エラスターゼを標的とした歯周炎重症化機序の探索とその分子メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number	21K21058
Research Category	Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	0907:Oral science and related fields
Research Institution	Niigata University
Principal Investigator	日吉巧新潟大学, 医歯学系, 特任助教 (80911437)
Project Period (FY)	2021-08-30 – 2023-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000) Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords	歯周炎 / 好中球エラスターゼ / ヒト歯肉上皮細胞 / 細胞接着分子 / 歯肉上皮バリア / 歯周炎マウスモデル / 歯周炎重症化 / エラスターゼ阻害剤
Outline of Research at the Start	好中球の細胞内に存在するタンパク質分解酵素エラスターゼは，歯周炎患者の歯肉溝滲出液中で増加し，歯周炎の重症化に働くと報告されている．しかし，エラスターゼが歯周炎の重症化を誘導する詳細な分子メカニズムはいまだ不明である．本研究では，エラスターゼの宿主傷害作用および分子機能障害作用等に着目して解析を行い，エラスターゼが歯周炎重症化に働く機序を解明する．また，歯周炎病態におけるエラスターゼの役割を解明することで，中長期的には，エラスターゼを標的とした新規歯周炎治療法の開発を期す．
Outline of Annual Research Achievements	歯周炎は，好中球の過剰な集積を特徴とする炎症性疾患である．好中球に内在するプロテアーゼであるエラスターゼは，歯周炎患者の歯肉溝滲出液中で増加し，歯周炎の重症化に働く可能性が報告されている．長年にわたり，エラスターゼと歯周炎の重症化との関係が研究されてきたが，その詳細なメカニズムは未だ不明である．申請者はこれまでに，エラスターゼが宿主の生体分子を分解することで，炎症性疾患の重症化を誘導することを解明した．さらに，好中球から漏出したエラスターゼが，歯肉上皮細胞に傷害作用を示すというin vitroでの知見を得た．このことから，本申請研究では，エラスターゼによる歯肉上皮バリア傷害作用による歯周炎重症化機序に着目して研究を開始した．エラスターゼは，歯肉上皮バリアを形成する細胞接着分子（デスモグレイン１，オクルーディンおよびEーカドヘリン）を分解することを明らかにした．また，三次元ヒト歯肉上皮細胞モデルにエラスターゼを添加すると，歯肉上皮細胞に局在する細胞接着分子が分解され，細胞層が剥離する像を得られた．さらに，エラスターゼを添加した歯肉上皮細胞層において，歯周病原細菌および病原因子の細胞層透過率が上昇した．これらの知見から，エラスターゼは，歯肉上皮バリア傷害作用を介して歯周炎を重症化する可能性が示唆された．さらに，健常なマウスと比較して，歯牙結紮により歯周炎を誘導したマウスモデルの歯肉では，エラスターゼ活性が上昇していることが明らかとなった．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason エラスターゼによる歯周炎重症化に係る分子およびその機序を同定し，初年度の目標を達成した．また，前倒しで行ったin vivo研究においても，歯周炎マウスモデルにおいてエラスターゼ活性が上昇することを明らかにした．以上のことから，当初の計画以上に進展していると判断した．
Strategy for Future Research Activity	歯周炎マウスモデルを用いて，エラスターゼによる歯周炎重症化機序の解明およびエラスターゼを標的とした新規歯周炎治療の探索を行う．具体的には，歯周炎マウスモデルにおける好中球とエラスターゼの局在を試験する．続いて，本邦で臨床的に用いられているエラスターゼ阻害剤を歯周炎マウスモデルの歯肉に局所投与し，歯槽骨吸収量や歯肉中炎症性サイトカイン転写活性等を計測することで，エラスターゼの阻害による歯周炎重症化抑制作用を検証する．同時に，結紮絹糸中の細菌数を定量し，エラスターゼ阻害剤の投与が口腔内細菌数に与える影響を解析する．また，歯周炎マウスモデルの歯肉中に認めた活性と同等のエラスターゼ活性が，歯周病原細菌に対し殺菌活性を示すがどうかを試験する．以上の試験を複数回実施し，エラスターゼ阻害剤による歯周炎抑制作用を総合的に解析する．中長期的にはエラスターゼ阻害剤による臨床的な歯周炎治療法の開発を目指す．