変形性股関節症における炎症性滑膜の免疫組織学的検討
千葉大学大学院医学研究院整形外科学
中村順一、中村順一、竹下宗徳、竹下宗徳、大鳥精司、鳥精司、重村知徳
重村知徳、知徳、高澤誠、岸田俊二、岸田俊二、高橋和久
高橋和久
君津中央病院
中嶋隆行
中嶋隆行
国立病院機構千葉医療センター
白井周史
白井周史
千葉県済生会習志野病院
原田義忠
原田義忠、義忠、宮坂健
宮坂健
帝京大学ちば総合医療センター
神川康也
神川康也

はじめに
変形性関節症は骨関節疾患の中で最も発症頻度が高く、関節の痛みや変形、機能障害のために中・高年者の生活の質を低下させる原因となっている。我が国では変形性股関節症は先天性股関節脱臼や臼蓋形成不全[1]に続発した二次性股関節症が多く、成人女性の 3.5％、成人男性の 1.4％にみられると推定されている[2]。末期
変形性股関節症は一般に消炎鎮痛剤が無効であり、保存的治療に抵抗性である場合が多い。人工股関節置換術(THA)は有効な手術療法の 1 つであり、米国では 2003 年には年間 20 万件の初回 THA が行われており、2030 年には年間 57 万件に増加すると推測されている[3]。我が国でも年間 4 万件の THA が行われており、今後も増加傾向である[4]。一方、THA は術後の脱臼やゆるみ等による再置換術の可能性など、依然として多くの問題が残されている[5]。また、股関節の疼痛機序に関しては、股関節の感覚神経支配や神経特性、疼痛伝達物質など不明な点が多い。変形性股関節症の病態を明らかにすることができれば、画期的医療につながり、医療費の削減が期待できる。
従来、股関節の痛みに関する研究は主に解剖学的な手法に基づくものであった。
股関節は大腿神経、閉鎖神経、坐骨神経に支配されており、股関節痛が大腿部や膝付近の痛みとして出現するのは股関節内側を支配する閉鎖神経を介した関連痛と考えられてきた[6]。Nakamura ら[7]は末期変形性股関節症患者 146 例 188 股の疼痛発現部位と頻度を調査し、鼡径部 85％、膝 34％、殿部 31％、大腿 21％、大転子部18％、腰部 15％であると述べている。一方、分子生物学の視点から股関節の感覚神経支配や神経線維の特性、疼痛伝達物質について研究した報告は少ない。当教室は免疫組織化学染色法を駆使した疼痛機序の解明に取り組んできた。
Nakajima らはラット股関節内の感覚神経は第 2 腰椎から第 4 腰椎を主とする後根神経節由来であり、表層の鼠径部皮膚の感覚神経は第 1 腰椎から第 3 腰椎を主とする後根神経節由来であることを明らかにした。また、神経線維の特性は股関節内では CGRP 陽性線維が多く、表層の皮膚では IB4 陽性線維が多いことを明らかにした[8, 9]。Shirai らは予備的研究としてヒト股関節の滑膜及び関節唇の免疫染色を行い、変形性股関節症患者 6 例中 5 例に滑膜及び関節唇への神経線維の進入を認めた[10]。これらの研究成果を基盤として、より多くの症例を対象に股関節の痛みについて検討する必要がある。
本研究の目的は、ヒト正常股関節及びヒト疼痛性股関節における滑膜組織の疼痛伝達物質及び感覚神経線維の局在を明らかにすることである。

対処と方法

手術施行時に股関節の滑膜を採取した。

ヒト正常股関節群として、大腿骨頚部

正常股関節群では関節包を一部含めて骨折のために人工骨頭置換術または THA削ぐように採取した。疼痛性股関節群でを施行した 6 例 6 股を対象とした。選択は頭頚移行部の増生した滑膜組織を採基準は 1) 受傷前は股関節症状がなく、取した。採取した滑膜組織は 4％パラフ

歩行可能であった方、2) 先天性股関節ォルムアルデヒド溶液で一晩固定した。

脱臼および臼蓋形成不全の既往歴がな

次に 20%グルコースを含む 0.01M リン酸

く、X 線学的にも変形を認めない方、3)

緩衝液(PBS; pH 7.4)で一晩保存した。

受傷後 1 ヵ月以内に手術を施行した方、 10μm 厚の凍結標本を作製し、免疫組織4)術中所見で関節軟骨の変性を認めな 化学染色を行った。一次抗体は神経線維い方とした。ヒト疼痛性股関節群として、 のマーカーneuron-specific class III
末期変形性股関節症のために THA を施行 beta-tubulin (TuJ-1)，疼痛伝達感覚神した 38 例 38 股を対象とした。選択基準

経のマーカー，calcitonin gene-relatedは 1) 先天性股関節脱臼または臼蓋形成

peptide (CGRP)，炎症性サイトカイン不全に続発した二次性変形性股関節症、 tumor necrosis factor-alpha (TNF-α)2) 著しい疼痛のために THA を施行し除 及びそのサイトカイン産生因子である痛が得られた方とした。正常股関節及びnuclear factor-kappa beta (NFκВ)を疼痛性股関節の除外基準は 1) 外傷性股用いた。前記 2 つ，後記 2 つの抗体に関関節症、大腿骨頭壊死症、関節リウマチ、 しては同一切片に対する二重染色とし，急速破壊型股関節症等、股関節の変形を 二次抗体は一つの標本に対し 2 つの蛍光きたしうる疾患の既往歴のある方、2)抗体（赤色と緑色）を用いた。蛍光顕微

過去に股関節の手術歴を有する方。3)

鏡により各切片を無作為に選択し、陽性重篤な心不全、呼吸不全、肝不全、腎不細胞及び陽性線維の定性的な評価を行全等を有し全身状態が不良の方とした。 った(図 1, 2)。
検討項目は正常股関節群及び疼痛性股ヒト標本の採取については千葉大学大学院医学研究院倫理委員会の承認と被関節群の手術時年齢、疼痛性股関節群の験者の同意を得た。

術前後の日本整形外科学会股関節機能判定基準(JOA スコア)、正常股関節群及トカインの発現と感覚神経線維の増生

び疼痛性股関節群の滑膜組織におけるを検討したことである。症例・対照研究

各抗体の陽性率である。それぞれであり、対象者数もこれまでで最も多い。

Mann-Whitney の U 検定、Wilcoxon の順

Mach ら[11]は免疫組織化学的手法を用

位和検定、Fisher の直接確率法を用い、 いてマウスの大腿骨の感覚神経と交感p 値< 0.05 を有意とした。

結果

神経の支配を明らかにした。Saxler ら[12]はヒト股関節の免疫染色を行い、関節包と滑膜に substance P 陽性神経及び正常股関節群の手術時年齢は平均 77 歳

CGRP 陽性神経を認め、陽性神経は大腿骨(63 歳～88 歳)であり、疼痛性股関節群頚部骨折患者より変形性股関節症患者の手術時年齢は平均 59 歳(48 歳～79 歳)の方が多かったと述べている。しかし、であった。正常股関節群の手術時年齢は症例数がわずか 3 例ずつと少なかった。

有意に高かった(p=0.001)。疼痛性股関本研究では、正常股関節群では術中に滑節群の術前 JOA スコアは平均 40 点(12膜炎がなく関節軟骨の変性がないこと点～62 点)であり、術後 JOA スコアは平を確認している。また、疼痛性股関節群

均 88 点(73 点～100 点)であった。JOA

では術中に滑膜炎による滑膜組織の増スコアは術前後で有意に改善した

生と軟骨変性を認め、THA により股関節(p=0.001)。術前にみられた疼痛は THAの除痛と機能改善が得られた。このことにより全例除痛が得られた。

から本研究は股関節由来の痛みを捉え滑膜組織における NFκВ陽性率は疼痛た研究であると判断している。

性股関節群で 68%(26 股)であったが、正TNF-αは末梢神経系での炎症メディエ

常股関節群では 0%(0 股)であり、2 群間ーターであることが知られている。TNF-に有意差を認めた(p=0.003、図 3)。TNF-αは炎症や神経損傷の際にマクロファα陽性率は疼痛性股関節群で 63%(24 股)ージやシュワン細胞、活性化 T 細胞からであったが、正常股関節群では 0%(0 股)産生される。TNF-αは感覚神経からも産であり、2 群間に有意差を認めた

生されることがあり、神経因性疼痛に関(p=0.006)。CGRP 陽性率は疼痛性股関節与しているとされる。TNF-αは疼痛伝達群で 61%(23 股)であったが、正常股関節のみならず、組織障害を惹起し、疼痛過群では 0%(0 股)であり、2 群間に有意差敏を引き起こす。NFκВは核内の転写因を認めた(p=0.008)。TuJ-1 陽性率は疼痛子であり、真核生物の細胞に広く分布し、性股関節群で 50%(19 股)であったが、正細胞の増殖や生存に関与している。NFκ

常股関節群では 0%(0 股)であり、2 群間Вは TNF-α等の刺激により活性化されに有意差を認めた(p=0.029)。

ると、TNF-αの産生シグナルを発現する考察
本研究の特色は、免疫組織化学的手法を用いてヒト股関節組織の炎症性サイことで、さらなる炎症を引き起こす。
Shirai ら[10]は股関節の痛みは臼蓋関節唇の変性断裂により滑膜炎を生じ、滑膜炎により関節唇への血管新生と神経線維の進入を生じるためであるとの仮きると期待される。

説を述べている。本研究では、疼痛性滑本研究にはいくつかの限界がある。第膜組織内に TuJ-1 及び CGRP 陽性神経線

一に滑膜組織以外の検討を行っていな維を認めた。一般に TuJ-1 は全ての神経い点である。股関節組織として関節唇、のマーカーであるが、CGRP 陽性神経線維臼蓋及び骨頭の骨軟骨組織等も疼痛には炎症性疼痛に関連が強い事が示唆さ関与している可能性があり、今後検討をれている。NFκВを介して炎症細胞から行う必要があると考えている。第二に産生された TNF-αが神経線維の股関節TuJ-1、CGRP、TNF-α、NFκВ以外の発内への進入に関与することを示唆して現について検討していない点である。

いると考えられた。

TNF-αを選んだ理由は臨床応用に最もヒト股関節の神経支配や疼痛物質の解近いと考えたからである。現在、

明は変形性股関節症への臨床応用が期Interleukin-6 (IL-6)や nerve growth待できると考えている。TNF-αが股関節factor (NGF)を標的にした生物学的製剤の痛みに関与しているとすれば、TNF-αの開発が進められており、これらのサイの発現を抑制することにより除痛効果

トカインについても研究を進める必要が得られる可能性があり、難治性疼痛にがある。第三に免疫組織化学染色は定性対する治療法となりうる。抗 TNF-α阻害的評価である点である。今後、定量的評薬はすでに関節リウマチで臨床応用さ価として酵素抗体法などを行う予定でれており、変形性股関節症に対しても有ある。第四に正常股関節群として大腿骨効性が期待される。海外では抗 TNF-α阻頚部骨折患者を選択した点である。外傷害薬をはじめとする生物学的製剤の変の影響が否定できないことや、有意に高形性関節症への治験が報告されている齢者が多く含まれる結果となった。しか[13]。また、ヒト疼痛性股関節に感覚神し、倫理的配慮から全くの正常股関節組経の進入が関与しているとすれば、神経織を採取する事は極めて困難である。過ブロックによる除痛効果が期待できる。 去の報告でも大腿骨頚部骨折患者を正西須ら[14]は、体外衝撃波照射は自由神常股関節群としていることから、研究デ経終末を破壊することにより除痛効果ザインは妥当と判断した[Saxler]。

をもたらすと述べている。体外衝撃波療法は 2008 年に我が国で初めて臨床応用結語が厚生労働省に認可された。これらの新変形性股関節症の滑膜組織に炎症性サしい治療法の安全性と有効性が確立すイトカイン及び感覚神経線維の増生をれば、変形性股関節症の治療の選択肢の認め、疼痛伝達に関与することが示唆さ1 つとなりうる。THA の回避が可能となれた。

れば、結果として医療費の削減につながることが期待できる。また、THA に至る時期を遅らせることができれば、再置換術を要する症例を減少させることがで謝辞
本研究は、公益財団法人日本股関節研究振興財団の研究助成をもとに行いました。心より感謝いたします。

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図表

図 1a 滑膜組織中の CGRP 陽性線維

図 1b 滑膜組織中の TuJTuJ-1 陽性線維

同一切片で二重染色される神経線維を認める。

図 2a 滑膜組織中の TNFTNF-α陽性細胞

図 2b 滑膜組織中の NFκ
NFκВ陽性細胞同一切片で二重染色される炎症細胞を認める。

図 3 股関節滑膜組織における各サイトカインの陽性率7