関節固定が筋および腱組織コラーゲンの可溶性に及ぼす影響

理学療 法学　第 23巻 第 2号　 72

〜

79 頁 （1996年 ）

報 　 　告

関 節 固定

が

筋 お

よ

び

腱 組 織

コ

_ラ

ー

ゲ

ン

の

　　　　　　　　

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 析

＊

一

須

釜

　 聡

＊ ＊

　

立

野 勝 彦 　 灰

田

信 英

要 旨 　 関 節 拘 縮 発 生に はコ ラ

ー

ゲン中の架 橋 結 合が関 与 し

，

こ の架 橋 結 合はコ _ラ

ー

ゲン の可 溶 性に影 響を及ぼす。 今 回我々 は

，

　

ラッ ト の足 関 節 を

7

週 間 固 定 し筋 および腱 組 織の可

溶性

の

_変化

を

検索

しコ _ラ

ー

_ゲ ン

_線維内

の

_架橋結合

の

_変化

を

推

察し た。

　

その

結

果，

　

ヒ ラ メ

筋

につ い ては塩 可 溶コ ラ

ー

ゲ ン とペ _プシ ン可 溶 化 率に有 意な減 少を認め た が

，

アキ レ ス腱にっ い て は塩

可溶

コ ラ

ー

ゲ ン に

_有

意な減

少

を認めた の み で あっ た_。 以 上の

結果

か ら_，

　

7

週

間

の

固

定によ り

，

　

コ _ラ

ー

_ゲ ン線 維 内の

_架橋

結 合にっ い て，

筋組織

では架

橋結合

の

数

や

強度

の

増

加 が

推察

さ れ る が，

腱組織

で は

架

橋

結合

の

変化

も

少

ない もの と推

察

さ れ る。

　

こ の こと か ら

，

固 定によ る影 響 は筋 組 織コ _ラ

ー

_ゲンの方が大 きい こ とが 示 唆 さ れ

，

組 織の柔 軟 性の低 下へ っ なが る方 向へ 移 行 して いるもの と考え られる。 キ

ー

ワ

ー

ド

　関節固定

， コ ラ

ー

_{ゲ ン}

_可溶性

，

筋 ・腱組織

は じ め に

　

臨

床

の場 面におい ては

，

長 期 間の不 動や外 傷な ど に よ り関

節拘縮

を生 じ， 関

節

可

動域

に

制

限を き た し た患 者の理学

療

法を

経

験 すること は極めて多 いo 　 関 節 固定に よ る拘 縮の発 生 機 序の究 明に は主に

組織学

的お よ び生 化 学 的 研

究

が

行

わ れてお り

，

特

’

_The　Effect

　 of 　Immobilization　on　Muscle　 and 　Terldon

　Coilagen　Solubilities

−

Biochemical 　Studies　on 　Colla

−

　 gen　frQm　Rat　Muscle　and　Tendon 　Tissues

−

’

“

金 沢 大 学 医学 部保 健 学 科

　 （〒920石川 県 金 沢市 小 立 野5

−

ll

−

80）

　 Satoshi　 Sugama

，

　 RPT

，

　 Katsuhiko Tachino

，

　 MD

，

　 Nobuhide　Haida

，

　RPT ；Department　of　Physical　Thcru

−

　py

，

　School　Qf　Health　Sciences

，

　Faeulty　of　Medicine

，

　 Kanazawa 　University 　 （受付口 1995年8月21 日／受理 日 1996年2月4日） に生 化 学 的 考 察と して は， 関 節 固 定により関 節 周 囲の軟 部 組 織を

構成

するコ ラ

ー

ゲン

_線維

に

変化

が 生じ

，

これ が

関

節 可 動 域 制 限の原 因の

一

っ に な る と

考

え ら れて い るt）。 即ち，

組織中

の コ ラ

ー

_{ゲ ン} 量の増 加や， コ ラ

ー

ゲン線 維に形 成さ れる架 橋 結 合の変 化 および架 橋 結 合の強 度の増 加が組 織の柔

軟

性を

_低下

させ る と

_考

えら れて い る。

　

こ の

，

架

_橋結

合につ い ては

，架橋結合

が少ない コ ラ

ー

ゲン は， 中性 塩に よ り可

溶化

さ れ， コ ラ

ー

ゲ ン_{線 維}の_{分 子}

_内

に

_架橋結合

が形 成さ れ る と

酸

に よっ て は じめて可

溶

化さ れ る よ うにな り， さ らに 分 子 間に架 橋 結 合が形 成される と酸に よっ て も 可 溶 化されず

，

不 溶 性コ ラ

ー

ゲ ンになっ て い くこと が

一

般 的に認め ら れて いる。 ま た

，

不 溶 性コ ラ

ー

ゲン につ いて も

，

強 固な化 学 結 合 を 有 する分 子 間

架橋結合

へ _と

変化

す_{る に}

従

_い

，

ペ プシン消 化に よ る可 溶 性 も低 下す るた め

，

架 橋 結 合の_{変 化}や強 度 の増 加に よ り

，

コ _ラ

ー

_ゲ ン

_線維

の_可

_溶性

は

変化

す ること が知ら れて いる。

　

これ らの こと か ら

，

組 織の コ _ラ

ー

_ゲ ン

_線維

につ い て

_可溶性

の

_変化

を

検討

すること は， 理学 療 法に とっ て関

節

拘 縮の評 価や関 節 拘 縮な どに対 す_る理

学療法手技

の効 果 判 定など の

一

_助

に な る の で はな いか と考え られる

。

そこで我々 は その基

_礎

的

_実験

と して

，

ラッ ト足

関節固定後

の

筋

お よ び

腱組織 中

コ _ラ

ー

_ゲン屋 お よ びコ ラ

ー

ゲン_{線 維}の可溶 性の変 化 を 中 心に測 定 して きた2）3）。 その

結果

，

　3

週 閙 の

_関節固定

により

筋組織

では

組織 中

の コ ラ

ー

ゲン 量の

_増加

お よ びコ ラ

ー

ゲ ン_{線 維}の可 溶 性 変 化を認 め た が

，

腱 組 織で は組 織 中の コ ラ

ー

ゲ ン量に

変化

はな く

，

可 溶 性の _変

_化

も

筋組織

に比

較

し

少

ない こ と が 認 め ら れ

，組織

の柔 軟 性 低 下に関 連 する架 橋 結 合の変 化は腱 組 織の方が少ない ことを

示

唆 し た。

　

今

lq

戳 々 は，

固

定

期聞

を

更

に延

長

す ることによ り，

3

週 間の 固 定で は顕 著な変 化が認め られな かっ た腱 組 織コ ラ

ー

ゲ ン につ いて も

_新

た な

_変化

が 生 じるの _か

，

_{ま た}

_筋組織

コ _ラ

ー

_ゲ ンにつ い て も

更

な る

変化

が生じ るの か

検討

すること を目的と して 実 験を行っ た。 方 法

L

材料

　 実 験 動 物に は

8

週 齢の

Wistar

系ラ ッ ト　 （体 重

221．

0

±

6．

Og

） を

6

匹 用い

，

後 肢 足

関節

を

7

週

聞

固定

し た。

後肢

の固

定

は

，

ネ ン ブ タ

ー

ル麻 酔 後 （

0

．

1m1

／

100

　_{g ） 先 ず}

，

ギ プス に て左 足 関 節 を 中 聞 位に固 定 し， 足

関節

遠

位部

か ら趾 先までは

浮腫

の

_有無

を

確

認 す る ため に露 出さ せ た。 次に ラッ ト の

_体幹部

にギ プスを巻きこれ を利

用

して足

関節部

の固 定と連 結 しラッ トが活 動 する こ とに よ _り固 定 が弛ま ない よ うに し た。 また

，

右 後 肢は無 処 置の ま まと し た （図

1

）。 ギ プス

固

定

後

ラッ ト は

両

前 肢と右 後 肢を使いゲ

ー

ジ内を

移動

で き，

水 ・

餌は 自 由に摂 取 可 能であっ た

。

ギプス

_固

定の 弛み や

固

定 側の足 部に浮 腫を 認めた

場合

は ギ プスを 巻 き変 図

1

　 足 関 節を ギ プス固 定し たラ ッ ト え る な ど して

固定

を

維持

し た。

　

固

定

期 間終 」

ノ

後， ラ ッ トを 再 び ネン ブ タ

ー

ル

麻

酔 し固 定 側 およ び非

固

定

側

のヒ ラメ

_筋

お よ びアキ レ ス

_腱

を

摘 出

し た。

摘

出の 際， アキ レ ス腱とヒ ラ メ

_筋

の

_{筋腱移行部}

は可 能な限り除 外 して

_摘出

し， 両 者の コ ラ

ー

ゲン線 維の混 入 を 防 止し た。

　

固 定 側 か ら摘 出し た

筋

お よ び

腱組織

を固 定 群

，

非

固

定側

か ら

摘出

し た筋お よ び腱 組 織 をその対 照 群と して以 降の実 験 材 料と した。

2 ．

コ ラ

ー

ゲ ン の

_分離

・

_精製

　筋 組

織か らの コ ラ

ー

ゲン の _{分 離}

・

_{精 製 は}

_，

Fujii

ら4）の

方法

に よ り行い

_{筋 肉}

コ _ラ

ー

_ゲ ンを

得

た。

　腱組織

か らの コ ラ

ー

ゲ ンの分 離

・

精 製につ い て は， 組 織を蒸 留 水で十 分に洗 浄 し［血腋 を

除去

し， 腱 組 織 を 鋏にて _{可 能}な限りミンチ

状

に し た もの を 以 下の

_実験

に

_使

_用し た。

3 ．

コ ラ

ー

ゲ ン

_線

_維の 口∫溶 化

　

上 記の_{操 作}により得ら れ たコ ラ

ー

ゲ ン_線

_維

の_可 溶 性 変 化 を 検

討

する ため以

ド

の _{操 作}を行っ た。 ま ず

，

得ら れ たコ ラ

ー

ゲ ン

_線維

に

LO

規 定の塩 化ナ トリウム_{溶 液}を含む トリス_{緩 衝 液}

_（

pH

　

7

．

4）

_を加 え

，

マ グ_ネ ッ トス タ

ー

ラ

ー

にて

24

時 間の攪 拌 抽

出

を

2

回

繰

り返 し た。

抽

出 後の 溶 液 を遠 沈に よ り 分 離 し

，

上 清 を 中

_性

塩 可

溶

性コ ラ

ー

ゲ ン と し回

収

し た。

次

に， 沈 瘡に

O

．

1

規 定の酢 酸 を加え

，

再び マ グ ネ ッ トスタ

ー

ラ

ー

に て同 様の攪

拌抽出

を

行

っ た。 抽 出 後

，

遠 沈を行い

一

ヒ清 を 酸 可 溶

性

コ ラ

ー

ゲ ン と して同

収

し

，

沈

渣

は不 溶 性コ ラ

ー

ゲ ンと し た （図

2

）。

74 理学療 法 学　第 23巻 第 2号 a コ ラ

ー

ゲン線 維

　　　

↓

　 　 　 ぐコ　

1．ON

　

NaCi

　 　　　　

（24 時間 X2

　

攪拌 抽 出） 　 遠　 沈

一

上 　清 中 性塩可溶 コ ラ

ー

ゲ ン 沈

渣

　

↓

　 　ぐ

コ



O．1N

　

C

ト

13CDOH

　 　　

（

24

時 間×

2　

攪 拌 抽 出） 遠 　 沈

一

　上　 清

讐

韲剔

沈

　

渣 不溶性 コ ラ

ー

ゲン b

摩

グ

． 　 ラ 　 出 　 抽 　 拌   攪 CO ン 蝿 シ 問 C プ 時 駲 ぺ

48

伍 ＋ （ 　 ⇔ 　 　 沈

ー

　 　 　 　 遠

　　 　

上

　

清

　 　 　　

沈

　

渣

1

ペ プシン可溶 化

i

　

…残 渣コラ

ー

ゲン … ：コ ラ

ー

ゲ ン　 　：　

．

．

一

．

．

一

一

．

一

．

．

一

．

．

一

一

．

一

一

．

．

一

．

図 2　 コラ

ー

ゲンの抽 出 （a）お よび不 溶 性コ ラ

ー

ゲ ンのペプ シ ン処理 （b）

4 ．

不 溶 性コ _ラ

ー

_ゲンの ペ プシ ン_{処 理}

　

沈

渣

と して

得

た不

溶性

コ _ラ

ー

_ゲ ンを

O．

5

規

定酢

酸に溶 解 し

，

ペ _プシ ンを加えマ グネ ッ ト ス タ

ー

ラ

ー

にて

48

_{時 闇 攪 拌} しペ プ シン_{消 化}を行 っ た_。 この

_溶液

を遠 沈に よ り分 離 し上 清 をペ プシン ロ∫溶 性コ ラ

ー

ゲン と して回

収

し，

沈渣

は

残

湾コ ラ

ー

_ゲ ン _とし た （図

2

）。

　

な お， これ までの

操作

はコ ラ

ー

_{ゲン の変 性を防} ぐために可

能

な

限

り 4 ℃ 以 下の_{低 温 ド}で _行っ た。

5 ．

コ ラ

ー

ゲン_{含 有 量}の測 定

　

コ ラ

ー

ゲ ン含 有 量の測 定は

，

コ ラ

ー

ゲン

_特有

の

構

成ア ミ ノ

酸

であ るヒ ドロ _キシ プロ _リン_{を 定 量 す} ることに より行っ た。 ヒ ドロ キシ プロ リンの

定

量 は

Inayama

ら5）の方 法に よ っ て行っ た。 概 要は， ヒ ドロ _キ シ プ ロ _リン を ク ロ ラ ミン

T

に よ り ピ ロ

ー

ル に

酸化後，

エ

ー

ル リッ ヒ試 薬と縮 合させ発 色させ るもの で あ る。 発色

後

は

，

吸光 光 度 計にて

560nm

の吸 光 度を測 定 して

各試料

の ヒ ドロ _キシ プロ _リンを 定 量 した。

6 ．

全ヒ ドロ _キシ プロ _リン_量

　採

取し た組 織の全ヒ ドロ キシ プロ _リン量は

，

中 性塩可

溶

， 酸 可 溶

，

ペ プシ ン可 溶コ ラ

ー

_ゲン お よ び残 渣コ ラ

ー

ゲ ン に

含

ま れ るヒ ドロ キ シ プロ _リン 量を合 計し た値と し， 組

織

湿重 量の

影

響 を考 慮 し 湿 重量 に

対

す る百

分率

で

_表

_示 した。

7 ．各

可

溶性

お よ び

不溶性

コ ラ

ー

ゲ ン の _全コ ラ

ー

ゲンに対 する割 合

　中性

塩

可溶

，

酸可溶

お よび不 溶 性コ ラ

ー

_ゲンの 全コ ラ

ー

ゲ ンに

対

する

割合

は全ヒ ドロ _キシ プロ _リ ン_量に対 する各 試 料の ヒ ドロ キシ プロ _リン_量の_百 分 率で

表

し た。 ま た， 不

溶性

コ ラ

ー

_ゲンの ヒ ドロ キシ プロ リン



_iはペ _プシ ン

_可溶化

コ _ラ

ー

_ゲ ン _と残 渣コ ラ

ー

ゲン の ヒ ドロ キシ プロ リン量を

合計

し た 値 とし た

。

8

．

ペ _プシ ン_可

_溶

_{化 率}

　

不 溶 性コ ラ

ー

ゲンの ペ _プシ ンによ る

可溶化率

は，

不溶性

コ _ラ

ー

ゲンの ヒ ドロ キシ プロ _リン_量に対 す るペ _プシ ン_可

_溶化

コ ラ

ー

ゲ ンの ヒ ドロ キ シプロ _リ ン量の

_割合

と し

百分率

で

表

し た

。

　

な お

，

統 計 検 定に は

t 検定

を用い

_有

_意

_水準

は

5

％ と した。 結 果

1 ．

湿 重 量につ い て （表

1

）

　

ヒ ラメ

_筋

では

非固

定

側

が

119

±

7mg ，

固 定 側 が

64

±

16mg

と な り

固

定 側が有 意に減 少して い た。 ま た， ア キ レ ス

腱

で は

非固定側

が

20

±

2

mg

_，

_{固 定 側}が

20

±

5mg

と なり両 者 聞に有 意 差

衰

1

　足 関節固定によ る組織湿重量の変化 　 　 ヒラメ筋 　 　 　 　 アキ レ ス腱 非闥定 側　 　固定 側　　非 「貯【定側　閲 定 側 湿 重 量（mg）　119±764±16 　 　 　 L

−一

一＊

一

20

± 2 　2  ± 5 （平均±標 準 偏差 ）

掌

：_pく0

．

05

．

は無かっ た_。

2 ．

組 織 中の ヒ ドロ キシ プロ リン_量につ いて _（表

2

）

　

ヒ ラメ筋の ヒ ドロ キシ プロ _リン鼠 は

，非

固

定側

が

138

±

27

μg

， 固定側

が

151

±

25

μ

g

とな り両 者 間に有 意 差は無か っ た_。 これを

，

単 位 湿 重 量 当 た りの値に換 算 する と非 固 定 側が

0．

12

±

0．

03

％，

固定側

が

0．

24

±

0．

04

％ と な り

固定側

が

有

意に増 加 し た。

　

ア キ レ ス腱の ヒ ドロキシ プU リン_量は， 非

固

定

側

が

417

±

47

_μg

，

固 定 側が

431

土

49

_μg であ り 両

者

聞に

有

意 差は無かっ た。 単 位 湿 重 量 当たりの 値に換 算 する と

非

固

定側

が

2

．

08

士

O

．

23

％

，

固 定

側

が

2．

24

±

0，

51

_％で あ り同 様に

有意差

は

無

か っ た。

3 ．中性

塩

可溶

コ _ラ

ー

_ゲ ン の _全コ ラ

ー

ゲンに

対

す る

割合

につ い て

（

表 3

） 　ヒ ラメ_筋にお け る中 性 塩 可溶コ _ラ

ー

ゲン の_{割 合} は

， 非

固

定側

L6

±

0

．

7

％，

固定側

0

．

8

±

O．

4

％ と なり固 定 側が有 意に

滅少

し た。 アキレ ス

腱

にお け る中 性 塩 可 溶コ _ラ

ー

_ゲンの割 合にっ い て も， 非 固

定側

2

ユ±

0．

4

％，

固定側 1．

0

±

0．

2

％ とな り固 定 側が有 意に減 少 し た。

4 ．

酸 可溶コ ラ

ー

ゲンの全 コ ラ

ー

ゲン に

対

す る

割

合

にっ いて （表

3

）

　

ヒ ラ メ

筋

に お け る酸 可溶コ _ラ

ー

_ゲンの割 合は

，

非 固 定 側

18．

9

±

2

．

9

％， 固 定

側 16．

9

±

2

．

2

％ であ り両 者 間に有 意 差は無か っ た_。 アキ レ ス腱にお け る

_酸

_{可 溶}コ ラ

ー

ゲンの _{割 合}につ い て も

，非

固

定側

28．

8

±

2．

9

％

，

固 定 側

259

±

3．

2

％ と な り両 者 間 に有 意 差は

無

か っ た_。

5 ．

不 溶 性コ ラ

ー

ゲンの全コ ラ

ー

ゲ ンに

対

す る

割

合

にっ い て （表

3

）

　

ヒ ラ メ

筋

にお け る

不溶性

コ _ラ

ー

_ゲ ンの

_割

合は， 非 冏 定 側

79．

5

±

3

．

1

％， 固 定 側

82

．

3

±

2．

4

％ で あ り

両者間

に有 意 差は無か っ た。 アキ レス

腱

に お け る不

溶

性コ ラ

ー

ゲ ン の _{割 合}につ いて _も

，

_{非 固 定 側}

69

．

1

±

3．

2

％，

固

定

側 73．

1

±

3．

2

％ と な り両 者 間 表2　足 関 節 固 定に よ る ヒ ドロ キ シプ ロ _リン量の変 化 　 　 　 ヒ ラ メ筋 非 固 定 側 　 　 　 固 定 側 　 　 アキレ ス腱 非 固 定 側　 　 固 定 側 ヒ ドロ キシプロ リン量 （μg） 単 位 湿 重量当たりの ヒ ドロ キシプロ リン量 （％）

138

±

27

151

±

25

0．

12

±

0．

03

　　　　

0．

24

±

0．

04

　 　 L

＿

＿＿

＿

＊一

417

±

47

431

±

49

2．

08

ゴ：

O ．

23



2．

24i

：

0．

51

（平均±_標準偏差）

x

：p＜0

．

05

．

表

3

　r ラ

ー

ゲン_{線 維}の_可溶性の変 化 　 　 　 ヒラ メ筋 非 固 定 側 　 　 　 固 定 側 　 　 アキレ ス腱 非 固 定 側 　 　 　 固定 側 全コ ラ

ー

ゲン量に対す る割合 （％） 塩 可 溶コ ラ

ー

ゲン 　酸 可溶コ ラ

ー

ゲン 　不 溶性コ ラ

ー

ゲン ペ プ シン_{可 溶 化 率 （％）} 1

．

6

±

0．

7

　　　　

0．

8±

0．

4

　 　 L

−＿

＊

＿ ＿

」

18．

9

±

2．

9

　　　

16．

9

±

2．

2

79．

5

±

3，

1　　　　

82．

3

±2

．

4 76

．

1±₅

．

₁　　　6LO ±4

_，

₂

　 　 L

＊

■

2．

1±

0．

4

　　　　1

．

0

：ヒ

0．

2

　 　 一

＿

＿

一

＊

＿＿

＿

＿

」

28．

8

±

2．

9

　　　

25．

9

±

3．

2

69、

1

：ヒ3

．

2　　　　

73，

1

ゴ：3

．

2 60

．

正±5

．

6　　　　54

．

3±₄

．

₅ （平均±標 準 偏差）

，

：_pく0

，

05

．

76 理学療 法 学　第

23

巻 第

2

号 に

有

意 差は

無

か っ た_。

6 ．

ペ _プシ ン

_可溶化率

につ い て （表

3

）

　

不 溶 性 コ ラ

ー

ゲンをペ _プシ ン

処

理 し た

際

に可

溶

化 したコ ラ

ー

ゲン線 維の割 合は

，

ヒ ラ メ筋の場 合

，

非

固

定側

が

76

，

1

±

5

．

1

％，

固

定

側

が

61．

0

±

4．

2

％ と なり固 定 側が有 意に減 少 して い た。 ま た， アキ レ ス

_腱

の

_場

合は

，

非 固定 側が

60．

1

士

5．

6

_％

_，

_{固 定} 側が

54．

3

±

4．

5

％ であ り

両者

間に

_有

_{意 差}は無か っ た。 考

察

　

これ まで に

我

々は，

1

週 お よ び

3

週

間

の足

関節

固 定がラ ッ トの ヒ ラ メ筋や アキ レ ス

腱

に及ぼ す影

響

に

_関

して_， コ ラ

ー

ゲ ン

_線

_維の可溶 性の変 化を中 心 に

検討

して き た2）3）。 その

結果，

　

ヒ ラ メ筋は

，

1

週 間の固

定

で は

組織中

のコ ラ

ー

ゲ ン量や コ ラ

ー

ゲ ン_{線 維}の可 溶 性に変 化は生 じ な かっ た が

， 3

週 間の固

定

で は，

組織 中

の コ ラ

ー

_{ゲ ン量の増 加と塩} 司溶 性コ ラ

ー

ゲン の減

少

お よ びペ _プシ ン

_可溶化率

の_{低 下}が認め られ

，

こ の事か ら， 組 織 中の コ ラ

ー

ゲン_量の

_増加

と正

常

とは

異

な る

_架橋結合

の変

化

お よ び

，

より

強固

な

化学構

造 を

有

する

架橋結

合の _生 成の _{可能 吐}を示 唆 し た2）。 ま た

，

ア キ レス

腱

にっ い て は，

1

週お よ び

3

週

間

の

固

定 期 間で は組 織 中 の コ ラ

ー

ゲン量 に

変化

は な く， 塩 可

溶性

コ ラ

ー

_ゲ ンの減 少が認められたのみであ り

，

この _{程 度}の _固 定 期 間では

腱組織

の コ ラ

ー

ゲ ン

_線維

に さ ほ ど影 響 を及ぼ さ ない こと を

報告

し た3）。

　

以 ヒの _事か ら固 定が更に長

期

間に及ん だ

場合

，

3

週 間の固 定で は顕 著な変 化が認め ら れ な かっ た

腱組織

コ ラ

ー

ゲンにつ い て も新 たな変 化が生 じる のか

，

ま た筋 組

織

コ ラ

ー

ゲン につ い ても

更

な る

変

化が生 じ るもの なの か検 討 する こ と を目的に固 定

期間

を

7

週 闇に延 艮し実 験を行 っ た_。 　 今 回の 実 験に おいて

，

コ ラ

ー

ゲンの定量 はコ ラ

ー

ゲ ン

_分

_子の_{構 成}ア ミノ_酸の

一

っ で ある ヒ ドロ キシ プロ _リンを測 定 すること に よ り行っ た。 ヒ ド ロキ シ プロ リンはコ _ラ

ー

_ゲ ンに

特有

の

_構成

ア ミノ 酸で _{あ り}

，

コ ラ

ー

ゲ ンの 全ア ミ ノ酸に対 する比 率 が

一

定 して い る こと か らコ ラ

ー

ゲ ン の

_定

量

法

と し て ヒ ドロキ シプロ リンを

定

量す ること が よ く行わ れて い る6 ）。

　

まず，

組織

中の ヒ ドロ キ シ プ ロ リン量につ い て

，

ヒ ラ メ

筋 ・

アキ レ ス

腱

と もに

7

週

間

の

_固定

に よ り 固 定 側 と非 固 定 側 間の ヒ ドロ キシプロ _リン_量に有 意な

変化

は

無

かっ た。 これを，

単位

湿 重 量 当た り の ヒ ドロキ シ プロ リン量に換 算 する と， ヒ ラメ

筋

に お いて _{固 定 側}が有 意に増 加 してお り

，

固

定

によ る

組織 巾

コ _ラ

ー

_ゲ ン濃 度の 増 加 を 示 唆 した。 これ は

，筋組織中

の ヒ ドロ キシ プロ リン _量に変 化は無 く， 湿 重 量が有 意に減 少 して いた こと か ら， 湿

重

量の減

少

に よ り相 対 的に筋 組 織 中のコ _ラ

ー

ゲン 濃

度

が

増加

し た と

考

え られ るQ

　

我々 の先の

報告

2）で

， 3

週間の _固

_定

の

_場合組織

中の コ _ラ

ー

_ゲ ン濃 度は

，

非 固 定 側に比 較 し固 定 側 が

約

40

％ の

_増加

で あ っ た が

，今回

の

7

週

聞

の

固

定で は固 定 側のコ ラ

ー

ゲン_{濃 度}はほぼ

2

倍の値に なっ てお り

，固

定 期 間が長 くな り湿 重 量が減 少 す る につ れて コ _ラ

ー

_ゲ ン

_濃度

が

増

加してい た。 アキ レ ス_腱につ い て は

7

週 間の _{固 定}に よっ て も組 織 中 コ ラ

ー

ゲン濃

_度

に変 化はな か っ た。 　 次に

，

軟 部 組 織の_{弾 性 と}コ _ラ

ー

ゲン_{線 維}との _関

係

にっ い て

Woo

ら7）は， コ ラ

ー

_{ゲ ン}

_線維

_に

_形成

される架 橋 結 舎が組 織の柔 軟 性 低 下に影 響を及ぼ すと述べ _て い る。 この

架橋結合

はコ ラ

ー

_ゲ ン_{線 維} の 口_{∫溶 性}に重 要な因 子と して働い て お り，

中性

塩 に よ り可 溶 化される コ ラ

ー

ゲン線 維に は

架

橋

結合

が

少

な く

，

こ_れに分 子 内 架 橋 結 合 が

導

入される と

酸

で

初

め て 口_∫

溶化

さ れ る よ う に な り， さ ら に

分子

間 架 橋 結 合が導 入さ れ る と不 溶 性コ ラ

ー

ゲ ンに なっ て い くこと が

一

般 的に認められて い る8）。

　

以上の こ と か ら，

架橋結合

の変

化

を

推察

する目 的でコ _ラ

ー

_ゲ ン_{線 維}の _{可 溶 性}の_{変 化}を検 討した。 結 果は

，

ヒ ラ メ

筋 ・

アキ レス

_腱

と もに固

定側

の塩 可 溶コ ラ

ー

ゲ ン が有 意に減 少してお り

，

7

週間の 固 定に よ り筋

・

腱 組 織 双 方とも架 橋 結 合の少ない コ _ラ

ー

_ゲ ン 線 維_が減 少 _し

，

架 橋 結 合 を 有 す_るコ ラ

ー

ゲ ン

_線維

に

_変化

して いると推

察

される。 　コ _ラ

ー

_ゲ ン線 維の物 理 的安 定 性につ い て は分 子

内

の

_架橋結合

よ り も，

分

子 問

架橋結合

が大き く

関

与

してい る と

考

え ら れて お り9）

， 架橋結合

は生 体 内で より安 定し た強

固

な

_化学構

造を

_有

す る

_架橋結

合へ と変 化 して い く事が 明らかにさ れて い るゆ。 ま た

，

よ り

安定

し た

架橋結合

が

形成

さ れ るにっ れ て酵 素に対 する抵 抗 性が増 加 し， ペ プシ ン消 化に よ り可 溶 化されるコ _ラ

ー

_ゲ ン

_線維

_が減

_少

_してい く こ と か らll），

分子

間

架橋結合

の

強度

を

推察

す る目 的で，

不溶性

コ ラ

ー

ゲ ン の ペ プシ ン

消化

を

行

っ た。 その結 果

，

ヒ ラ メ筋で は固 定 側の ペ プシ ン可 溶 化 率 が 非 固 定 側に比べ _{有 意に減}

_少

_した 。

3

週

闇

の

固

定

で は

非

固

定側

と比

較

し固 定 側の ペ プシ ン_{可 溶 化} 率は

11

％ 程 度の減 少 だっ た が2） ，

今 回

の

結果

で は，

固定側

の ペ プシ ン

可溶化率

は

非

固

定側

に比

較

し約 20 ％ に減 少 して お り， 固 定 期 間 延 長に よ り ペ プ シ ン 可 溶 化 率が減 少 傾 向にある こと を認め た。 　

一

方

，

ア キ レ ス_腱につ いて は今 回の_{実 験}におい て もペ _プシ ン

可溶化率

に差は生 じ な かっ た_。 こ の 事か ら，

7

週 開の固定に よりヒ ラ メ筋コ ラ

ー

ゲン 線 維 巾に

，

よ り強 固 な化 学 構 造 を有 する分 子 間 架 橋

結合

が形

成

さ れ は じめ て い る と

推察

さ れ る が， ア キ レ ス腱につ い て は こ の

_様

な

_変化

は生 じ に くい もの _と思われる

。

　 関節固定

に よ るコ ラ

ー

ゲ ン

線維

の

_変化

につ い て

，

Pcacocki2

）_は 架 橋 結 合の 変 化のみで論 じる こ と はで きず

，

む しろ新 しい コ _ラ

ー

_ゲンの生 成に よ る コ _ラ

ー

_ゲ ン篭の増 加が関

節

．

可

動域

の

_減少

にっ な が るの で はな い か と して お り，

一

_方 ，

Akeson

ら6）13）は

，

固 定 後にコ ラ

ー

ゲン_量の変 化は確 認で きず

，

塩 可 溶コ ラ

ー

ゲン の減 少と還 元 性 架 橋 結 合 の

_増加

を 認 め た と

報告

し，

関節周囲組織

の

硬

さの 増 加は架 橋 結 合の変 化に原 因が あ るの で は ないか と推

i

論 して い る。

　 今

回の

_我

々の

_結

_果で は，

関節固定

に よる

架

橋

結

合

の

_変化

が

推察

で き， ま た，

固定

に よ る

組織 中

の コ ラ

ー

ゲ ン 量 の _{変 化}に関 して

_，

ヒ ラ メ筋で は コ ラ

ー

ゲ ン _{濃 度} は 増 加 して い る が

，

こ れ が

，

Peacocki2

）_の 報 告の よ うに新 しい コ ラ

ー

ゲ ンの

・

_{生 成に よ るもの であ れ ば}

_，

_{中 性 塩に可溶 化 する未} 熟なコ ラ

ー

ゲ ン線 維が 増 加し

，

コ ラ

ー

ゲ ン絶 対 量 も増 加 するこ と が予 想される

。

しか し

，

今 回の_結 果で はこ の よ うな

変化

は認めず，

我

々 の

実験結

果 は， 関 節 固 定は組 織の コ ラ

ー

ゲン量の増 加よ りも む しろ

架 橋結

合の 変 化 に影 響を及ぼ すと い う

Akesonl2

）_らの 結 果 を 支 持 するもの と思われる。

　

ま た

_，筋

と

腱組織

の

_固定

によ る影

響

を比 較 する と，

7

週間の 固 定によ りヒ ラ メ筋で は

，

塩 可 溶コ ラ

ー

ゲン の_{減 少}と

3

週 間の固 定に比 較し更な るペ プシ ン_可

_溶化率

の

_低下

を 認め た。 し か し， ア キ レ ス腱で は

7

週

間

の

_固定

によ り塩 可

溶

コ ラ

ー

ゲ ンの

減少

が 認 め られ たの みで

，

可 溶 性の変 化は ヒラ メ 筋に比べ _少なかっ た

。 Amiel

らL4）は_，

　

コ ラ

ー

ゲ ン タ イ プ や

DNA

量な どの分 析か ら

，

腱 組 織の代

謝

活 性の低さ を指 摘してお り

，

外 界 か らの刺 激に 対 し変 化 し に くいの で は ない か と

報告

してい る。 この こ と が_， ヒ ラメ

_筋

に比 較しア キレ ス_腱コ ラ

ー

ゲン

_線維

の _可

_溶性変化

が

少

な か っ た原 因の

一

っ と

推察

さ れ る。

　

以 上よ り

，

本 研

究

の

_結論

と して，

7

週 間の固

定

期聞

では， アキレ ス

腱

コ ラ

ー

_{ゲン線 維よ り も筋 組}

織

コ ラ

ー

ゲン の方が影 響 を 受 けやすい と

考

え ら れ る。

　

コ ラ

ー

ゲ ン

_線維

の

_変

_化は組 織の柔 軟 性に影 響 を 及ぼす 重 要な因 子の

一

っ にな る と考え られ

，

こ_れ らの基 礎 的

実験

は 理

学療法

に とっ て不

動

の影

響

や

関節拘縮

な どに

対

す る 理

学療法手技

の

効

果を検 討 する た めの

一

助になる の では ないか と考えられる。 この こ とか ら も

，今後

は 理

学療法手技

が

組織

の コ ラ

ー

ゲ ン

_線維

に及ぼ す影

響

を

検討

する必 要が あ る と

考

え る。 文 献 1） 安 藤 徳 彦 ：関 節 拘 縮の発 生機 序

．

総合 1_丿ハ 　

5

： 　 1005

−

1012

，

　1977

．

2） 須釜　聡 立野勝彦

・

他 ：_{関 節 固 定}が筋 肉コ ラ

ー

　 ゲンに及ぼす 影 響

一

ラ ッ ト の ヒ ラ メ筋に お け るコ 　 ラ

ー

ゲン の生化 学 的分 析

一．PT

ジャ

ー

ナル　

29

： 　 345

−

348

，

　1995

．

3）須釜　聡 立野 勝 彦

・

他 ：_{関 節 固 定}が腱 組 織 コ 　 ラ

ー

ゲ ンの可 溶 性に 及 ぼ す 影響

一

ラ ッ ト アキレ ス 　 腱に お ける コ ラ

ー

ゲン の生 化 学 的 分 析

．

理学 療 法 　 学 　　22：196

−

201

，

　1995

．

4）Fujii　K

，

　et　_al

．

：

Isolation

　of　skeletal 　muscle 　colla

．

78

wa\ptilie}g

ee23igee2-g

5)

Inayama

S,

Shibata

T, et aL: A new micro- 11) Rasmussen DM, Wakim KG: Isotonicand

analytical method for determination of metric thermal contraction of

human

dermis;

hydroxyproline in connective tissues.

Keio

J

IIage-related changes.JInvest Dermatol 43:

Med

27i43

--･

46,

1978.

341-348, 1964.

6)

eeJ61Y<E--RSitFug

ii7"oiJyOfEfi. =V-

12)

Peacock

EE:

Some

biochemical

and

ti'y=ttza,

i}<":

kici･ak

(wt)

sssca,

1985,

physical aspects of

joint

stiffnes$;role of

pp

51-56.

gen synthesis as opposed toaltered molecular

7) Woo S].iY, Matthews

JV,

et at.: Connective bonding,

Ann

Surg

164:1-12,

1966.

tissueresponse to

immobility.

Arthritis

Rheum

13)

Akeson

WH,

Amiel D, et al.: Collagen

181257-264,1975.

Iinking alterations in

joint

contractures;

8)

wt"fi2,

eethtw1･rutt:'R'･eeer/ut"RdiZdke

changes

in

the reducible cross-links

in

=7-ij'y,

asJI}IM･tl

32:416-424, ]981. articular connective tissuecollagen after nine

9)

ee1ftZ-allI=J-if7eeest-49Vb".

= weeks ofimmobilization. Connect Tissue Res

i-if7Kesewt,ig, Jic#

as･fu

(wt)

ffsc",

5:15-19,1977.

1982, pp69-85.

14)

Amiel

D,

FrankCet

al.:

Tendons

and

liga-iO)

Light

ND,

Bailey

AJ:

Changes

in

crosslinking ments; a morphological and

biochemical

during

aging inbovine tendon collagen. FEBS _parisen.J Orthop Res 1 :257-265, 1984.

Ietters 97 :183

-

187,1979.

<Abstract>

The

Effect

of

Irnmobilization

on

Muscle

and

Tendon

Collagen

Solubilities

--Biochemical

Studies

on

Collagen

from

Rat

Muscle

and

Tendon

Satoshi

SUGAMA,

RPT,

Katsuhiko

TACHINO,

MD,

Nobuhide

HAIDA,

RPT

Dopartment

of

RFzysical

Theropy,

Schoot

of

Jibalth

Sciences,

filzculty

of

Migdicine,

Kttnazawa

Uitivexsity

The

purpose of

this

study was

to

investigate

the

change

in

solubility of

7

weeks

immobilized

Soleus

muscle and

Achilles

tendon

collagen.

Left

hind

limb

of six rats

were

immobilized

for

7

weeks.

Hydroxyproline

was

determined

for

the

estimation

of

the

collagen content

in

neutrat salt soluble, acid soluble and

insoluble

collagen.

In

addition,

insoluble

collagen was

digested

with pepsin

to

determine

solubility of

insoluble

collagen.

In

the

case of

Soleus

muscle, collagen content

to

represent as a

_percent

of wet

weight was

increased

significantly

during

7-week

immobilization.

In

the

case of

hilles

tendon,

collagen content

to

represent as a

percent

of wet weight

did

not

change

during

the

immobilization,

In

the

case of

Soleus

muscle,

the

_percentage of

the

salt solbule collagen to

the

total

collagen was

decreased

significantly

during

7-week

immobilization.

The

centage of the acid soluble and

insoluble

collagen

to

the

total

collagen

did

not

solubility with _pepsin was

decreased

significantly.

In

the

case of

Achillcs

tendon,

the

percentage of the salt soluble collagen to the

total

collagen _wa$

decreased

significantly

during

7-weerk

immobilization.

The _percentage of

the

acid soluble and

insoluble

collagen to

the

total

collagen

did

not change significantly

during

the

irn-mobilization.

In

the

insoluble

collagen, a rate of solubility with _pepsin

did

not change significantly,

These

results suggest

that:

1>

Solubility

of

Soleus

muscle collagen, a'ffected

by

intra

and

intermolecular

links,

changes

during

7-week

immobilization.

2)

Solubility

of

Achilles

tendon

collagen, affected

by

intra

and intermolecular