コールドレーザーを応用した歯の移動時の歯周組織代謝誘導能と疼痛軽減の作用機序解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K10385
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 國松 亮 広島大学, 病院(歯), 講師 (40580915)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷本 幸太郎 広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (20322240) ; 阿部 崇晴 広島大学, 病院(歯), 助教 (20806682) ; 廣瀬 尚人 広島大学, 医系科学研究科(歯), 助教 (50611935) ; 吉見 友希 広島大学, 病院(歯), 病院助教 (50707081) ; 柄 優至 広島大学, 病院(歯), 助教 (50737682) ; 堀江 佳代 広島大学, 病院(歯), 歯科診療医 (50784253) [Withdrawn] ; 中島 健吾 広島大学, 病院(歯), 歯科診療医 (60823200) [Withdrawn] ; 粟田 哲也 広島大学, 医系科学研究科(歯), 助教 (90758179)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: レーザー / 疼痛緩和 / GFAP / IBA-1

Outline of Annual Research Achievements

今年度は、レーザー照射が歯周組織構成細胞の代謝能に及ぼす影響についてin vitroによる検討を行った。Er:YAGレーザー照射は、機械的刺激負荷時において、骨代謝関連遺伝子の発現を亢進させる事を解明した (Tsuka et al., Lasers Med Sci, 35(9); 2059-2064: 2020)。次にコールドレーザーが中枢神経系に及ぼす影響についてin vivoによる検討を行った。ラットの上顎左側第一臼歯から上顎門歯の間にNi-Ti クローズドコイルを装着し50 gの矯正力を付与し、これを実験的歯の移動モデル (ETM) とした。ETM処置後、コールドレーザー照射を行った群をETM+レーザー処置群とし、ETM装置を装着していない右側を対照群とした。評価方法としては、実験的歯の移動時に、口腔内痛覚を司る神経線維の投射する三叉神経脊髄路核尾側亜核（Vc）に及ぼす影響について評価した。実験的な歯の移動群は、Vc領域において、慢性疼痛のマーカーである Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP)、および Ionized calcium binding adapter protein 1 (Iba-1) の発現を亢進することを明らかにした。そして、歯の移動によって亢進された GFAPおよびIba-1 は歯周組織へのコールドレーザー照射によって発現が有意に抑制されることを解明した。さらに、コールドレーザー照射が実験的歯の移動時における歯周組織に及ぼす影響について検討を行った。装置装着後24時間後にラットを灌流固定し、上顎骨を摘出し、第一臼歯の近心根圧迫側歯根膜領域におけるカルシトニン遺伝子関連ペプチド（CGRP）のタンパク質発現について免疫組織学的検討を行った。第一臼歯の近心根圧迫側歯根膜領域において、ETM群はETM装置装着前と比較して、CGRP発現のタンパク質発現の亢進が認められた。ETMによって増加したCGRPのタンパク質発現は、レーザー照射によって抑制が認められた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の予定通り、コールドレーザーが中枢神経系に及ぼす影響について検討を行い、概ね予想された結果が得られているため。

Strategy for Future Research Activity

コールドレーザー照射が中枢神経系 (c-fos等) に及ぼす影響についてさらなる詳細な検討を行う。
そして、末梢である歯周組織において、コールドレーザー照射がIL-1bやCOX－２等の炎症性サイトカインに及ぼす影響について詳細な検討を行う。さらに、コールドレーザー照射が、実験的歯の移動によって生じた痛みについて侵害性受容行動であるFacial grooming行動について検証を行う。そして、得られた結果を英語論文に投稿する予定である。

Causes of Carryover

研究計画が予定よりも順調に進行し、得られた結果を元に英語論文雑誌に投稿するため、投稿費を準備する必要があった。
また、予定よりも順調に研究計画が進んでいるため、次年度の研究を実施することとし、前倒し請求を行った。
現在、英語論文雑誌に投稿中であり、修正を実施している。そのため、当初予定していた投稿費が生じなかったことより、令和2年度の予算に余剰が生じた。
令和3年度としては、得られた結果より、現在投稿中の論文受理も目指して、追加実験を検証するとともに、レーザー照射が歯周組織の炎症マーカーに及ぼす影響について検証を実施し、2本目の論文投稿を行う。

Research Products

• [Journal Article] Examination of the Effect of the Combined Use of Nd: YAG Laser Irradiation and Mechanical Force Loading on Bone Metabolism Using Cultured Human Osteoblasts (2020)
  • Author(s): Tsuka Y, Kunimatsu R, Gunji H, Abe T, Medina CC, Nakajima K, Kimura A, Hiraki T, Nakatani A, Tanimoto K.
  • Journal Title: J Laser Med Sci Volume: 11(2) Pages: 138-143
  • DOI: 10.34172/jlms.2020.24.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Examination of the effect of combined use of Er:YAG laser irradiation and mechanical force loading on bone metabolism using primary human gingival fibroblasts (2020)
  • Author(s): Tsuka Y, Kunimatsu R, Gunji H, Abe T, Medina CC, Hiraki T, Nakatani A, Sakata S, Rikitake K, Aisyah PN, Hirose N, Yanosita M, Tanimoto K.
  • Journal Title: Lasers Med Sci Volume: 35(9) Pages: 2059-2064
  • DOI: 10.1007/s10103-020-03079-y.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-Frequency Near-Infrared Diode Laser Irradiation Attenuates IL-1β-Induced Expression of Inflammatory Cytokines and Matrix Metalloproteinases in Human Primary Chondrocytes (2020)
  • Author(s): Sakata S, Kunimatsu R, Tsuka Y, Nakatani A, Hiraki T, Gunji H, Hirose N, Yanoshita M, Putranti NAR, Tanimoto K.
  • Journal Title: J Clin Med Volume: 9(3) Pages: 881
  • DOI: 10.3390/jcm9030881.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Baicalin inhibits root resorption during tooth movement in a rodent model. (2020)
  • Author(s): Kunimatsu R, Kimura A, Tsuka Y, Horie K, Yoshimi Y, Awada T, Gunji H, Abe T, Nakajima K, Sakata S, Nakatani A, Tanimoto K.
  • Journal Title: Arch Oral Biol Volume: 116 Pages: 104770
  • DOI: 10.1016/j.archoralbio.2020.104770
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stem cell-derived conditioned media from human exfoliated deciduous teeth promote bone regeneration (2020)
  • Author(s): Hiraki T, Kunimatsu R, Nakajima K, Abe T, Yamada S, Rikitake K, Tanimoto K.
  • Journal Title: Oral Dis Volume: 26(2) Pages: 381-391
  • DOI: 10.1111/odi.13244.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] エナメル質再生法の開発とアメロゲニンペプチド創薬の探索 (2020)
  • Author(s): 國松亮, 吉見友希, 谷本幸太郎
  • Journal Title: 化学工業（化学工業社） Volume: 20 Pages: 292-295
• [Presentation] Success rates in isolating mesenchymal stem cells from permanent and deciduous teeth (2020)
  • Author(s): N.A.R. Putranti., Kunimatsu R., Nakajima K., Ando K., Hiraki T., Rikitake K., Tsuka Y., Abe T., Tanimoto K
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress, The 12th Asian Pacific Orthodontic Congress, The 79th Annual Meeting of the Japanese Orthodontic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Comparative characterization of stem cells from human exfoliated deciduous teeth, dental pulp, and bone marrow-derived mesenchymal stem cells (2020)
  • Author(s): Rikitake K., Kunimatsu R., Nakajima K., Ando K., Hiraki T., Tsuka Y., Abe T., N.A.R. Putranti., Tanimoto K
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress, The 12th Asian Pacific Orthodontic Congress, The 79th Annual Meeting of the Japanese Orthodontic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dental and occlusal changes in Japanese OSA patients during mandibular advancement splint therapy: five years follow-up (2020)
  • Author(s): Ishida E., Cynthia CM., Ueda H., Iwai K., Miura S., Kunimatsu R., Tanimoto K.
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress, The 12th Asian Pacific Orthodontic Congress, The 79th Annual Meeting of the Japanese Orthodontic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of Human Full-length Amelogenin and C-terminal Amelogenin Peptide on the Proliferation of Human Mesenchymal Stem Cells Derived from Adipose Tissue (2020)
  • Author(s): Ando K., Kunimatsu R., Yoshimi Y., Awada T., Tsuka Y., Sumi K., Abe T., Nakajima K., Tanimoto K
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress, The 12th Asian Pacific Orthodontic Congress, The 79th Annual Meeting of the Japanese Orthodontic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A case of surgical orthodontic treatment for a patient with osteogenesis imperfecta (2020)
  • Author(s): Takano M., Asakawa Y., Hirose N., Tsuboi E., Nakatani A., Kunimatsu R., Tanimoto K
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress, The 12th Asian Pacific Orthodontic Congress, The 79th Annual Meeting of the Japanese Orthodontic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Three-dimensional model assessment of Cleft Lip and Palate Japanese patients after orthodontic treatment (2020)
  • Author(s): Cynthia CM., Miura S., Ueda H., Kunimatsu R., Tanimoto K
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress, The 12th Asian Pacific Orthodontic Congress, The 79th Annual Meeting of the Japanese Orthodontic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Orthodontic anchorage with mini-screws; a retrospective review on clinical outcomes (2020)
  • Author(s): Cynthia CM., Kunimatsu R., Tsuka Y., Tanimoto K
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress, The 12th Asian Pacific Orthodontic Congress, The 79th Annual Meeting of the Japanese Orthodontic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of Nd:YAG laser irradiation and Mechanical force on cultured human osteoblasts (2020)
  • Author(s): Tsuka Y., Kunimatsu R., Gunji H., Abe T., Cynthia CM., Hiraki T., Nakatani A., Sakata S., Tanimoto K
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress, The 12th Asian Pacific Orthodontic Congress, The 79th Annual Meeting of the Japanese Orthodontic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 2-Methacryloyloxyethyl phosphorylcholine polymer reduces static friction and suppresses oral bacterial counts: An in vitro study (2020)
  • Author(s): suka Y., Kunimatsu R., Nakajima K., Sumi K., Yoshimi Y., Tanimoto K
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress, The 12th Asian Pacific Orthodontic Congress, The 79th Annual Meeting of the Japanese Orthodontic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Relationship between salivation and skeletal morphology in Orthodontic Clinic in Hiroshima University Hospital (2020)
  • Author(s): Yoshimi Y., Kado I., Yamada S., Okada M., Tokui F., Kunimatsu R., Tanimoto K
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress, The 12th Asian Pacific Orthodontic Congress, The 79th Annual Meeting of the Japanese Orthodontic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒト乳歯歯髄由来間葉系幹細胞、永久歯歯髄由来間葉系幹細胞および骨髄由来間葉系幹細胞における特性の比較 (2020)
  • Author(s): 國松亮，中島健吾，柄優至，阿部崇晴，平木智香，谷本幸太郎
  • Organizer: 第44回日本口蓋裂学会総会
• [Presentation] ヒト乳歯歯髄由来間葉系幹細胞の培養上清は骨再生を促進させる－培養上清タンパク成分の解析－ (2020)
  • Author(s): 平木智香，國松亮，中島健吾，阿部崇晴，柄優至，谷本幸太郎
  • Organizer: 第44回日本口蓋裂学会総会
• [Presentation] Dental and occlusal changes after mandibular advancement splint therapy in Japanese OSA patients (2020)
  • Author(s): Ueda H., Cynthia CM., Ishida E., Iwai K., Miura S., Kunimatsu R., Tanimoto K
  • Organizer: The 63rd Annual Meeting of the Chu-Shikoku Orthodontic Society
• [Presentation] 広島大学病院矯正歯科受診患者におけるカリエスリスク検査に関する調査 (2020)
  • Author(s): 角伊三武，吉見友希，國松亮，山田桜，Cynthia CM.，岩井宏次，谷本幸太郎
  • Organizer: 第63回中・四国矯正歯科学会大会
• [Presentation] 広島大学病院矯正歯科における6歯以上の非症候性部分性無歯症を伴う矯正患者に関する統計調査 (2020)
  • Author(s): 曽浩紀，吉見友希，粟田哲也，阿部崇晴，角 伊三武，八島由佳，伊藤翔太，泉野尋，小川咲希，國松 亮，谷本幸太郎
  • Organizer: 第59回広島県歯科医学会, 第104回広島大学歯学会例会
• [Remarks] 広島大学歯学部業績年報
  • URL: https://www.hiroshima-u.ac.jp/dent/research/achievements
• [Remarks] 広島大学研究者総覧
  • URL: https://seeds.office.hiroshima-u.ac.jp/profile/ja.027bee6567038e6d520e17560c007669.html
• [Remarks] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/hiroshima-orthod