高気圧酸素治療が若齢マウスおよび成体マウスのふくらはぎ骨再生に及ぼす影響

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Arch. Oral Biol..2020 Jul;117:104828. S0003-9969(20)30206-5. doi: 10.1016/j.archoralbio.2020.104828.Epub 2020-07-09.

高気圧酸素治療が若齢マウスおよび成体マウスのふくらはぎ骨再生に及ぼす影響

Effects of hyperbaric oxygen treatment on calvarial bone regeneration in young and adult mice.

Jin Izumino
Masato Kaku
Taeko Yamamoto
Yuka Yashima
Haruka Kagawa
Kazutaka Ikeda
Saiji Shimoe
Kotaro Tanimoto

PMID: 32673818 DOI: 10.1016/j.archoralbio.2020.104828.

抄録

目的:

本研究では、高気圧酸素（HBO）治療が若齢マウスと成体マウスのふくらはぎ骨再生に及ぼす影響を検討した。

OBJECTIVE: The present study aimed to investigate the effects of hyperbaric oxygen (HBO) treatment on calvarial bone regeneration in young and adult mice.

方法:

3週齢（若齢）マウス16匹と32週齢（成体）マウス16匹に直径6.0mmのCalvarial defectsを作成した。このマウスを各8匹ずつ2群に分けた（HBO処理群と対照群）。2.5絶対大気圧、100％酸素で90分間のHBO処理を週5日、12週間行った。手術から2週間後に、マイクロコンピュータ断層撮影とビデオ顕微鏡を用いて、2週間ごとに再生した骨量と微小循環を評価した。ふくらはぎ組織野の滲出液中の血管内皮増殖因子（VEGF）と塩基性線維芽細胞増殖因子（bFGF）のタンパク質濃度を術後1、2、3、4週目に測定した。12週後に再生したふくらはぎ骨の組織化学検査を行った。

METHODS: Calvarial defects of 6.0 mm diameter were created in sixteen 3-week (young) and sixteen 32-week old (adult) mice. The mice were divided into two groups of eight animals each (HBO-treated and control). The 90-min HBO treatment at 2.5 absolute atmospheric pressure and 100 % oxygen was performed for five days a week for 12 weeks. After 2-weeks from the operation, micro-computerized tomography and video microscopy were used to evaluate the regenerated bone volume and microcirculation every two weeks. The protein concentrations of vascular endothelial growth factor (VEGF) and basic fibroblast growth factor (bFGF) in exudates of the calvarial tissue field were measured at 1, 2, 3, and 4 weeks after surgery. After 12 weeks, histochemical examination of regenerated calvarial bone was conducted.

結果:

再生骨は、HBOを投与した成体マウスよりも若齢マウスの方が早く形成されていた。HBOは2週間後の若齢マウス、成体マウスともに再生骨周辺の骨膜の血管新生を刺激した。HBO群では2週目まではbFGFが対照群に比べて高かったが、術後1週目にはふくらはぎ組織野のVEGF濃度は対照群に比べて低かった。

RESULTS: Regenerated bone was formed earlier in young mice than in adult mice treated with HBO. HBO stimulates angiogenesis in the periosteum around regenerated bone area in both young and adult mice at 2 weeks. VEGF concentrations in the calvarial tissue field were lower in the HBO group than in the control 1 week after operation, although bFGF were higher till the 2nd week in the HBO group than in the control.

結論:

HBOは成体マウスに比べて若齢マウスの骨再生を早期に促進する。HBO投与群では、VEGFの発現は抑制されたが、bFGFの発現は早期に促進された。

CONCLUSIONS: HBO accelerates bone regeneration earlier in young mice than in adult mice. In the HBO-treated group, bFGF expression was promoted at an early stage, although the expression of VEGF was inhibited.