°

の範 【井「で算 出し

，

0

°〜

50

°

お よ び 13e

°

〜

1SO

°

に 分布 す るコ ラ

ー

ゲ ン_{細 線 維} を縦走 線 維

，

50

°

〜

工30

°

に分 布 す るコ ラ

ー

ゲン_{細 線 維 を横 走 線 維 と した}

．

X2 検 定の結果

，

固定 側の横 走 線 維 数が 有 意 に 多 か

っ

た （pく

．

0001）

，

関節 固定が ラッ ト ヒラメ筋の筋内膜コ ラ

ー

ゲン線 維 網の構築におよ ぼす影響 27 　 　 　 図

5

筋 線 維 縦 断面の透 過 電 顕 像 写真

lt

が非固定側 〔A）

，

下が固 定側 （B）である

，

　Bar

＝1

μm

．

固 定側 （B）ではミ オ フィ ラ メ ン ト の配 列の乱れ や消 失

，

Z帯の断裂 な ど が み ら れ る （矢 印 ）

．

％ 2520151050 固 定 側

一

〇

一

一

（n

＝

leOO） 非 固 定 側 　 　

・

囗

．

．

（n

＝

100〔レ）

・

_ti

．

囗

’

−

_，

．

囗

．

口 口

．

口 口 o 1000 　　　　1500 　　　　2000 　　　　2500 　　　　3000 　nm 　 　 　 図

6

　筋 節 長の分 布 状 況 非固定 側は 1400

〜

2800nm に多く分 布する が

，

固 定 側は 1100

〜

2700nm に多 く分 布して い る

．

平均 筋節長は非 固 定 側2182

．

9± 224

．

4　nm

，

固 定 側2e59

．

9± 247

．

5nrn

で有 意 差が認め ら れ た （pく

．

　OQO1_）

．

その _{結 果， 非 固 定 側}の _横

_走線維数

は全

体

の

30

％ で あるの に

対

し， 固

定側

で は

46

％と

多

く

，有

意 差が認め られ た （表

1

）。

4．

筋 線 維 縦 断 面の _{透 過 電 顕 所 見} 　 固 定 側に お いて

，

ミ オフ ィ ラ メン トの配列の _乱 れ や消 失

，Z

帯の 断 裂な ど筋 線 維の長 軸 方 向に対 する筋 原 線 維の構 造 上の乱れ が観 察され

，

筋 節 長 も短 縮 して いた （図

5

）。

5

．

筋 節 長の比 較 　 非 固 定 側は

1400 〜

2800nn1

の_間に多 く分 布 す る が

_，固

定 側は

1100 〜 2700nm

の

_間

に多く

，

そ の _中心は固 定 側が左 方へ 偏 位_して い た。 また

，

平 均 筋 節 長は非固定 側

2182

．

9

±

224

．

4

　nm

，

_固定 側

2059

．

9

±

247

．

5nm

で後 者は

有

意に短

縮

して い た （図

6

）。

考

察

　組

織 固 定の

_際

_， 採 取 した筋 を 固 定 液へ 直

接

浸

漬

す る と

筋収縮

を起こし

，筋

内

膜

コ _ラ

ー

_ゲ ン_線

_維

_網 の構 築が改 変す る こ と が知 ら れて いる14） 。 そ こ で本 研 究で はヒ _ラメ筋 を

4g

重 錘で伸 張 し た ま ま 組

織

固 定する こ とで _，

_筋

_{収 縮}に伴うア

ー

チ フ ァ ク トの影 響 を少な くした

。

ま た

，

筋 内 膜コ _ラ

ー

_ゲ ン

線維網

の_{構 築}や筋 節 長を検 索す る

場

合は

，

今回の

方

法の よ うに筋を同

負荷

量に て伸 張さ せ た条

件

を 設 けるこ とが重要で あ ろ う。 とこ ろで， 負 荷量の 設定に は

，

助川の 報 告15）にあ る実 験 的廃用 性 萎 縮 筋の _{平均 最 人 張 力}を参

考

に し

，

これ をラッ トヒ ラ メ筋の断 面 積に換 算 し

，

そ の約

50

％に相 当 す る量と した。 そ の結 果

，

伸 張に伴 う筋 線 維および

28

理学療 法学 　第 24巻第 1号 コ _ラ

ー

_ゲ ン_細

_線維

へ の _{悪 影 響}は認め られ な かっ た。 し か し，

4g

の負 荷 量が ヒ ラ メ筋を十 分に伸 張 さ れるた めに適 当で あっ た か は確認で き ず，

今後

に 課 題を残 した。

　 今

回の

_結

_果か ら， 固 定 側の筋 内 膜コ ラ

ー

ゲン細 線

維

は， 非 固 定 側に比べ て有 意に肥 大 して いた

。

諸 家8

−

1°）_{は関 節 固 定に よ る}

_骨格筋内

_{の コ ラ}

ー

_{ゲ ン}

線

維へ の _{影 響}を 生化 学 的に検 討 し

，

固 定 した骨 格 筋 内のコ ラ

ー

ゲン線 維には分 子 間 架 橋

結

合が生じ る と

_報告

して い る。 また， 骨 格 筋を 短縮 位で固 定 する とコ _ラ

ー

_ゲ ン

線維

_同士 が接近 し合い短縮

・

肥

厚

し

，

コ ラ

ー

ゲ ン分 ｝間に強 固な架 橋 結 合が生じ る と さ れる16）。 加え て

，

藤 井 ら 17）_は コ _ラ

ー

_ゲ ン 分

子問

の

_架橋結合

が形

成

さ れ ることで コ _ラ

ー

_ゲ ン

線維

の

_物

理的

・

化 学 的 安 定 性が増 加 し

，

組 織の硬 さ が増

加

す る と報 告 し てい る。 し た が っ て

，

固

定

側の コ ラ

ー

ゲン細 線 維の 肥 大は

，

先

行

研

究

と同

様

にコ _ラ

ー

_ゲン_{細 線 維 内}に

強固

な分 子 間 架 橋 結 合が 生 じ た

結

果である と礁 測さ れ る。 そ して

，

これ は 短 縮 筋の弾 性 低 下の

_{要 因}

の

．

っ で あ ること を示 唆 して い る。 　 次に， 本 研 究では筋 線 維 長 軸に対 する コ ラ

ー

ゲ ン

細線維走行

の な す角 度を算 出し

，

筋 内 膜コ ラ

ー

ゲン_{線 維 網}の構 築の_{定 吊化 を 試}み た。 その

結果

， 固 定 側は

50q

〜

130

° に

多

く

分布

し， その 数も非 固 定 側に比べ _{統 計 的に有 意で あ り} ， 多 くのコ ラ

ー

ゲ ン_{細 線 維 が筋 線 維 長 軸に対 して横 走 するこ と が示} さ れ た。

骨格筋

の

筋

内

膜

コ ラ

ー

ゲン線 維 網の 構 築 を

検索

し た もの は

Borg

ら3）_{をは じ め}

_，

_{諸 家}13）14）ls） に より報 告さ れて い る。 しか し

，

こ の構 築 を 定 景 化し た もの はなく

，

今 回の分 析 方 法は

有

効な

一

_手

段

で あ る と思わ れ る。 ま た

，

田 ［ ら 14）_の 報 告 に よ れ ば， 筋 内膜コ ラ

ー

_{ゲ ン} 線 維 網の構 築は， 骨 格 筋の _{収 縮 時}は筋 線 維 長 軸に対 して横 走し

，

収 縮 時 と弛 緩 時で 線 維 走 行が異なるとして い る。 っ ま り， これ は骨 格 筋が短 縮 位に お かれた場 合と静 止

長

， あるいは

伸張位

に お か れ た

場合

では

筋内膜

コ ラ

ー

ゲ ン_{細 線 維 走 行}が異な ること を意 味 して い る。 し た がっ て

，

今 回の結 果は ヒ ラ メ筋 を短 縮 位で固 定 す る ことで

，

コ ラ

ー

ゲ ン_{細 線 維 走 行}が改 変 し た と 推 察さ れ

，

こ の状 態 を

4

週 問

続

け る と同 負 荷量 に て伸 張 して も

非

固

定側

ヒ ラ メ

筋

の筋 内膜 コ _ラ

ー

_ゲ ン_{線 維 網}の_{構 築}とは明らか に異な っ てい た_。 さ ら に

，

固 定 側の _{筋 節 長}は非 固 定

側

に比べ

_有

意に 短 縮 し

，

筋 線 維 長 軸 方 向へ の _{弾 性}の_{低 下}が

伺

わ れる。 こ の要 因と して は， 前述 し たコ ラ

ー

ゲン 細 線 維の 強 固な分 子 間 架 橋 結 合の影 響 も考え ら れ る が，

筋

線 維 を取り巻く筋 内

膜

コ ラ

ー

ゲ ン

_線維

_網の構 築が 骨

格筋

の _{弾 性}に深 く関 連 する3）こと か ら横 走 する コ ラ

ー

ゲ ン細 線 維 自体_が

_弾性

_を

_制

_{限す る要 因にな}っ て い る と考え ら れ る。 さ らに， 骨 格 筋を 短縮 位で 固 定 するこ と はこ れ らの悪

循

環を招き

，

弾性 低 下

，

ひい て は関 節 拘 縮の発 生へ と進 展 す_るこ と が

推察

さ れ る。

　

しか し

，

骨 格

筋

の短縮 位 固 定で は ミ オフ ィ ラ メ ン ト の配列の_乱れ や消 失， Z 帯の 断 裂など

筋線維

自休

が

質 的

に変 化 し

，

こ れ ら の所 見は助 川の _報 告15）_{を支 持 する もの で あ} っ た

。

_そ し_て ， この 筋 線

維

の

_質

_的

_変化

は

筋細胞

内におい て 1＋

r

い赤 筋 型 収 縮タンパ _{クが分 解 され}

_，

_{新 たな白筋 型 収 縮タン パ} クが合 成さ れて い る た め であ る と

考

え ら れて い る が 15）

，

明ら か な 見

解

は示さ れて い ない の が現 状 で あ る。 し た がっ て_， 今 後は短 縮 筋における筋 線

維 自

体の_{変 化}の _{要 因}を明らかにするとと もに_， そ の _{変 化} と筋 内 膜コ ラ

ー

_ゲン_{線 維 網}の_構

_築

の

_改変

の 関 連を検 討 する必

要

が あ り， この こと が関 節 拘 縮 の _{機 序}の

_究

_明の

一

助

と なると思 わ れる。 文 献

1

）

Wheater

　

PR ，

　

Burkitt

　HG

，

　et α1

．

：機 能 を 中 心と し 　 た図 説　組 織 学

，

山田英智

・

他 （訳 ）

．

医学 書 院

，

　 東 京

，1988，

pp　7794

．

2

） 中川 喜 直

，

佐 藤 智 明

・

他 ：_{有 気 的}

，

_{無 気 的}トレ

ー

ニ 　 ング が ラ ッ ト腱の コ ラ

ー

ゲン線維に_与え る影 響 休 　 力科 学

37

：100

−108

， 1988

．

3）Borg　TK

，

　Caulfield　

JB

：Morphology 　of　connec

−

　 tive　tissue　

in

　skeletal 　muscle

，

　 Tissue　

Cell

　

12

：

　

197−207，

　

1980．

4）Rowe 　RWD ：Morpho ！ogy 　of　_perimysial　and

　 endomysial 　connective 　tissue　in　skeletal 　rnuscle

．

　 Tissue　Cell　13：

681−690，1980．

5

）

Kovanen

　

V ，

　

Suominen

　H

，

　etαt

．

：

Collagen

　of　slow

　 twitch　and　

fast

　

twitch

　muscLe 　

fibers

　in　different

関 節 固 定がラ ッ ト ヒ ラ メ筋の筋 内 膜コ ラ

ー

ゲン線 維 網の構 築におよぼす影響 29

　 　

52

：235

−242，

1984

，

6

）

Evans

　

EV ，

　

Eggers

　

GWN ，

　et　aJ

．

：Experimental

　 　imrnobilization　and 　remobilization 　of　rat　knee

　 　

joints

．

　

J

　Bone　

Joint

　S1_ユrg　42

−

A ：737

−−

758

，

1960

．

7

） 八 百坂沙 ：_長期_固定によ る膝 関節拘縮の発生 と修復 　 　に関する実 験 的 研 究

．

日整 会 誌

40

：

431−

453

_，　

1966，

8

） 安 藤 徳 彦：関節 拘 縮の発 生 機 序

，

総 合リハ

5

_：1005

−

　 　

1012，

　

1977、

9

）Akeson 　WH _，　Amiel　D_，　et　al

．

：Collagen　cross

−

　 　

linking

　alterations 　

in

　

joint

　contracture ：change

　 　

in

　

the

　reducible cross

・

1inks

　in　periarticular 　 　connective 　tissue　collagen 　after 　nine　weeks 　of

　 　

imrnobilization

，

　

Connect

　

Tissue

　

Res

　

5

：

15−19，

　 　

1977．

10） 須 釜 　 聡

，

立 野 勝 彦

・

他 ：関節 固 定が筋 およ び腱 組 　 　織コ _ラ

ー

_ゲン可 溶 性に及ぼす 影 響

一

ラッ トの筋

・

腱 　 　組織にお け るコ ラ

ー

ゲンの 生化学的分折

一，

理学療 　 　裳去学　23：72

−

79_，　1996

，

11）

J6zsa

　

L

，　

Kannus

　

P，

　et　al

，

：

The

　effect　of　tenotomy

　 　and 　

immobilisat

正on　on　

intrarnuscular

　connective

　 　tissue

，

　

J

　Bone　

Joint

　Surg　

72−

B：293

−

297

，

199

，

　

O．

12） 長 崎 大 学 医学 部 附 属 動 物 実 験 施 設 ：_{動物 実 験 施 設 利}

　 　用の_手引き

，

13

）　

Ohtani

　

O ，

　Ushiki　

T ，

　etal

．

：Collagen 　fibrillar

　 　networks 　as　skeletal　

frameworks

_；Ademonstra

−

　 　tion_{by 　the}cell

・

maceration _〆scanning eAectron

　 　microscope 　method

，

　Arch　Histol　

Cytol

　

51

；

249−

　 　

261，

　

1988．

14

）田 口勇仁， 大 谷　修

・

他：骨 格筋の収縮 ・ 弛 緩に伴 　 　う筋 内 膜コ ラ

ー

ゲン線 維 網 構 築の変 化

一

細 胞 消 化

・

　 　跫 査 電顕法を用い て

一，

医生 物 走査電 顕　17：

110−

　 　

111，

　

1988．

15

） 助 川 卓 行 ：廃 用 性 筋 萎 縮の病 態

一

一

単

一

・

筋 線 維 と微 細 　 　 構 造の _{変 化}にっ い て

一． R

整 会 誌 　

57

：

779−787，

　 　1983

，

16

） Zachazewski 　

JE

：Improving 　Flexibility

．

　 Scul！y

　 　

R

（ed）

，

　

Physical

　

Therapy，

　

Lippincott

　

JB，

　 　Philadelphia，

1989

，　pp　

698−738，

ユ

7

） 藤 井 克 之

，

梶 原 敏 英

・

他 ：_骨

，

_{関 節 軟 骨}の老 化 とコ

　 　ラ

ー

ゲン

．

整形 外 科

32

：

416．

．

424，1981．

正8）Nishimura 　T

，

　Hattori　A

，

θ‘α」

、

：Ultrastructure　of

　 　the　

intramuscular

　connective 　tissue　

in

　

bovine

30

E\tuiil\

eg24asee15･

<Abstract>

The

Effect

of

Immobilization

on

Collagen

Fibrillar

Arrangements

in

the

Endomysium

of

the

Rat

Soleus

Muscle

Minoru

OKITA,

RPT,

Hiroyuki

TAHARA,

RPT,

Katsutomo

KATO,

Ph,

D,

Hiroyuki

NAKANO,

RPT,

Shigeru

INOKUCHI,

RPT

Dopartment

ofPhysical

71heropy,

School

ofAllied

Medical

Sciences,

Ailtgasahi

Uitiversicy

Toshiro

YOSHIMURA,

MD

Dopartment

of

OccuPational

Theropy,

School

_of

Allied

Medical

Sciences,

AJagasalei

University

Jiro

NAKANO,

RPT

DePartment

of

Rhysical

71heropy,

IVIzgasalei

Kita

Hbspital

One

of

the

main

_properties

of skeletal muscles

is

elastic

behaviour,

which

is

related

to

the

intramuscular

collagen

fibrillar

arrangement.

In

_general,

immobilized

muscle shows

decreased

elasticity,

but

it

is

not

known

how

changes

in

elasticity

affect

the

collagen

fibrillar

arrangement.

We

therefore

examined

the

collagen

fibrillar

arrangements

in

_the

_endomysium of

the

soleus muscles after

immobilization

of ankle

joint

of the rat.

Five

male wistar rats

(age

18-22

weeks, weight

350-460g)

were used

in

this

study.

Right

ankle of

the

rat was

immobilized

in

_{planter-flexed}

po-sition using

_plaster

cast.

After

four

weeks,

the

soleus muscles were

biopsied,

Muscles

were stretched with a

4

_g sinker, and

fixed

in

3

%

glutaraldehyde.

According

to

the

cell-maceration method, muscle samples were

imrnersed

in

a

10

%

aqueous solution of sodium

hydroxide,

and

then

rinsed

in

distil!ed

water at room

temperature,

The

specimens were observed using a scanning electron microscope,

Other

muscle samples embedded

in

Epon,

and

blocks

of muscle tissue were sectioned

logitudinally.

The

sections were observed with a

light

microscope and an electron rnicroscope,

As

a result;The collagen

fibrilles

in

the

endomysium after

imrnobilization

were

hypertrophic,

and

the

transverse

component of collagen

fibrilles

was

increased.

The

sarcomere

lengths

after

immobilization

were

decreased.

We

presume

that

hypertrophy

of the collagen

fibrilles

after

immobilization

is

affected

by

interrnolecular

cross-links, and

that

an

increased

transverse component of collagen