3種類の臨床用骨移植片材料の骨形成比較：In Vivo研究

Comparative Osteogenesis of Three Clinical Bone Graft Materials: An In Vivo Study.

抄録

目的:

ラットの踵骨モデルを用いて、3種類の骨移植片材料の骨再生について検討する。

PURPOSE: To investigate bone regeneration among three different bone graft materials in a rat calvarum model.

材料と方法:

合計24匹のラットに腓骨あたり5mmの欠損を2ヶ所形成した。ラットを4群に分けた：ウシ異種移植片（XG）、脱灰骨基質（DBM）、無機化骨移植片（MBG）、コラーゲン膜対照（CC）。各グループにおいて、サンプルは2つの時点で採取された：4週間後（T4）と8週間後（T8）である。骨再生はマイクロコンピューター断層撮影（micro-CT）イメージングにより評価され、MATLABソフトウェアを用いて解析された。さらに、免疫組織化学と組織形態計測のために、固定したサンプルを脱灰した。スライドをマウントし、ヘマトキシリン・エオジン（H&E）染色を行い、骨形態形成タンパク質2（BMP-2）およびrunt関連転写因子2（RUNX2）マーカーも染色した。各群について陽性細胞数/面積を算出し、解析した。

MATERIALS AND METHODS: A total of 24 rats had two 5-mm defects placed per calvarial. Rats were divided into four groups: bovine xenograft (XG), demineralized bone matrix (DBM), mineralized bone graft (MBG), and collagen membrane control (CC). Within each group, samples were collected at two time points: 4 weeks (T4) and 8 weeks (T8). Bone regeneration was assessed by microcomputed tomography (micro-CT) imaging and was analyzed using MATLAB software. Additionally, the fixed samples were subsequently demineralized for immunohistochemistry and histomorphometry. Slides were mounted and stained with hematoxylin and eosin (H&E) stain as well as bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) and runt-related transcription factor 2 (RUNX2) markers. The numbers of positive cells/area were calculated for each group and analyzed.

結果:

4週後、DBMはコントロール（25.2％）と比較して低ミネラル密度（7.7％）を示したが、8週後には劇的に増加した（DBM、T8＝27.6％；CC、T8＝27.2％）。異種移植片は、T4からT8にかけてミネラル脱離の増加を示した（XG, T4 = 25.0%; XG, T8 = 32.3%）。MBGは8週間の試験期間中、一貫していた（MBG, T4 = 30.4%; MBG, T8 = 30.4%）。BMP-2の発現は、すべての移植片材料に接着した細胞に認められた。RUNX2の発現もまた、すべての移植片材料に接着した細胞で観察され、4～8週間の治癒期間中、すべての材料が骨形成を支持したことを示している。

RESULTS: At 4 weeks, DBM showed low mineral density (7.7%) compared to the control (25.2%), but increased dramatically at 8 weeks (DBM, T8 = 27.6%; CC, T8 = 27.2%). Xenograft material showed an increase in mineral desnity between T4 and T8 (XG, T4 = 25.0%; XG, T8 = 32.3%). MBG remained consistent over the 8-week trial period (MBG, T4 = 30.4%; MBG, T8 = 30.4%). BMP-2 expression was present in cells adherent to all graft materials. RUNX2 expression was also observed in cells adherent to all graft materials, indicating that during the 4- to 8-week healing period, all materials supported osteogenesis.

結論:

他の材料と比較して、DBMはミネラル含量の増加に基 づき、4～8週間の期間中に高い骨誘導性を示した。すべての材料は、ラットの腓骨欠損モデルにおいて、骨形成の免疫組織学的証拠と関連していた。

CONCLUSIONS: Compared to other materials, the DBM had high osteoinductive properties during the 4- to 8-week time period based on increased mineral content. All materials were associated with immunohistologic evidence of osteogenesis in the rat calvarial defect model.