骨粗鬆症状態におけるビスフォスフォネート治療が骨補填材の性能に与える影響

Influence of bisphosphonate treatment on bone substitute performance in osteoporotic conditions.

抄録

目的:

骨移植を必要とする骨粗鬆症患者の増加を考慮し、我々はここで、骨粗鬆症ラットの骨欠損の再生に対するアレンドロネート（ALN）治療の影響を評価した。骨移植片（Bio-Oss®）を充填したラット大腿骨顆部骨欠損、または空の状態で骨形成を組織学的および組織形態学的に評価した。

OBJECTIVE: Considering the elevated number of osteoporotic patients in need of bone graft procedures, we here evaluated the effect of alendronate (ALN) treatment on the regeneration of bone defects in osteoporotic rats. Bone formation was histologically and histomorphometrically assessed in rat femoral condyle bone defects filled with bone graft (Bio-Oss®) or left empty.

方法:

Wistar系雄性ラットを睾丸摘出（ORX）およびSHAM手術により骨粗鬆症に誘導した。動物は、骨粗鬆症（ORX）、ALNで処理した骨粗鬆症（ORX+ALN）、健康（SHAM）の3群に分けられた。ORXまたはSHAM手術の6週間後、大腿骨顆に両側から骨欠損を作り、一方の欠損にはBio-Oss®を充填し、もう一方は空にしておいた。4週間後と12週間後に、組織学と組織形態学により、欠損部内の骨再生を分析した。

METHODS: Male Wistar rats were induced osteoporotic through orchidectomy (ORX) and SHAM-operated. The animals were divided into three groups: osteoporotic (ORX), osteoporotic treated with ALN (ORX + ALN) and healthy (SHAM). Six weeks after ORX or SHAM surgeries, bone defects were created bilaterally in femoral condyles; one defect was filled with Bio-Oss® and the other one left empty. Bone regeneration within the defects was analyzed by histology and histomorphometry after 4 and 12 weeks.

結果:

組織学的サンプルでは、3つのグループすべてにおいて、4週目以降、Bio-Oss®粒子の周囲に新しい骨が確認されました。また、12週目には、骨粗鬆症の動物にALNを投与すると、非投与のコントロールと比較して10倍の骨形成が促進されることが示されました。また、Bio-Oss®を欠損部に充填することで、空のコントロールと比較して、いずれの移植期間においても骨形成が促進されました。

RESULTS: Histological samples showed new bone surrounding Bio-Oss® particles from week 4 onward in all three groups. At week 12, the data further showed that ALN treatment of osteoporotic animals enhanced bone formation to a 10-fold increase compared to non-treated osteoporotic control. Bio-Oss® filling of the defects promoted bone formation at both implantation periods compared to empty controls.

結論:

組織学的および組織形態学的結果は、骨粗鬆症の骨条件下でアレンドロネートを経腸投与することにより、健康な骨と同レベルの骨欠損の再生が可能であることを実証しています。さらに、Bio-Oss®は効果的な骨代替物であり、骨形成を促進し、健康な骨と骨粗鬆症の骨の両方の状態において骨成長を導く骨伝導性の足場として機能する。

CONCLUSION: Our histological and histomorphometric results demonstrate that the enteral administration of alendronate under osteoporotic bone conditions leverages bone defect regeneration to a level comparable to that in healthy bone. Additionally, Bio-Oss® is an effective bone substitute, increasing bone formation, and acting as an osteoconductive scaffold guiding bone growth in both healthy and osteoporotic bone conditions.

重要な意義:

本研究の結果から、ALNの経腸投与は、骨粗鬆症の状態による骨欠損の再生への悪影響を軽減することがわかりました。

SIGNIFICANCE: Based on the results of this study, enteral use of ALN mitigates adverse effects of an osteoporotic condition on bone defect regeneration.