P.gingivalis感染による歯周組織修復シグナルの阻害

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15390645
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 岡橋 暢夫 大阪大学, 大学院・歯学研究科, 助教授 (40150180)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中川 一路 大阪大学, 大学院・歯学研究科, 講師 (70294113) ; 天野 敦雄 大阪大学, 大学院・歯学研究科, 教授 (50193024)
• Keywords: 歯周病 / 再生医学 / P.gingivalis / 細胞接着 / 上皮細胞 / 骨芽細胞

Research Abstract

歯周病細菌P.gingivalisは、細菌表層に存在する線毛を介して組織細胞内に侵入する。また、本菌はgingipainと呼ばれろプロテアーゼの作用により、細胞外基質を分解するなど、強い組織傷害性を示す。本研究では、1)P.gingivalisの感染が組織再生シグナルを阻害するかどうか、2)細胞侵入性やgingipainが組織再生阻害に関与している可能性があるかどうか、の2点を明らかにすることを目的とした。
平成15年度は、まずP.gingivalis野生株から線毛及びgingipainの遺伝子のクローニングを行ない、それぞれ相同組換えによって、線毛欠損株及びgingipain欠損株を作成した。その上で、上皮細胞あるいは骨芽細胞を用い、P.gingivalis感染が細胞増殖や細胞移動に与える影響をin vitroで調べた。その結果、1)コンフォーカル顕微鏡観察の結果、上皮細胞でも骨芽細胞でもP.gingivalis野生株は細胞内に侵入することが明らかになった。骨芽細胞内に侵入した菌の割合は上皮細胞に侵入した菌の割合よりも少なかった。また、線毛欠損株もgingipain欠損株も細胞侵入性は示さなかった。
2)無血清培地中では、本菌を感染させた細胞は数時間後に培養ディッシュから剥がれて死滅した。このとき、FAKやpaxillinなど細胞接着に関与するタンパク質の分解が認められた。
3)線毛欠損株では野生株と同様の細胞傷害性が認められたが、gingipain欠損株では細胞傷害性は限定的なものであった。血清を含む培地中では、細胞の剥離はほとんど見られず、細胞接着関連タンパク質の分解もほとんど認められなかった、などの結果が得られた。
これらの結果は、P.gingivalis線毛を介して上皮細胞や骨芽細胞に侵入するが、細胞内に侵入した菌が細胞毒性を示すのではなく、本菌の産生するプロテアーゼ(gingipain)が細胞接着タンパク質を分解することによって細胞傷害性を発揮することを示唆している。また、骨芽細胞に対しては、本菌の感染が破骨細胞形成を促進するサイトカインRANKLの発現を促進することが見い出された。現在、gingipainによる細胞接着タンパク質分解が組織再生、特に細胞増殖や移動に及ばす影響を調べている。また、本菌感染によるRANKL発現促進が歯槽骨吸収に関与している可能性を検討する必要もあると思われる。

Research Products

• [Publications] Itoh K, Udagawa N, Kobayashi K, Suda K, Li X, Takami M, Okahashi N, Nishihara T, Takahashi N.: "Lipopolysaccharide promotes the survival of osteoclasts via Toll-like receptor 4, but cytokine production of osteoclasts in response to lipopolysaccharide is different from that of macrophages"Journal of Immunology. 170. 3688-3695 (2003)
• [Publications] Tani H, Limn CK, Yap CC, Onishi M, Nozaki M, Nishimune Y, Okahashi N, Kitagawa Y, Watanabe R, Mochizuki R, Moriishi K, Matsuura Y.: "In vitro and in vivo gene delivery by recombinant baculoviruses"Journal of Virology. 77. 9799-9808 (2003)
• [Publications] Okahashi N, Sakurai A, Nakagawa I, Fujiwara T, Kawabata S, Amano A, Hamada S.: "Infection by Streptococcus pyogenes induces the receptor activator of NF-kB ligand expression in mouse osteoblastic cells"Infection and Immunity. 71. 948-955 (2003)
• [Publications] Nakagawa I, Kurokawa K, Yamashita A, Nakata M, Tomiyasu Y, Okahashi N, Kawabata S, Yamazaki K, Shiba T, Yasunaga T, Hayashi H, Hattori M, Hamada S.: "Genomic sequence of an M3 strain of Streptococcus pyogenes reveals a large scale genomic rearrangement in invasive strains and new insights into phage evolution"Genome Research. 13. 1042-1055 (2003)
• [Publications] Sakurai A, Okahashi N, Nakagawa I, Kawabata S, Amano A. Ooshima T, Hamada S.: "Streptococcus pyogenes infection induces septic arthritis with increased production of receptor activator of NF-kB ligand"Infection and Immunity. 71. 6019-6026 (2003)
• [Publications] Nakano K, Nomura R, Nakagawa I, Hamada S, Ooshima T.: "Determination of Streptococcus mutans with a cell wall polysaccharide specific to a new serotype k, in the human oral cavity"Journal of Clinical Microbiology. 42. 198-202 (2004)