歯周病におけるプロテアーゼ機能と生体反応に関する基礎的研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11307042
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 山本 健二 九州大学, 大学院・歯学研究院, 教授 (40091326)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡元 邦彰 長崎大学, 歯学部, 助教授 (10311846) ; 筑波 知子 九州大学, 大学院・歯学研究院, 助手 (70336080) ; 筑波 隆幸 九州大学, 大学院・歯学研究院, 助教授 (30264055)
• Keywords: 歯周病 / 病原性因子 / プロテアーゼ / グラム陰性嫌気性細胞 / ジンジバリス菌 / Arg-gingipain / Lys-gingipain / 宿主細胞傷害活性

Research Abstract

歯周病は歯槽骨を含む歯周組織の広範囲な破壊を特徴としており、宿主細胞ならびに口腔細菌由来のプロテアーゼが関与している。これまでに筆者らの研究から、歯肉縁下プラーク中に存在するグラム陰性嫌気性細菌のジンジバリス菌(Porphyromonas gingivalis)が産生する2つのシステインプロテアーゼ[Arg-gingipain(Rgp)とLys-gingipain(Kgp)]が、宿主に対しては種々の生体蛋白質を分解して病原性に寄与する一方、菌体に対しては生存戦略に不可欠な菌体蛋白質のプロセシングや細胞内輸送・局在化に関与していることが明らかにされてきた。本年度の研究では、両酵素の歯周病原性をさらに追究する目的で、宿主歯肉線維芽細胞に対する傷害機構を解析した。その結果、本菌野生株の培養上清をヒト歯肉線維芽細胞とインキュベーションすると、濃度依存性および時間依存性に線維芽細胞は細胞接着性を失い、それに伴って細胞死が誘導された。この過程は、Rgp欠損株およびRgp/Kgp両酵素欠損株で有意に抑制されたが、Kgp欠損株では抑制できなかった。同様の結果は、Rgp特異的阻害剤およびRgp/Kgp両酵素阻害剤を用いた実験でも得られた。これらの結果から、野生株のもつ線維芽細胞傷害活性は主としてRgpによって担われていることが明らかとなった。ついで、Rgpに対する歯肉線維芽細胞標的分子の解析が行われた。その結果、野生株の培養上清による線維芽細月の傷害活性は、Rgpによるフィブロネクチンの特異的な分解と、それに引き続いて起こるRgpとKgpとの共同作用によるインテグリン分子α2,β1,β3サブユニットの強く分解によって引き起こされていることが明らかにされた。野生株培養上清を用いて見られた線維芽細胞傷害活性とフィブロネクチンおよびインテグリンに対する分解活性は、精製したRgpおよびKgpを用いた実験でも観察され、両酵素に対する阻害剤が、これらの過程を抑制する上で有効であることも確認された。同様の実験は、ヒト血管内皮細胞を用いた実験でも観察されている。

Research Products

• [Publications] Nishioku T., et al.: "Involvement of cathepsin E in exogenous antigen processing in primary cultured murine microglia"Journal of Biological Chemistry. 277. 4816-4822 (2002)
• [Publications] Baba A., et al.: "Roles for Arg-and lys-gingipains in disruption of cytokine responses an loss of viability of human endothelial cells by Porphyromonas gingivalis"Biol. Chem.. (in press). (2002)
• [Publications] Shoji M., et al.: "Construction and characterization of a nonpigmented mutant of Porphyromonas gingiivalis : cell surface polysaccharide as a moorage for gingipains"Microbiology. 148(in press). (2002)
• [Publications] Nakanishi H, et al.: "Involvement of nitric oxide released from microglia-macrophages in pathological changes of cathepsin D-deficient mice"Journal of Neuroscience. 21. 7526-7533 (2001)
• [Publications] Baba A., et al.: "Arg-gingipain is responsible for the degradation of cell achesion molecules o human gingival fibroblasts and their death induced Porphyromonas gingivalis"Biol. Chem.. 382. 817-824 (2001)
• [Publications] Sakai E., et al.: "Characterization of phagosomal subpopulations along endocytic routes in osteoclasts and macrophages"Journal of Biochemistry. 130. 823-831 (2001)
• [Publications] Kitano S., et al.: "Suppression of gingival inflammation induced by Porphyromonas gingivalis in rats by leupeptin"Japanese Journal of Pharmacology. 85. 84-94 (2001)
• [Publications] 山本健二: "歯周病の発症進展に関わる2つの病原性プロテアーゼ:歯周病原菌の生存戦略に協同して作用するジンジパイン"化学と生物. 40. 72-74 (2002)
• [Publications] 山本健二 他: "歯周病原性細菌の蛋白質分解酵素を介する生存戦略"蛋白質核酸酵素. 46. 1781-1788 (2001)
• [Publications] 馬場貴代, 山本健二: "歯周病研究の最前線:歯周病細菌と病原性因子はどこまで明らかにされたか"組織培養工学. 27. 17-21 (2001)
• [Publications] 山本健二: "アスパラギン酸プロテアーゼ:生理機能と病態に関する新知見"医学のあゆみ. 198. 23-28 (2001)
• [Publications] 筑波隆幸, 山本健二: "神経変性疾患とアスパラギン酸プロテアーゼ機能の新局面"蛋白質核酸酵素. 46. 132-142 (2001)
• [Publications] 山本健二: "タンパク分解の不思議"クバプロ. 187 (2001)