メトホルミンが糖尿病ラットのインプラントオッセオインテグレーションにもたらす効果

• Project/Area Number: 23K15995
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 57030:Conservative dentistry-related
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 齋藤 夏実 東京医科歯科大学, 東京医科歯科大学病院, 医員 (90963950)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 糖尿病 / メトホルミン / オッセオインテグレーション / 歯科用インプラント / 糖尿病モデルラット

Outline of Research at the Start

糖尿病は歯周病の悪化や歯周治療後の創傷治癒遅延をもたらすだけでなく歯科用インプラントのオッセオインテグレーションにも影響を及ぼすことが示唆されている。しかし糖尿病患者におけるオッセオインテグレーションを促進する手法は開発されておらず、糖尿病患者におけるインプラント治療の明確なコンセンサスは得られていない。糖尿病治療薬であるメトホルミンは骨芽細胞機能を活性化させることが報告されている。本研究では2型糖尿病ラット口腔内へのインプラント埋入実験にてメトホルミン投与がオッセオインテグレーションを促進する可能性を検討し、同モデルラットの骨髄由来間葉系幹細胞を用いた細胞実験でその分子メカニズムを解明する。

Outline of Annual Research Achievements

糖尿病は、歯周病の悪化や歯周治療後の創傷治癒遅延をもたらすだけでなく、歯科用イン
プラントのオッセオインテグレーションにも影響を及ぼすことが示唆されている。しかし、
糖尿病患者におけるオッセオインテグレーションを促進する手法は開発されておらず、糖尿
病患者におけるインプラント治療の明確なコンセンサスは得られていない。ビグアナイド系糖尿病治療薬であるメトホルミンは、肝細胞での血糖低下作用だけでなく、骨芽細胞機能を活性化させることが報告されている。本研究では、2型糖尿病ラットの口腔内へのインプラント埋入実験にてメトホルミン投与がオッセオインテグレーションを促進する可能性を検討し、同モデルラットの骨髄由来間葉系幹細胞(BMMSCs)を用いたin vitro実験にてその分子メカニズムを解明する。本研究により、糖尿病患者におけるインプラント治療の治療成績の向上への寄与を目指す。
In viro実験において、BMMSCsの単離及び多分化能を有することの確認を行い、増殖能についてMTSアッセイを用いて評価した。
In vivo実験について、現在検討中である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

In vitro実験において、高血糖症発症後の8週齢オスZDFラット及び対照として8週齢オスZLラット大腿骨よりBMMSCsを採取し、骨芽細胞、脂肪細胞、軟骨細胞への分化誘導を行い、採取した細胞が多分化能を有することを確認した。BMMSCsを増殖培地にて培養し、ZDF、ZDF＋メトホルミン、ZL、ZL＋メトホルミンの4群を設定する予定である。増殖培地で3日間培養した細胞で細胞内のROS産生量の定量、細胞増殖能評価を行う。メトホルミンがPI3K/Aktシグナル伝達経路に及ぼす影響を解析するために、ウェスタンブロット法によりphophorylated-PI3Kおよびphosphorylated-Aktの発現を解析する。骨芽細胞誘導培地で3日間培養した細胞では、細胞分化能評価、4週間培養した細胞で石灰化能の評価を行う。同様に3日、7日間培養した細胞で酸化ストレス、炎症、骨代謝関連マーカーのmRNA発現定量を行う。さらにインプラント表面での動態を模すためチタンディスク上で細胞培養を行い、石灰化能の評価を行う。
In vivo実験については現在実験スケジュールの検討中である。

Strategy for Future Research Activity

In vitro実験についてさらに進行していく。
In vivo実験について、インプラント体準備の方法を検討、必要に応じて実験計画の変更を行う。