燐酸オクタカルシウムの骨補填材および骨形成タン
パク質の担体としての有用性
著者 鎌倉 慎治
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..._阻.且.囲.豊jL-燐酸オクタカルシウムの骨補填材および
骨形成タンパク質の担体としての有用性
(課題番号 09672035)
平成9年度∼平成10年度科学研究費補助金
(基盤研究(C) (2))研究成果報告書
平成11年3月
研究代表者 鎌倉慎治
(東北大学歯学部助手)
口腔外科嶺域においては､外傷､腫癌､あるいは感染等によっ て生じる大きな骨欠損を再建･補填修復し､機能回復する ことは重要な課題である.そのため､骨移植(自家､他家)､ あるいは様々な人工材料が用いられている.現在､最も一 般的に用いられている人工材料として合成ヒドロキシアパ タイト(IiA)がある.しかし､ HAは生体内では吸収されず 骨組織による置換が期待できない. 生体の骨などの無機成分であるHAは､燐酸オクタカルシウム (OCP)等の前駆物質を経由して形成されると考えられてい る.動物実験では､ OCPを骨膜下に埋入すると合成のHA 群に比べて早期に埋入部位に骨が形成される.また､埋入 されたOCPが新生骨に置換していく可能性が示唆されてい る.実際､歯槽填増大においては､動物実験でその有用性 が確認されている.しかし､ OCPを用いた骨欠損の補填､ 修復に関する研究は行われておらず､骨補填材としてOCP の有用性を検討することは重要であると考えられる. そこで骨補填のモデルとして用いられているラット頭蓋冠に作 製した骨欠損部に､人工合成したOCPを埋入し､欠損部に 生じる骨形成を経時的にⅩ線学的･組織学的(光顕､透過 電顕)に検索した.そして､骨補填材としてのOCPの有用 性について検討した. 研究組織 研究経費 研究代表者:鎌倉慎治 (東北大学歯学部助手) 研究分担者:笹野泰之 (東北大学歯学部助手) 平成9年度 平成10年度 計 2,500千円 1,100千円 3,600千円
研究発表
(1)学会誌等
Kamakura S, Sasano Y, Homma-Ohki H, Nakamura M, Suzuki 0,
Kagayama M, et al･ Multinucleatedgiant cells recruited by
implantation of octacalcium phosphate (OCP) in rat bone mamw
share ultrastructural characteristics with osteoclasts. J. Electron
Microsc. 46 (5): 397-403. (1997).
Sasano Y, Takahashi I, Mizoguchi I, Kagayama M, Takita H, Kuboki Y :
Type X collagen is not localized in hypertrophic or calcified cartilage
in a developing rat trachea. Anat Embryol: 197:399-403. (1998)
Sato S. Goto S. Kamakura S. MotegiK: Morphologic changes in the elastic fibers of the temporomandibular joint after experimental disc
perforation in the rabbit. J Oral Maxillofac Surg 56: 753-758. (1998). Kagayama, M, Sasano, Y, Zhu, J-X, Hirata, M, Mizoguchi, I, Kamakura, S:
Epithelialrests colocalized with cementoblasts formlng aCellular
cementum but not with cementoblastsformlng Cellular cementum. Acta Anat 163: 1-9. (1998)
Kagayama, M, Sasano, Y, Sato, H, Kamakura, S, Motegi, K, Mizoguchi, Ⅰ:
Confocal microscopy of dentinal tubules in human tooth stained with alizarin red･ Anat Embryol , in press. (1998)
(2)口頭および展示発表 笹野泰之､鎌倉慎治､本間英孝､溝口 到､加賀山畢 燐酸オクタカルシウム(OCP)は骨膜を剥離した骨面上の細胞に働きかけ骨形成を 促進する 第39回日本歯科基礎医学会総会歯科基礎医学会総会(1997年10月ト2日) 加賀山草､笹野泰之､鎌倉慎治､溝口 到 球間象牙質形成時における象牙芽細胞の形態学的特徴 第39回日本歯科基礎医学会総会歯科基礎医学会総会(1997年10月ト2日) Kamakura S, Sasano Y, Horrm H, Suzuki 0, Kagaym M, MotegiK
Implantation of OctacalciumPhosphate (OCP) in Rat Skull Defects
Enhances Bone Repair
第13回国際顎顔面外科学会､第42回日本口腔外科学会総会(1997年10月20-24日)
Kamakura S, Sasano Y, Homma H, SUM出 0, Kagayalna M, MotegiK
Implantation of OctacalciumPhosphateinRat Skun Defects Stimulates
Bone Repair.
15 th lntemationalConference on Oral Biology (1998年6月28-7月1日)
中候 悟､笹野泰之､鎌倉慎治､鈴木 治､加賀山撃､国分正一 燐酸オクタカルシウムが促す骨修復のpQCTを用いた定量系の確立 -ラット頭頂 骨部分欠損モデルのaliveでの解析-第16回骨代謝学会(1998年8月5-8日) 鎌倉慎治､笹野泰之､本間英孝､茂木克俊 燐酸オクタカルシウム(OCP)はラット頭頂骨の欠損部に孤立性骨形成を起こす 第43回日本口腔外科学会総会(1998年10月7､ 8日) 加賀山草､笹野泰之､佐藤秀則､鎌倉慎治､溝口 到 共焦点レーザー顕微鏡による象牙細管の観察 第39回日本歯科基礎医学会総会(1998年10月17､ 18日)
研究の進め方
研究代表者の鎌倉は､研究の統括および埋入実験の実施､ Ⅹ線学的､ 組織学的検討(光顕)を担当した. 研究分担者の笹野は､組織学的検討(光顕､免疫組織化学)を担当した. (1)生体内に埋入された燐酸オクタカルシウム(OCP)周囲に出現する 多核巨細胞の超微細形態に関する研究 Wistar系ラット(130-150 g)を用いて､腰骨の骨髄中にOCPを埋 入し､ OCP周囲を取り囲む多核巨細胞について超微細形態的 に検討を行った.成果については既に学術論文としてJ. Electron Microsc. 46 (5): 397-403. (1997)の誌上に発表済 みのため､論文の別刷りを添付する.(2)燐酸オクタカルシウム(OCP)の
骨補填材としての有用性に関する研究
且艶
本研究ではラット頭頂骨部分欠損に燐酸オクタカルシウム(OCP)を埋 入し､骨修復を促進するか否かについて検討すること､および形成 された新生骨がOCP周囲の母床(頭頂骨)とは連続せず孤立性に形 成される可能性について組織学的､ Ⅹ線形態計測学的に検討した.材料と方法
実験動物:
雄性Wistar系ラット(12週齢). OCP処置群(n-18),対照群(n-18) Preparation of OCP 粒径: 300- 500〝m.乾熱滅菌120 oCfor2h実験期間
埋人後4, 12, 24週に各群6匹を固定埋入手順
頭蓋冠の骨膜を剥離し､頭頂骨に部分欠損(7 m径)を作製. OCP頼粒(15 mg)を埋入し､剥離した骨膜を縫合. 対照群:部分欠損(7mm径)作製のみ.X線形態計測
軟Ⅹ線写真を撮影し(16KV, 5mA 1 min.)､スキャナーでパーソ ナルコンピューターに画像を取り込んだ後(400dpi)､ Nm Image 1.58を用いてⅩ線不透過度を計測し､統計学的に解析 した.標本作製
4%パラホルムアルデヒドで固定し､ 10%EDmで脱灰後､パラ フィン包埋し､へマトキシリン･エオジン染色を行った.鑑星
軟Ⅹ線所見
OCP群
膿や■ ▲ _
ocp4W OCP 12W OCP24W
欠損辺綾部および欠損内に孤立性の不透過像を認めた.
対照群
1
Untreated4W Untreated lュw Untreated24W
欠損辺縁に沿った不透過像を認めた.
burs= 3 mm
r 一
X線形態計測学的観察
実験群の頭蓋骨欠損部のⅩ線不透過性は対照群に比べ有意に高値を示した.4W LW .2W 2W 24W 4W
...-==1 17.5± 偵# 佇ﾇEH ﾂ $ ﾈ 43.8±6.92 55.4±6.26 也 fII 76.8±6.89 I l 48.0±12.2l llllllllllll-l- 剪 l 91.7±5.65巨→ Ill l'l'l'''ー U ntre ate d Untreated 1 Untreated 2 OCP 2 0 20 40 60 80 1 00(% opacity)
All the values are meanS土Standard error of si･x specimens
in each group.
組織所見
OCP群(4週)
OCP周囲および骨欠損辺線に骨形成が観察された.
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串: OCP埋入片, B:新生骨, oB : osteoblasts,
MNGC : multinucleated giant cells, ▼:骨欠損辺線
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考察及び今後の研究の展開
本研究でOCP埋人による頭蓋部における骨欠損修復の促 進が認められた.
現在､ bone mQrph(?genetic pr(?teirt (BMP)やtra!1Sform享ng
gjOWth factor-β1 (TGF- β1 )等の骨形成を促進させる可 能性を有ずるタンパク質をOCPに吸着させ､同様の骨欠損 に埋大した実験を行っているが､これらの結果によっては ､骨形成促進の相乗効果が期待できるとともに､それらタ ンパク質の担体としてOCPが利用できる可能性がある. 臨床応用が可能となれば､ ocpあるいはOCPとBMP, TGfL β1等との複合材料は､顎骨轟建時の骨補填､目蓋裂 患者の骨欠損､あるいは萎縮歯槽壕や歯周病､顎骨内良性 腫痔や嚢晦に嘩因する骨欠損に対してへの利用が期待でき る.今後､骨補填材および担体としてのOCPの有用性につ いてさらに追及する計画である.
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