Urbanization and Knee Cartilage Growth Among Children and Adolescents in Western Kenya
Holowka NB, Wallace IJ, Mathiessen A, et al (2021)
Urbanization and Knee Cartilage Growth Among Children and Adolescents in Western Kenya.
Acr Open Rheumatology.
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幼少期の身体活動量が青年期の軟骨の厚さに影響する。貯筋と貯骨。ほどほどに食べ、しっかり動く。これに裸足で、というフレーズが追加できたら尚良いのだろう。こういう研究が出てくるとなるほど、と思う反面、実際に行動起こすのは中々難しいのだろうなぁ。。
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Objective Previous studies have demonstrated that low physical activity levels during youth are associated with the development of thin knee cartilage, which may increase susceptibility to osteoarthritis later in life. Here, we propose and test the hypothesis that reductions in physical activity impair knee cartilage growth among people in developing countries experiencing urbanization and increased market integration. Methods Ultrasonography was used to measure knee cartilage thickness in 168 children and adolescents (aged 8-17 years) from two groups in western Kenya: a rural, physically active group from a small-scale farming community and an urban, less physically active group from the nearby city of Eldoret. We used general linear models to assess the relative effects of age on cartilage thickness in these two groups, controlling for sex and leg length. Results Both groups exhibited significant reductions in knee cartilage thickness with increasing age (P < 0.0001; 95% confidence interval [CI 0.15-0.06 mm), yet the rate of reduction was significantly less in the rural than in the urban group (P = 0.012; 95% CI 0.01-0.10 mm). Conclusion The results support our hypothesis by showing that individuals from the more physically active rural group exhibited less knee cartilage loss during youth than the more sedentary urban group. Our findings suggest that reduced physical activity associated with urbanization in developing nations may affect adult knee cartilage thickness and thus could be a factor that increases susceptibility to osteoarthritis. 目的 これまでの研究で、青年期の身体活動量が少ないと膝軟骨が薄くなり、後年の変形性関節症になりやすいことが明らかになっている。そこで我々は，都市化と市場統合が進む発展途上国の人々において，身体活動量の低下が膝軟骨の成長を阻害するという仮説を提案し，検証した。方法 ケニア西部の2つのグループ（小規模農業を営む農村部の身体活動が活発なグループと、近隣のエルドレッド市にある都市部の身体活動が活発でないグループ）に属する168名の児童および青年（8～17歳）を対象に、超音波検査を用いて膝軟骨の厚さを測定した。一般線形モデルを用いて、性別と脚長をコントロールしながら、これら2つのグループの軟骨厚に対する年齢の相対的影響を評価した。結果 両群とも、年齢の増加に伴い膝軟骨厚が有意に減少したが（P < 0.0001; 95%信頼区間 [CI 0.15-0.06 mm）、減少率は都市部の群よりも農村部の群の方が有意に小さかった（P = 0.012; 95% CI 0.01-0.10 mm）。結論 今回の結果は、身体活動が活発な農村部の人々は、座ることが多い都市部の人々よりも青年期の膝軟骨の減少が少ないことを示し、我々の仮説を支持した。今回の結果は、発展途上国の都市化に伴う身体活動の低下が成人の膝軟骨厚に影響を与え、変形性関節症の罹患率を高める要因となる可能性を示唆している。 はじめに
多くの発展途上国では，これまで遠隔地の農村で自給自足の生活をしていた人々が，急速な都市化と市場経済への統合により，ライフスタイルが大きく変化している。これらの変化には、運動量の減少や加工度の高い食品の摂取が含まれており、変形性膝関節症（OA）の罹患率を高めることが予想される(1)。特に最近では、エネルギーが不足している状態で生まれた人が、後にエネルギーが豊富になると、腹部の脂肪組織が蓄積され、慢性的な低悪性度の全身性炎症が生じ、これが変形性膝関節症の病態生理学的役割を果たすという説が提唱されている（2）。 ここでは、関連する仮説を提案し、検証する。すなわち、農村部から市場統合された都市部のライフスタイルに移行した集団における身体活動の低下は、小児期および青年期における膝関節軟骨の成長を阻害し、生体力学的に脆弱な軟骨構造を持ったまま成人期を迎える可能性を高めるというものである。先進国では、青少年期の運動量が少ないと、成長期(3)と成人期(4)の両方で膝軟骨が薄くなることがわかっています。さらに、ベースラインの膝軟骨が薄いと、加齢に伴う膝軟骨の変性が起こりやすくなることが示されています(5)。一方、若年期のBMI値の上昇は、膝軟骨の成長との強い関連性は認められず（3）、運動不足が膝軟骨の成長に影響を与えているのではないかという仮説に着目しました。 この仮説を検証するために、ケニア西部に住む2つのグループの子どもと青年を対象に、膝軟骨の厚さを測定しました。1つ目のグループは、ナンディ郡の遠隔地の農村部に住む人々で、家族はほとんど小規模な農業で生計を立てており、市場経済、水道、電気、機械化された農機具などをほとんど利用することができない（6、7）（図1A）。2つ目のグループは、ケニアで5番目に大きく、急速に成長している都市、エルドレッドに住む都市部の人々で構成されています（図1B）。この2つのグループの子どもと青少年を対象としたこれまでの研究では、農村部の人々と比較して、都市部の人々は身体活動のレベルが著しく低く、体力も低いことが明らかになっています（6、7）。私たちは、幼少期から青年期にかけて、都市部の人々は農村部の人々よりも膝軟骨が薄くなるだろうと予測した。 結果
農村部の参加者と都市部の参加者の全サンプルの特徴を表1に示し、異なる年齢での比較を可能にするために参加者を2歳の年齢層に分けた。すべての年齢層において、農村部の参加者は、都市部の参加者に比べて、平均して体格、BMI、およびウエスト周囲径が低かった。平均身長と脚長は、都市部の参加者よりも若年層（12歳未満）の農村部の参加者の方が低かったが、すべての年齢層において、農村部の参加者と都市部の参加者の身長と脚長は同程度であった。脚の長さを一致させたサンプル（補足表1）では、都市部の参加者と農村部の参加者の脚の長さは、12歳未満の参加者を含め、すべての年齢で一致していた。
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全サンプルを対象とした最初のGLMでは、適合度テストの結果、ターゲットモデルがヌルモデルよりも良い結果となった（LRT = 57.8, P < 0.0001）。都市部の参加者では、膝軟骨の厚さが1年あたり平均0.11mm減少したのに対し（t = -4.7, P < 0.0001; 95% CI 0.15-0.06mm）、農村部の参加者では、1年あたり平均0.047mmしか減少しなかった（t = -2, P = 0.047; 95% CI 0.093-0.0007）。年齢×面積の推定値では，都市部の参加者の方が農村部の参加者よりも，この減少率が1年あたり平均0.06mm大きいことがわかった（t = 2.5, P = 0.012; 95% CI 0.01-0.10mm）（図2）。この割合の違いから、環境間の軟骨厚の平均差は、年齢によって変化した。都市部の参加者は、13歳以前は軟骨が厚い傾向にあったが、その後、農村部の参加者は軟骨がますます厚くなり、16歳から17歳までに平均で16％の軟骨が厚くなった（図2）。年齢や環境を問わず、男子は女子よりも調整済み平均軟骨厚が7％大きかった（t = 3.4, P = 0.0008; 95% CI 3%-12%）。脚の長さは軟骨の厚さとは有意に関連しなかった（t = 0.3, P = 0.76）。
結果は、脚の長さを一致させたサンプルを用いた2回目のGLMでわずかに変化し、ヌルモデルよりも良好な結果が得られた（LRT = 53.1, P < 0.0001）。膝軟骨の厚さは、都市部の参加者では1年あたり0.11mm減少し（t = -3.9, P = 0.0001; 95% CI 0.17-0.06mm）、農村部の参加者では1年あたり0.06mm減少した（t = -2.3, P = 0.022; 95% CI 0.1-0.007mm）。年齢×面積の推定値では、やはり都市部の参加者の方が農村部の参加者よりも減少率が大きかった（平均0.05mm/年の差、t = 2.3, P = 0.025; 95% CI 0.01-0.10mm）。ここでも、都市部の参加者は13歳以前の軟骨が厚く、農村部の参加者はそれ以降の軟骨が厚かった。このモデルでは、男子は女子よりも調整済み平均軟骨厚が8％大きく（t = 3.4, P = 0.0004; 95% CI 4%-13%）、脚の長さは軟骨厚とは有意に関連しなかった（t = 0.4, P = 0.72）。
考察
本研究では、身体活動レベルが異なることが明らかになっているケニアの農村部および都市部の人々を対象に、小児期および青年期における膝軟骨の厚さを横断的に調査しました。その結果、他の国の青少年を対象とした超音波検査の結果と同様に、農村部と都市部の両方で、軟骨の厚さは年齢とともに減少することがわかりました（9, 10）。しかし、加齢に伴う軟骨の厚さの減少の度合いは、身体活動の少ない都市部のグループの方が、身体活動の多い農村部のグループよりも大きかった。これらの結果は、都市化に伴う身体活動の低下が、青年期の膝軟骨の発達を阻害し、その結果、成人期に軟骨が薄くなって生体力学的に脆弱になる可能性が高くなるという仮説を支持するものである。先進国での調査結果(5)によると、都市部で成人期に膝軟骨が薄くなった人は、農村部で膝軟骨が厚くなった人に比べて、その後の人生で膝OAになるリスクが高いと予想されます。この仮説を直接検証することはできないので、ここで示されたような軟骨の成長の違いが、都市化が進む社会での相対的なOA感受性に影響を与えるかどうかを明らかにするには、さらなる研究が必要である。 都市化はライフスタイルの多くの側面に影響を与えるが、いくつかの証拠から、ケニアの若者が農村部と比較して都市部で加齢に伴う軟骨の菲薄化を引き起こした要因は、身体活動であることが示唆されている(6)。まず、動物モデルを使った実験では、最適な膝軟骨構造を得るためには身体活動が重要であることが示されている。例えば、四肢を長期間固定すると膝軟骨が薄くなり(11)、若い動物が毎日走ると膝軟骨の厚みが増すことが示されている(12)。次に、先進国（オーストラリア）の人々を対象とした2つの研究では、若いうちに高いレベルの身体活動を行うことで、厚い膝関節軟骨の成長が促進されることが示されています。Antonyら（4）は、幼少期の身体能力測定値が25年後の成人期の膝軟骨体積と相関していることを発見し、Jonesら（3）は、青年期の1.6年間の運動強度と膝関節軟骨体積の蓄積との間に正の相関を発見しました。後者の研究結果は、思春期に膝軟骨が増加するという点で、本研究の結果と表面的には異なっているように見えますが、この相違は、JonesらがMRI（磁気共鳴画像）で、成長して石灰化していない膝関節軟骨と、その下にある骨化軟骨とを区別できたことによると考えられます。本研究で使用した超音波プロトコルでは、これらの2種類の軟骨を区別することはできませんでしたが、本研究でケニアの農村部のグループが示した軟骨減少の速度が比較的遅かったことは、都市部のグループと比較して、成長中の関節軟骨の肥厚が大きいことを示していると解釈できます。このように、本研究の結果は、これらの先行研究（3、4）とおおむね一致しており、地理的には近いが行動的には異なる集団において、若いときの身体活動が膝関節軟骨の成長に関係するという仮説を自然に検証することができました。さらに、今回の発見は、この関係が発展途上国にも影響を及ぼす可能性があることを示しています。発展途上国では、農村部の自給自足農業から都市部の市場統合型経済への移行に伴い、身体活動レベルが低下しています。 今回の研究では、身体活動が2つのグループ間の膝軟骨成長の違いの原因として最も顕著な候補であるように見えるが、多くの発展途上国では、都市化に関連したライフスタイルの変化が最も大きな健康上の影響を及ぼしており、それは肥満になりやすい食生活への移行である(13)。成人の場合、このような食生活の変化は、脂肪による慢性的な低悪性度の全身性炎症を促進することで、膝OAのリスクを高めるという仮説が立てられている（2）。しかし、子どもや青年では、肥満になりやすい食生活が膝軟骨の成長を阻害するかどうか、あるいはどのように阻害するのかは明らかになっていません。先進国では、肥満は青年期の膝軟骨の厚さを予測するのに適していないことがわかっています（3）。本研究では、農村部と都市部の両方で肥満はほとんど見られなかったが、都市部の人はBMIが高く、ウエスト周囲径が大きい傾向にあった。