2018 Fiscal Year Research-status Report
歯石によるインフラマソーム活性化機構の解明とその阻害薬を用いた歯周組織破壊の抑制
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16K11836
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
吉村 篤利 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 教授 (70253680)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 敏博 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 准教授 (10174161)
原 宜興 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 教授 (60159100) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 歯周炎 / 歯石 / インフラマソーム / 結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
歯周炎患者では歯石沈着により症状が悪化することが知られているが、我々は予備実験において歯石中のリン酸カルシウム結晶がインフラマソームと呼ばれる蛋白複合体を活性化し、マクロファージのIL-1β産生を誘導することを明らかとした。IL-1βは強力な炎症性サイトカインで歯周組織破壊に大きな影響を及ぼすことが知られている。本研究では、① 歯周組織でインフラマソームの活性化が起きているか、② 歯肉上皮細胞を歯石で刺激すると、ピロトーシスと呼ばれるインフラマソーム依存性細胞死が誘導されるか、③ 歯石によるインフラマソーム活性化を、食物中成分や、低分子インフラマソーム阻害薬により抑制できるか、を明らかにすることを目的とした。
平成30年度は、歯石によるインフラマソーム活性化を食物中成分や低分子インフラマソーム阻害薬により抑制できるかどうかについて検討した。長崎大学病院に来院した歯周炎患者に研究内容を説明し、同意を取得した上で歯石を採取した。歯石は洗浄後に粉砕して細胞の刺激に用いた。ヒト末梢血単核球およびマウスマクロファージを歯石粒子で刺激すると、濃度依存的にIL-1の産生が誘導された。これらの細胞を歯石で刺激する際に、NLRP3インフラマソーム阻害薬として開発された低分子化合物MCC950を添加すると、IL-1の産生は抑制された。このことから、MCC950には歯石によるヒト末梢血単核球およびマウスマクロファージのIL-1β産生を抑制する作用があると考えられた。
さらに、ヒト末梢血単核球およびマウスマクロファージを歯石で刺激する後に、果皮に含まれるレズベラトロールや緑茶に含まれるカテキンを添加すると、濃度依存的にIL-1β産生を抑制した。これらの結果から、食物中成分レズベラトロールやカテキンもNLRP3インフラマソームの活性化を阻害してIL-1β産生を阻害していると考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、① 実際に、歯周組織でインフラマソームの活性化が起きているかどうか、② 歯肉上皮細胞を歯石で刺激すると、ピロトーシスと呼ばれるインフラマソーム依存性細胞死が誘導されるかどうか、③ 歯石によるインフラマソーム活性化を、食物中成分や、低分子インフラマソーム阻害薬により抑制できるかどうか、を明らかにすることを目的とした。
平成28年度の研究結果から、① 実際に歯肉溝滲出液中にIL-1βが検出され、歯周ポケットにおいてIL-1β産生に必須のインフラマソームの活性化が起きていることが間接的に証明された。また、歯周病患者から採取した歯石で刺激後の末梢血多形核白血球および単核球培養上清中にIL-1βが検出され、微小歯石粒子にインフラマソームを活性化してIL-1βを誘導する作用があることが証明された。
平成29年度の研究結果から、② ヒト口腔上皮細胞株HSC-2を歯石粒子で刺激すると、濃度依存的に細胞内の乳酸脱水素酵素の放出がみられ、歯石で刺激後にヨウ化プロピジウムを取り込んだ細胞は増加したことから、歯石は、HSC－２細胞の細胞死を誘導していることが示された。また、歯石によるHSC-2細胞の細胞死はNLRP3インフラマソーム阻害剤によって抑制されたことから、歯石による細胞死の誘導はNLRP3インフラマソームを介したピロトーシスであること考えられた。
平成30年度の研究結果から、ヒト末梢血単核球やマウスマクロファージを歯石で刺激した際に産生されるIL-1βはNLRP3インフラマソーム阻害作用を有する低分子化合物MCC950や食物中成分レズベラトロールやカテキンにより抑制されることが示された。
これらのことから、平成30年度までに予定していた研究計画をほぼ達成できたと判断し、研究の進捗状況はおおむね順調と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度までの研究結果から、歯周組織で実際にインフラマソームを介したIL-1βの産生が起きており、歯肉上皮細胞を歯石で刺激するとピロトーシスと呼ばれるインフラマソーム依存性細胞死が誘導されることが示された。また、歯石によるヒト末梢血単核球やマウスマクロファージからのIL-1β産生誘導は低分子化合物MCC950や食物中成分レズベラトロールやカテキンにより抑制されることが示された。したがって、平成31年度には、歯石による上皮細胞のピロトーシスの誘導を、食物中成分や低分子インフラマソーム阻害薬により抑制できるかどうかについて検討する。
まず、歯石による上皮細胞のピロトーシス誘導におけるレズベラトロールおよびカテキンの抑制作用を検討するために、レズベラトロールまたはカテキンの存在下および非存在下で口腔上皮HSC-2細胞を歯石で刺激し、乳酸脱水素酵素の放出量を測定する。レズベラトロールおよびカテキンはヒト末梢血単核球やマウスマクロファージにおいてインフラマソーム活性化を抑制して歯石によるIL-1β産生誘導を抑制したが、効果が見られない場合は、葉菜類や柑橘類に含まれるクェルセチンなど、他の食品成分のインフラマソーム活性化抑制効果を検討する。
次に、歯石による上皮細胞のピロトーシス誘導におけるMCC950の抑制作用を検証するために、MCC950の存在下および非存在下で口腔上皮HSC-2細胞を歯石で刺激し、乳酸脱水素酵素の放出量を測定する。 MCC950は、ヒト末梢血単核球やマウスマクロファージにおいてインフラマソーム活性化を抑制して歯石によるIL-1β産生誘導を抑制したが、抑制効果がみられない場合には、glyburide、levornidazole、parthenolide等他の阻害薬についても検討し、これらの阻害薬が歯周治療へ応用可能かどうか検討する。
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| Causes of Carryover |
研究代表者が平成30年4月に教授に昇任し、科学研究費助成事業補助事業以外の業務が増加したことにより研究の進行が当初予定していたよりも若干遅延したために次年度使用額が生じた。
今後の使用計画としては、平成30年度に計画していた実験の未遂行分の研究費用にあてる。具体的には、歯石により上皮細胞のピロトーシスを誘導する際に、NLRP3インフラマソーム阻害作用を有する低分子化合物MCC950や食物中成分レズベラトロールやカテキンを添加し、その抑制効果について検討を行う。その際に必要な試薬や培養器具の購入にあてる予定である。また、学会および論文での発表を予定しており、学会参加費や論文投稿費にもあてる予定である。
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