糖尿病性骨疾患における皮質多孔性の進行と病因 (PREPT2D)

この提案された研究の全体的な目標は、2 型糖尿病の状況において皮質多孔性の増加を引き起こす根本的な生物学的プロセスを調査し、皮質多孔性に特に焦点を当ててヒトの糖尿病性骨疾患の縦断的進化を理解することです。 研究者らは、T2D患者における孔の進行に関する初の縦断的研究を提案している。この研究は、高解像度の末梢定量的コンピュータ断層撮影法（HR-pQCT）と造影磁気共鳴（CE MR）画像法を組み合わせた新しい手法を用いて実施される予定である。 研究者らは、新しい画像解析アプローチを使用して皮質内の孔の内容と空隙率の空間分布を特徴付け、マイクロ有限要素（μFE）解析を使って空隙率の生体力学的影響を定量化します。

T2D における脆弱性の増加の根底にある骨の質の欠陥は完全には理解されていません。 組織レベルでは、材料特性と耐破壊性の欠陥を評価する研究が進行中です。 構造レベルでは、皮質多孔性の増加は、T2D における骨の質の欠陥として明確に確立されています。 空隙率は皮質組織の強度、剛性、破壊靱性の主要な決定要因であるため、T2D 関連の骨格脆弱性の予防または回復の重要な目標となります。

T2D における皮質多孔性の増加を引き起こすメカニズムは不明です。 病理学的多孔性の予防または逆転を特に目的とした治療法を開発するには、研究者は多孔性の生物学的要因を理解する必要があります。 現在、これらの生物学的要因は不明です。 緻密な皮質内での大きな皮質細孔の形成は、骨骨のクラスター化とハバース管の合流に起因すると考えられています。 皮質内境界では、「小柱形成」または骨髄腔の拡張が観察された皮質多孔性の増加を促進すると仮説が立てられています。 糖尿病性骨疾患では、細孔空間拡大の複数のメカニズムが関与している可能性があります。

骨髄脂肪蓄積の増加と微小血管の健康状態の低下は、T2D の側面として認識されており、病的多孔性の発症に関与している可能性があります。 げっ歯類モデルとヒトを調査した研究では、骨髄脂肪の増加とT2Dの関連性が確立されています。 (対照的に、BMI 単独では骨髄脂肪との関連性は示されていません。) 骨髄脂肪の増加は、骨密度 (BMD) の低下と小柱の微細構造の低下につながります。 研究者らはまた、BMDとは無関係に、骨髄脂肪の増加が脊椎骨折と関連していることを文書化した。 単なる受動的な充填剤としての骨髄脂肪という歴史的な概念は、この脂肪貯蔵庫が骨の質においてダイナミックな役割を果たしているという認識に取って代わられています。 現在まで、この関連性は主に小柱骨の微細構造の観点から研究されてきました。研究者らは、それが皮質骨の微細構造にも関与している可能性があると提案しています。 T2D の微小血管合併症は、この病気の最も深刻な症状の 1 つです。 進行した疾患では、血管新生のプロセスによる血管新生が網膜症および腎症の進行につながります。 最近の研究では、微小血管の病理も糖尿病における骨梁の質に影響を与えることが示唆されています。 皮質骨では、多孔性の大部分に血管が含まれているため、血管新生により骨組織の除去が必要になります。 したがって研究者らは、微小血管の病理がT2Dにおける皮質の微細構造の変化に影響を与えているのではないかという仮説を立てている。

病理学的な細孔空間の内容は、細孔空間の拡大の要因を示し、細孔に関連した破壊を予測および予防するための戦略につながる可能性があります。 細孔内容の特徴付けは、骨髄腔の拡張、血管網の拡張、またはその両方による細孔空間の拡大を示す可能性があります。 骨髄の分布または組成の変化がT2Dにおける多孔性の増加と関連していることを研究者らが発見した場合、これは骨髄腔の拡大が病理学的多孔性に寄与している可能性があることを示唆しています。 この場合、研究者らは今後の取り組みを、脂肪と骨の相互作用という新たなトピック、具体的には次のことに向けることになるだろう。1) 共通の多能性前駆体から起こる骨芽細胞と脂肪細胞の分化のバランス。 2) 骨のリモデリングに対するアディポカインの作用。 血管分布の変化または微小血管の健康状態がT2Dにおける多孔性の増加と関連していると研究者らが判断した場合、これは血管網が病理学的多孔性に寄与している可能性があることを示唆しています。 この場合、研究者らは今後の研究を血管系と皮質骨リモデリングとの相互作用に向けることになるだろう。 血管系は、内皮細胞によって放出される血管作動性物質を通じて骨のリモデリングに影響を与えることが知られています。 例えば、廃用という状況では、骨量の減少は、内皮細胞による血管作動性物質の放出によって達成される血管分布の増加と充血に関連しています。 研究者らは、皮質多孔性の増加のこれらの考えられるメカニズムを検討することで、適切な治療戦略が明らかにされるでしょう。 具体的には、脂肪代謝に関連する空隙率の増加は、間葉系幹細胞の分化を骨芽細胞形成に向けたり、骨リモデリングに対するアディポカイン作用の調節に焦点を当てた介入を示している可能性があります。 あるいは、微小血管損傷による空隙率の増加は、関節リウマチにおける血管新生や骨びらんと戦うために使用される血管調節剤または抗血管新生療法の調節を示している可能性があります。