スプラague-Dawleyラットにおける大腿骨頭の骨壊死に及ぼす低酸素環境の影響

Effects of hypoxia environment on osteonecrosis of the femoral head in Sprague-Dawley rats.

• Bo-Hao Yin
• Hong-Chi Chen
• Wei Zhang
• Tan-Zhu Li
• Qiu-Ming Gao
• Jing-Wen Liu

抄録

はじめに:

大腿骨頭壊死症（ONFH）は、大腿骨頭の血液供給が途絶えたり、損傷を受けたりして関節機能障害を起こす疾患である。低酸素環境はEPO、VEGF、HIFの発現を増加させ、血管を増殖させ、血液供給を増加させます。また、生体を高凝固状態にして血栓症を増加させる。そこで、本研究の目的は、低酸素耐性条件下でのグルココルチコイド（ＧＣ）の長期使用後のＯＮＦＨの発生を探ることであった。

INTRODUCTION: Osteonecrosis of the femoral head (ONFH) is a disease in which the blood supply of the femoral head is interrupted or damaged, resulting in joint dysfunction. Hypoxic environments increase the expression of EPO, VEGF, and HIF causes vascular proliferation and increases the blood supply. It also causes the organism to be in a state of hypercoagulability and increases thrombosis. Therefore, the purpose of this study was to explore the occurrence of ONFH after the use of glucocorticoids (GCs) under conditions of hypoxia tolerance for a long time.

材料と方法:

スプラague-Dawleyラットを標高4000mの低気圧低酸素室で給餌し、全血粘度、血漿粘度を測定し、血流とヘマグルチン化を解析した。EPO、VEGF、CD31、骨形成関連タンパク質の検出にはウエスタンブロッティング、ポリメラーゼ連鎖反応、免疫組織化学を用いた。大腿骨頭血管造影で局所の血液供給を調べ、マイクロCTスキャンで骨海綿体の構造を検出した。

MATERIALS AND METHODS: Sprague-Dawley rats were fed in a hypobaric hypoxic chamber at an altitude of 4000 m, the whole blood viscosity, and plasma viscosity were determined to analyze the blood flow and hemagglutination. Western blotting, polymerase chain reaction, and immunohistochemistry were used to detect EPO, VEGF, CD31, and osteogenesis related proteins. Femoral head angiography was used to examine the local blood supply and micro-CT scanning was used to detect the structure of the bone trabecula.

結果:

低酸素環境下では、EPOとVEGFの発現が増加し、大腿骨頭の局所血液供給量が増加したが、より重度の血栓症により大腿骨頭の局所血液供給量が減少した。

RESULTS: Under hypoxic environments, the expression of EPO and VEGF increased, which increased the local blood supply of the femoral head, but due to more severe thrombosis, the local blood supply of the femoral head decreased.

結論:

低酸素環境はSDラットのONFHを悪化させる可能性があり、この悪化は血液の高凝固状態と関連している可能性がある。我々は、長期的な低酸素環境を ONFH の危険因子の一つとみなすべきであり、低酸素集団における ONFH の発生について、より広範な疫学的調査を行う必要があることを示唆している。

CONCLUSIONS: Hypoxic environments can aggravate ONFH in SD rats; this aggravation may be related to the hypercoagulable state of the blood. We suggest that long-term hypoxia should be regarded as one of the risk factors of ONFH and we need to conduct a more extensive epidemiological investigation on the occurrence of ONFH in hypoxic populations.