Development of prevention methods against periodontal-disease derived rheumatoid-arthritis using 3-demensional culture model of human gingival tissue.

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K11686
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 津田 啓方 日本大学, 歯学部, 准教授 (60325470)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三上 剛和 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (80434075) ; 好士 亮介 日本大学, 歯学部, 助教 (80453877)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 短鎖脂肪酸 / 細胞死 / オートファジー / 活性酸素種 / 歯周炎 / DAMPs / 関節リウマチ / 三次元培養

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、１）低栄養条件下での酪酸および歯周病原細菌の産生する短鎖脂肪酸誘導細胞死誘導メカニズムを解明するとともに、２）通常の培養細胞を用いるより生体に近いとされている初代培養細胞を用いた上皮-結合組織三次元培養系を作成し、それを用いて短鎖脂肪酸誘導細胞死および関節リウマチ関連因子の放出について調べ、それらの研究結果から歯周炎誘導関節リウマチ予防法の開発へとつながる情報を得ることを目的とする。平成29年度までには、歯垢中細菌が産生する酪酸をはじめとする短鎖脂肪酸が歯肉上皮細胞に細胞死を引き起こし、細胞死は活性酸素を消去することにより減弱されることを発見した。平成30年度は、短鎖脂肪酸によって誘導される細胞死が引き起こされるメカニズムをさらに探り、①歯周病原細菌が産生し、歯肉上皮細胞培養株の細胞死を誘導する酪酸、プロピオン酸、イソ酪酸、イソ吉草酸はオートファジーを誘導する。②これらの脂肪酸が誘導するオートファジーが細胞死に関与する。③これらの脂肪酸が産生誘導する活性酸素を消去すると、オートファジーおよび細胞死が抑制されることが解った。④タンパク質シトルリン化酵素の遺伝子発現は上がっておらず、本タンパク質の産生誘導が起こっている可能性はなくなった。これらの結果から、細胞死を誘導する短鎖脂肪酸は活性酸素を誘導し、それがオートファジーおよび細胞死誘導に重要であることが解った。さらに、関節リウマチ誘導に関わると言われているタンパク質シトルリン化酵素の遺伝子発現は、短鎖脂肪酸の作用によりほとんど影響受けなかった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究テーマには3次元培養法を用いた研究とともに、関節リウマチ関連因子の放出に関わる細胞死誘導メカニズムを探ることが含まれる。後者により歯周病由来関節リウマチ予防法の開発が可能になりうる。後者の短鎖脂肪酸誘導細胞死メカニズムの解明については予定より進んでいる反面、初代培養細胞の準備がかなり遅れている。昨年度は新病院への引っ越し等の学内行事があり、また、初代培養細胞、とくに歯肉上皮細胞の維持・管理に、かなり細かな注意が必要で神経を使うことから、非常に難しいこともあり、この初代培養の準備に遅れが出ている。

Strategy for Future Research Activity

①酪酸はヒストン脱アセチル化酵素の阻害剤でもあるので、エピジェネティックな遺伝子発現調節が細胞死誘導に関与している可能性がある。まずは、ヒストンのアセチル化活性が他の短鎖脂肪酸によって調節されているかどうか、また、細胞死誘導への関与について調べる。
②株化培養細胞を用いて短鎖脂肪酸誘導細胞死の抑制物質を探査し、関節リウマチ誘導に関与している因子の放出抑制に関わる物質をスクリーニングする。
③初代培養細胞の維持・管理体制を手伝ってくれる人員を増やし、三次元培養へ移れる状況を作り、次第三次元培養を用いた実験に入る。

Causes of Carryover

本研究では、初代培養細胞を用いた研究と株化培養細胞株を用いた研究からなる。予定していた初代培養細胞の維持・管理が考えていたよりも難しく、また、大学における臨時の行事などもあって、予定以上に時間を要しているため、平成30年度は株化培養細胞を用いた研究を中心に進めていった。これらのことより、平成30年度に予定していた学会発表予定を見送ったため、次年度使用額が生じることとなった。次年度使用額と平成31年度基金を合わせた額をより出費のかさむ初代培養細胞を用いた研究に使用する予定である。