リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

大学・研究所にある論文を検索できる 「Short-range UV-LED irradiation in postmenopausal osteoporosis using ovariectomized mice」の論文概要。リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。
リケラボ

コピーが完了しました

URLをコピーしました

論文の公開元へ論文の公開元へ
書き出し

Short-range UV-LED irradiation in postmenopausal osteoporosis using ovariectomized mice

落合, 聡史 名古屋大学

2022.02.28

概要

【緒言】
骨粗鬆症およびそれに関連する骨折は、生活の質の低下、身体的危害のリスクの増加、および経済的負担の増加に関連している。効率的で安価、そして身体への侵襲が最小限の新しい治療機器を開発できれば、骨折に伴う寝たきり状態を防ぐことで健康寿命を延ばすことができ、また手術を必要とする患者数を減らすことで医療費を削減することができる。

ビタミンDは骨代謝の中心的な役割を果たす分子であり、体内のビタミンDの90%は日光や紫外線に暴露された皮膚から生成される。ビタミンDは骨代謝に重要だが、骨粗鬆症を有する高齢女性の大多数は、外出する機会の減少とそれに伴う日光浴の減少のために、ビタミンDが不足していると報告されている。また、ビタミンDは高齢者だけでなく閉経後の女性にも不足していると報告されている。

これまで、骨粗鬆症を治療するための医療機器は開発されていない。ビタミンDを効果的に産生する医療機器の開発は、高齢の骨粗鬆症患者だけでなく、閉経後の骨粗鬆症患者にとっても革新的な骨粗鬆症の治療法となりえる。我々の研究グループでは、骨粗鬆症の予防と治療を目的として、発光ダイオード(LED)技術を用いて体内で効率的にビタミンDを生成する治療装置の開発を目指している。

この研究では、ショートレンジUV-LEDの照射が、閉経後骨粗鬆症のマウスモデルに対して十分なレベルの血清ビタミンDを供給し、骨粗鬆症を改善するかどうかを調査した。

【対象および方法】
高回転型骨粗鬆症である閉経後骨粗鬆症モデルとして、卵巣摘出マウスを作製した。雌C57BL/6マウスを2群に分け、ビタミンD含有食およびビタミンD欠乏食をそれぞれ与え、ビタミンD充足群と欠乏群とした。両群に対して卵巣摘出術を施行し、それぞれの群に対して深紫外線LEDの週2回照射(波長316nm、1回照射量1kJ/m2)もしくは白熱灯暴露(コントロール)を行った。

本研究ではビタミンD充足群のLED照射(Vit.D+UV+)、非照射群(Vit.D+UV-)とビタミンD欠乏群のLED照射(Vit.D-UV+)、非照射群(Vit.D-UV-)の4群を対象とし、ビタミンD充足、欠乏状態の高回転型骨粗鬆症に対するLED照射の有効性を検討した。

群に対して、照射後に採血で血清25(OH)D、1,25(OH)2D、カルシウム、リンを測定し、μCTで骨密度および骨形態計測を行った。また組織を採取し、骨強度評価として大腿骨を用いた3点曲げ試験、ビタミンD代謝評価としてRT-PCRにより肝臓のCyp27a1、腎臓のCyp27b1、Cyp24a1を、骨代謝関連遺伝子の評価としてALP(alkaline phosphatase)、Osteocalcin、Runx2、Osterix、RANKL(receptor activator of NFκB ligand)、 NFATc1(nuclear factor of activated T cells)、NFκBを測定し、骨組織を Villanueva Goldner 染色で評価した。さらに、Grip Strength testで筋力の評価も行った。

【結果】
血清25(OH)Dの値は、Vit.D-UV-と比較してVit.D-UV+で増加した(図1A)。血清1,25(OH)2Dの値は、4群間で有意差を認めなかった(図1B)。骨幹端の皮質骨の厚みは、照射開始後24週間でVit.D-UV-と比較してVit.D-UV+で有意に増加した(図2B)。骨量と骨密度に関しては、研究期間のいずれの時期においても4群間で有意差を認めなかった(図2A、C)。大腿骨の骨強度試験では、最大荷重・剛性・破断変位・エネルギーを評価し、Vit.D-UV-と比較してVit.D-UV+で剛性が有意に増加した(図3A-D)。組織評価では、μCT検査の結果と同様に皮質骨はVit.D-UV+の方がVit.D-UV-よりも厚みの増加を認めた(図4)。

骨代謝関連遺伝子のRT-PCRにおいては、いずれの遺伝子においても4群間で発現量に有意差はなく、またGripStrengthtestでの筋力評価においても、4群間で有意差を認めなかった。

【考察】
我々のグループでは過去に、老化促進マウス、すなわち低代謝回転型骨粗鬆症のモデルマウスを用いて、LED機器を使用したショートレンジUV照射による血清ビタミンD、骨密度と骨強度、骨の組織学的変化、筋力量に対する有効性を確認している。また、その際に使用されたLED機器のUV照射量では、特に皮膚に対する有害事象は生じなかった。高代謝回転型骨粗鬆症である閉経後骨粗鬆症は加齢性骨粗鬆症と同様に社会問題となる疾患であり、次なる課題としてLED機器を用いて、閉経後骨粗鬆症への効果を検討することであった。今回の報告は卵巣摘出マウス、すなわち閉経後骨粗鬆症のモデルマウスに対する、LED機器を用いてUV照射を行い、その効果を確認した最初の報告である。

本研究では高代謝回転型モデルマウスのビタミンD欠乏状態においてUV-LED照射が血清ビタミンD、骨形態や骨強度の改善をもたらした。閉経後の女性はビタミンD欠乏症の有病率が高いとの報告もあるため、本研究で用いた新しい機器によって、閉経後骨粗鬆症の患者の血中ビタミンDレベルを上げ、骨粗鬆症状態の改善を計ることは有用といえる。

【結語】
LED機器を使用したショートレンジUV照射は、ビタミンDの血清レベルを上昇させ、骨強度の増加につながる。現状では、骨粗鬆症の治療アプローチは、運動、日光浴、および薬物療法に限定されている。本研究で開発をめざす骨粗鬆症の治療機器は新しい骨粗鬆症の治療概念を備えたモダリティである。また、医療費を削減する可能性や、小型で持ち運び可能な機器として開発できるため、総合病院から在宅医療まで、臨床現場のさまざまな状況で簡便に使用できることが期待される。ショートレンジUV-LED機器を使用した治療は、骨粗鬆症に有効な新しい治療アプローチとなる可能性がある。

論文の公開元へ

この論文で使われている画像

関連論文

関連論文をもっと見る

参考文献

1. Fujiwara, S., Zhao, X., Teoh, C., Jafe, D. H. & Taguchi, Y. Disease burden of fractures among patients with osteoporosis in Japan: health-related quality of life, work productivity and activity impairment, healthcare resource utilization, and economic costs. J. Bone Miner. Metab. 37, 307–318 (2019).

2. Remily, E. A. et al. Hip fracture trends in America between 2009 and 2016. Geriatr. Orthop. Surg. Rehabil. 11, 1–10 (2020).

3. Holick, M. F. Te infuence of vitamin D on bone health across the life cycle. J. Nutr. 135, 2726S-2727S (2005).

4. Terabe, Y. et al. Vitamin D defciency in elderly women in nursing homes: Investigation with consideration of decreased activation function from the kidneys. J. Am. Geriatr. Soc. 60, 251–255 (2012).

5. Caccamo, D., Ricca, S., Currò, M. & Ientile, R. Health risks of hypovitaminosis D: A review of new molecular insights. Int. J. Mol. Sci. 19, 892 (2018).

6. Forrest, K. Y. Z. & Stuhldreher, W. L. Prevalence and correlates of vitamin D defciency in US adults. Nutr. Res. 31, 48–54 (2011).

7. Wei, Q. S. et al. Relation of age, sex and bone mineral density to serum 25-hydroxyvitamin D levels in Chinese women and men. Orthop. Surg. 7, 343–349 (2015).

8. O’Sullivan, M., Nic Suibhne, T., Cox, G., Healy, M. & O’Morain, C. High prevalence of vitamin D insufciency in healthy Irish adults. Ir. J. Med. Sci. 177, 131–134 (2008).

9. Richy, F. et al. Vitamin D analogs versus native vitamin D in preventing bone loss and osteoporosis-related fractures: A comparative meta-analysis. Calcif. Tissue Int. 76, 176–186 (2005).

10. O’Donnell, S., Moher, D., Tomas, K., Hanley, D. A. & Cranney, A. Systematic review of the benefts and harms of calcitriol and alfacalcidol for fractures and falls. J. Bone Miner. Metab. 26, 531–542 (2008).

11. Papadimitropoulos, E. et al. VIII: Meta-analysis of the efcacy of vitamin D treatment in preventing osteoporosis in postmenopausal women. Endocr. Rev. 23, 560–569 2002).

12. Morita, D. et al. Short-range ultraviolet irradiation with LED device efectively increases serum levels of 25(OH)D. J. Photochem. Photobiol. B Biol. 164, 256–263 (2016).

13. Morita, D. et al. Efects of ultraviolet irradiation with a LED device on bone metabolism associated with vitamin D defciency in senescence-accelerated mouse P6. Heliyon 6, e03499 (2020).

14. Makida, K. et al. Low energy irradiation of narrow-range UV-LED prevents osteosarcopenia associated with vitamin D defciency in senescence-accelerated mouse prone 6. Sci. Rep. 10, 1–15 (2020).

15. Wang, H. et al. Identifcation of circRNA-associated ceRNA network in BMSCs of OVX models for postmenopausal osteoporosis. Sci. Rep. 10, 1–11 (2020).

16. Shao, M. Construction of an miRNA-regulated pathway network reveals candidate biomarkers for postmenopausal osteoporosis. Comput. Math. Methods Med. 2017, (2017).

17. McCarthy, M. S., Elshaw, E. B., Szekely, B. M. & Beltran, T. Novel phototherapy kiosk shows promise as a treatment option for low vitamin D. Mil. Med. 186, 722–728 (2021).

18. Webb, A. R., Decosta, B. R. & Holick, M. F. Sunlight regulates the cutaneous production of vitamin D3 by causing its photodegradation. J. Clin. Endocrinol. Metab. 68, 882–887 (1989).

19. Van Dijk, A. Quantum yield for the photo-degradation of Vitamin D3. Photochem. Photobiol. Sci. 16, 690–693 (2017).

20. Lindsay, R. et al. Consensus development statement: who are candidates for prevention and treatment for osteoporosis. Osteoporos. Int. 7, 1–6 (1997).

21. Ji, M. & Yu, Q. Primary osteoporosis in postmenopausal women. Chronic Dis. Transl. Med. 1, 9–13 (2015).

22. Pérez-López, F. R., Chedraui, P. & Pilz, S. Vitamin D supplementation afer the menopause. Terap. Adv. Endocrinol. Metab. 11, 1–13 (2020).

23. Tella, S. H. & Gallagher, J. C. Prevention and treatment of postmenopausal osteoporosis. J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 142, 155–170 (2014).

24. Pacifci, R. Estrogen defciency, T cells and bone loss. Cell. Immunol. 252, 68–80 (2008).

25. Girgis, C. M. et al. Vitamin D receptor ablation and vitamin D defciency result in reduced grip strength, altered muscle fbers, and increased myostatin in mice. Calcif. Tissue Int. 97, 602–610 (2015).

26. Girgis, C. M. et al. Mice with myocyte deletion of vitamin D receptor have sarcopenia and impaired muscle function. J. Cachexia. Sarcopenia Muscle 10, 1228–1240 (2019).

27. Komori, T. Animal models for osteoporosis. Eur. J. Pharmacol. 759, 287–294 (2015).

28. Mao, L. et al. Infuence of diabetic state and vitamin D defciency on bone repair in female mice. Bone 61, 102–108 (2014).

29. Wong, K. C. et al. (-)-Epiafzelechin protects against ovariectomy-induced bone loss in adult mice and modulate osteoblastic and osteoclastic functions in vitro. Nutrients 9, 1–14 (2017).

30. Ding, L. C. et al. Rcan2 and estradiol independently regulate body weight in female mice. Oncotarget 8, 48098–48109 (2017).

31. Malley, R. C., Muller, H. K., Norval, M. & Woods, G. M. Dietary vitamin D alters the response of the skin to UVB-irradiation depending on the genetic background of the mice. Photochem. Photobiol. Sci. 12, 536–545 (2013).

32. Coe, L. M., Tekalur, S. A., Shu, Y., Baumann, M. J. & Mccabe, L. R. Bisphosphonate treatment of type I diabetic mice prevents early bone loss but accentuates suppression of bone formation. J. Cell. Physiol. 230, 1944–1953 (2015).

33. Dempster, D. W. et al. Standardized nomenclature, symbols, and units for bone histomorphometry: A 2012 update of the report of the ASBMR Histomorphometry Nomenclature Committee. J. Bone Miner. Res. 28, 2–17 (2013).

34. McGlade, J. P. et al. Efect of both ultraviolet B irradiation and histamine receptor function on allergic responses to an inhaled antigen. J. Immunol. 178, 2794–2802 (2007).

35. Satué, M., Córdoba, A., Ramis, J. M. & Monjo, M. UV-irradiated 7-dehydrocholesterol coating on polystyrene surfaces is converted to active vitamin D by osteoblastic MC3T3-E1 cells. Photochem. Photobiol. Sci. 12, 1025–1035 (2013).

36. Ham, J. R. et al. Methoxsalen supplementation attenuates bone loss and infammatory response in ovariectomized mice. Chem. Biol. Interact. 278, 135–140 (2017).

参考文献をもっと見る

全国の大学の
卒論・修論・学位論文
を
一発検索！

この論文の関連論文を見る