Development of Periodontal treatment by antioxidant effect using a functional metabolite

• Project/Area Number: 19K18990
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 57030:Conservative dentistry-related
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: Matsukawa Yumi 新潟大学, 医歯学総合病院, 医員 (30804554)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 歯周病 / 歯周炎 / メタボライト / 抗酸化 / 機能性脂肪酸

Outline of Research at the Start

酸化ストレス／抗酸化ストレス応答のバランスは歯周炎の病態形成に関与することが知られている.近年，乳酸菌が脂質を代謝する過程で産生される中間代謝産物 (メタボライト) が抗酸化作用を有することが報告されたが, 歯周組織におけるこれら機能性メタボライトの抗酸化作用および歯周炎の発症・進行への関与は不明である．
そこで, 本研究の目的は, 新規機能性メタボライトの歯周組織における抗酸化作用を明らかにすることで, 歯周炎に対する抑制効果を検討することである. 本研究の成果は，歯周炎のみならず，糖尿病や動脈硬化症を含む全身性の酸化ストレス関連疾患の予防・治療法開発へ繋がることが期待される．

Outline of Final Research Achievements

10-oxo-trans-11-octadecenoic acid (KetoC), known as a bioactive metabolite generated by intestinal microorganisms, has been reported to have an anti-oxidative property in human liver cell line via the Nrf2-ARE signaling pathway. However, the anti-oxidative function of KetoC in gingival epithelial cells (GECs) and its upstreaming signaling pathway still remain to be elucidated. Therefore, we investigated the antioxidant effect of KetoC on GECs and a mouse model of periodontitis in this present study.
We found that KetoC exerts a protective function against the oxidative stress in GECs through GPR120-dependent ERK-Nrf2-ARE signaling. Further, KetoC attenuated alveolar bone destruction and suppressed P. gingivalis in a mouse model of periodontitis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究によって、機能性メタボライトKetoCの歯肉上皮における抗酸化作用が明らかとなった。脂肪酸由来の機能性メタボライトによる多彩な生体防御作用を、様々な全身疾患の予防・治療に応用しようとする報告は年々増加しているが、口腔内における臨床応用に関する報告はまだ多くない。また、過度の酸化ストレスは、糖尿病や動脈硬化症などの多くの全身疾患の発症・進行にも関与することが知られており、本研究の成果は歯周炎治療のみならず、酸化ストレス関連疾患の予防・治療やアンチエイジングの創薬開発に将来的につながる可能性があるという点において、学術的・社会的意義は大きい。

Research Products

• [Journal Article] Antimicrobial function of the polyunsaturated fatty acid KetoC in an experimental model of periodontitis (2019)
  • Author(s): Sulijaya Benso、Yamada‐Hara Miki、Yokoji‐Takeuchi Mai、Matsuda‐Matsukawa Yumi、Yamazaki Kyoko、Matsugishi Aoi、Tsuzuno Takahiro、Sato Keisuke、Aoki‐Nonaka Yukari、Takahashi Naoki、Kishino Shigenobu、Ogawa Jun、Tabeta Koichi、Yamazaki Kazuhisa
  • Journal Title: Journal of Periodontology Volume: 90 Issue: 12 Pages: 1470-1480
  • DOI: 10.1002/jper.19-0130
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 腸内細菌叢の変動を介した歯周病のNAFLDへの影響 (2020)
  • Author(s): 山崎恭子、中島麻由佳、竹内麻衣、原 実生、都野隆博、松岸 葵、松川由実、佐藤圭祐、高橋直紀、多部田康一、坪井裕理、菊池 淳、加藤 完、大野博司、山崎和久
  • Organizer: 第24回腸内細菌学会学術集会
• [Presentation] Dysbiosis of Gut microbiota aggravates experimental periodontitis. (2019)
  • Author(s): Sato K, Matsuda Y, Yamada-Hara M, Yokoji M, Tsuzuno T, Matsugishi A, Yamazaki K, Tabeta T, Yamazaki K.
  • Organizer: 97th General Session of the International Association for Dental Research
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Oral pathobionts aggravate NAFLD through modulation of gut dysbiosis. (2019)
  • Author(s): Yamazaki K, Nakajima M, Takeuchi M, Hara M, Tsuzuno T, Matsugishi A, Matsukawa Y, Sato K, Takahashi N, Tabeta K, Yamazaki K.
  • Organizer: 98th General Session of the International Association for Dental Research
  • Int'l Joint Research