糖尿病関連歯周炎における骨細胞ギャップ結合を介した細胞間情報伝達機構の解明

• Project/Area Number: 19K19000
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 57030:Conservative dentistry-related
• Research Institution: Nagasaki University (2023); The University of Tokushima (2019)
• Principal Investigator: 坂本 英次郎 長崎大学, 病院(歯学系), 講師 (70771624)
• Project Period (FY): 2022-12-19 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 骨細胞 / 終末糖化産物 / 糖尿病関連歯周炎 / ギャップジャンクション / Connexin 43 / リポ多糖 / コネキシン43 / パネキシン / 細胞間情報伝達 / コネキシン

Outline of Research at the Start

本研究では，糖尿病合併症の1つである歯周病の重症化メカニズムを明らかにするものである。特に骨代謝の主要な役割を担う骨細胞の機能的変化に焦点を当てて研究を遂行する。骨細胞は様々な細胞と高度な情報ネットワークを形成し，病態の発症・進展に深く関わるものと考えられる。糖尿病関連歯周炎における骨細胞の情報ネットワーク，特にマイクロRNAの関わりが明らかになれば，その情報伝達を制御し，歯周病治療においてもマイクロRNA治療という選択肢が生まれる可能性がある。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は糖尿病合併症の発症・進行に関与する因子である終末糖化産物（AGE）と歯周病原細菌由来リポ多糖（P-LPS）が、骨細胞における細胞間情報伝達機能に及ぼす影響を明らかにすることを目的として開始した。骨細胞は細胞間で樹状の突起を伸ばし、ギャップジャンクションおよびヘミチャネルを介して情報伝達を行なっていることが明らかとなっている。Connexin（Cx）およびPannexin（Panx）は情報伝達に重要な蛋白であり、骨細胞では特にCx43およびPanx1、Panx3が強く発現している。
マウス由来骨細胞株MLO-Y4-A2にAGEを短期間（24時間）作用させた後、RNAを回収し、ギャップジャンクション・ヘミチャネルに関与する因子の発現をReal time PCR法で分析した。しかしCx43およびPanx1、Panx３の変化は認められなかった。一方、長期間（7日）作用させた後に再度遺伝子発現を分析したところ、著明な発現現象が認められた。同様にAGEを長期間刺激させた後、蛋白発現についてWestern blot法で分析したが、同じ傾向が認められた。次に骨細胞のギャップジャンクションにおけるATP輸送能を調べるため、MLO-Y4-A2細胞にAGEを一定期間作用させた後、Lucifer yellow染色試薬を用いてスクラッチテストを行った。蛍光顕微鏡視野で染色部位を検出したところ、AGE添加群では染色部位が著名に減少していた。
以上の結果より、AGEは骨細胞におけるCx43、Panx1およびPanx3の発現を抑制し、さらにギャップジャンクションにおけるAPT輸送能も抑制することが明らかとなった。P-LPSとの関連および抑制メカニズムなど十分に解明されていない点もあるが、骨細胞へのAGEの新たな影響が明らかになったと言える。