アパタイトセメントの骨との置換 : 培養破骨細胞および骨芽細胞を用いた検討 The Bone Replacement of 3 Types of Apatite Cement : Evaluation of Apatite Cements with Osteoblasts and Osteoclasts in Vitro アパタイト セメント ノ ホネ トノ チカン : バイヨウ ハコツ サイボウ オヨビ コツガ サイボウ オ モチイタ ケントウ

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著者

    • 湯淺, 哲也 ユアサ, テツヤ

書誌事項

タイトル

アパタイトセメントの骨との置換 : 培養破骨細胞および骨芽細胞を用いた検討

タイトル別名

The Bone Replacement of 3 Types of Apatite Cement : Evaluation of Apatite Cements with Osteoblasts and Osteoclasts in Vitro

タイトル別名

アパタイト セメント ノ ホネ トノ チカン : バイヨウ ハコツ サイボウ オヨビ コツガ サイボウ オ モチイタ ケントウ

著者名

湯淺, 哲也

著者別名

ユアサ, テツヤ

学位授与大学

徳島大学

取得学位

博士 (歯学)

学位授与番号

甲第1068号

学位授与年月日

2000-03-26

注記・抄録

博士論文

アパタイトセメントは、優れた生体親和性と骨伝導性を示す生体活性セメントである。しかし、このアパタイトセメント(従来型)には硬化時間が長い(3O~60分)、硬化前のペーストが体液と接触すると崩れてしまうなどの問題点があった。そこでわれわれは、約5分で硬化する迅速硬化型アパタイトセメントを、さらに練和直後に血清に浸漬しても崩れることなく約5分で硬化する非崩壊型アパタイトセメントを開発し、優れた生体親和性と骨伝導性をもつことを明らかとしてきた。骨欠損部に補填されたアパタイトセメントの骨との置換に関しては、必ずしも一定の見解は得られていない。そこで本研究では、アパタイトセメントが骨と置換するか否かを検討する目的で、培養破骨細胞によるセメントの吸収と培養骨芽細胞によるセメント上での骨形成の二面から検討を行った。【材料と方法】従来型、迅速硬化型、非崩壊型の3種類のアパタイトセメントを粉液比2.0で練和し、37℃相対湿度100%の条件下で24時間硬化させたディスク状硬化体を試料とした。対照として、焼結体アパタイトを用いた。さらに、セメント吸収性の実験には、牛皮質骨より調整した骨片も対照として用いた。家兎の長管骨より採取した破骨細胞を含む骨髄細胞を試料上に播種し、48時間培養した後、酒石酸抵抗性酸ホスファターゼ染色を行い、試料上に付着した破骨細胞数を計測した。また、走査型電子顕微鏡を用いて、付着破骨細胞の形態を観察するとともに、吸収窩数および、吸収窩面積について定量的測定を行った。アパタイトセメントが骨芽細胞に及ぼす影響についての実験では、当教室においてこれまで継代培養されてきたヒト骨芽細胞を各試料上に播種し、初期接着性、細胞増殖、アルカリホスファターゼ活性、I型コラーゲン合成量、オステオカルシン産生量について評価を行った。【結果】破骨細胞を用いたセメント吸収性に関する検討では、付着破骨細胞数はアパタイトセメント群および、骨片では差がなかったのに対し、焼結体アパタイト上の付着破骨細胞数はアパタイトセメント群および骨片に比べ、有意に少なかった。また、吸収窩に関して、焼結体アパタイト表面には破骨細胞による吸収窩が全く認められなかったのに対し、アパタイトセメント群においては破骨細胞吸収窩が認められた。アパタイトセメント表面に認められた吸収窩数、吸収窩面積は、骨片のそれと比較してそれぞれ1/12、1/120であった。また、3種のアパタイトセメント間に有意な差は認められなかった。培養骨芽細胞を用いた骨形成に関する検討では、初期接着性および細胞増殖に関して、アパタイトセメント群と焼結体アパタイトとの間で有意な差は認められなかった。しかし、骨芽細胞の分化マーカーの発現に関しては、検討したすべての時期でアパタイトセメント群は焼結体アパタイトに比較して有意に高い値を示した。なお、アパタイトセメント間に有意差は認められなかった。【結論】本研究結果から、アパタイトセメントは、焼結体アパタイトに比較して、破骨細胞により吸収されやすく、また、骨芽細胞の分化を促進させることが明らかとなった。また、迅速硬化型および非崩壊型アパタイトセメントは、破骨細胞および骨芽細胞に対して従来型アパタイトセメントと同じ挙動を示すことから、骨と置換される有用な生体材料であることが示唆された。

Apatite cement (AC) was invented in 1986 and is used for reconstruction of bonydefects but its clinical applications have been limited because it takes 30 min to set anddecays immediately upon exposure to liquid before setting. Therefore,we have developedtwo types of new AC; fast-setting AC and anti-washout type AC. These cements have goodbiocompatibility and osteoconductivity same as conventional AC in vivo. However,it is acontroversial matter whether AC can be replaced with bone in vivo or not. The aim of thisstudy,therefore,is to evaluate the bone replacement of ACs objectively and quantitatively.For that purose,it is necessary to evaluate the resorption of ACs by osteoclasts and boneformation on ACs by osteoblasts,respectively, because bone replacement includes bothprocesses. Sintered hydroxyapatite (sintered HAP) is used as control because sintered HAPis known to be nonresorbable clinically.For the evaluation of the resorption of ACs,osteoclats obtained from rabbit were culturedon sintered HAP,ACs and bone slice. The number of osteoclasts on sintered HAP wassignificantly less than that on both ACs and bone slice. ACs and bone slice were obviouslyresorbed by osteoclasts but sintered HAP was not. Intereslingly,the number of lacunae onbone slice was about 12 times as those on ACs and the resorption area on bone slice wasabout 120 times as those on ACs. There was no significant difference among 3 types of AC.For the evaluation of the bone formation,human osteoblasts were cultured on ACs andsintered HAP. There were no difference in initial cell attachment and proliferation ofosteoblasts on between ACs and sintered HAP. The alkaline phosphatase activities of ACs,however,and protein levels for type Ⅰ collagen and osteocalcin of ACs were greater thanthat of sintered HAP. Thus,the differentiation of osteoblasts was promoted on ACs morethan on sintered HAP. There was no difference among ACs. These results suggested thatACs would be resorbed by osteoclasts in vivo.In this study,it is suggested that ACs would be resorbed by osteoclasts and thatosteoblasts on ACs would produce larger amount of new bone than those on sintered HAP.In conclusion,ACs are useful biomaterials which can be replaced with bone.

目次

  1. 論文内容要旨 / (0001.jp2)
  2. 目次 / (0005.jp2)
  3. 緒言 / p1 (0006.jp2)
  4. 材料と方法 / p5 (0010.jp2)
  5. 結果 / p11 (0016.jp2)
  6. 考察 / p15 (0020.jp2)
  7. 結論 / p24 (0029.jp2)
  8. 謝辞 / p25 (0030.jp2)
  9. 参考文献 / p26 (0031.jp2)
  10. 図の説明 / p36 (0041.jp2)
  11. 表 / p39 (0044.jp2)
  12. 図 / p40 (0045.jp2)
  13. 英文抄録 / p53 (0058.jp2)
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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    500000188611
  • NII著者ID(NRID)
    • 8000000188894
  • DOI(NDL)
  • 本文言語コード
    • jpn
  • NDL書誌ID
    • 000000352925
  • データ提供元
    • 機関リポジトリ
    • NDL ONLINE
    • NDLデジタルコレクション
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