2021 Fiscal Year Research-status Report

材料学的及び生物学的因子によるインプラント周囲炎の病態機序の解明と治療法の模索

Research Project

Project/Area Number	20K18642
Research Institution	Iwate Medical University
Principal Investigator	菅原志帆岩手医科大学, 歯学部, 助教 (20804363)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	インプラント周囲炎 / ナノチタニア / LPS / Porphyromonas gingivalis / 炎症性サイトカイン
Outline of Annual Research Achievements	チタンはその生体親和性から医療分野や歯科インプラントに多く使用されている。しかし、口腔内の環境は、唾液の存在や咬合力の負荷など様々な要因が複雑に絡み合い極めて過酷で、チタンから脱落物や溶出後析出物を発生させ、生体防御に関わる細胞による生体反応により、顎骨を含む歯周組織の破壊に関与している可能性がある。本研究の目的は、材料学的及び生物学的因子によるインプラント周囲炎の病態機序の解明と治療法の模索にある。令和３年度は、口腔内のチタンに由来するナノチタニアによる歯肉上皮細胞からのサイトカインの発現を調べるとともに、Porphyromonas gingivalis（歯周病原性細菌）lipopolysaccharide (Pg-LPS) の付加効果について検討した。人の歯肉扁平上皮癌に由来するCa9-22細胞を用い、①ナノチタニア単独または②ナノチタニア＋Pg-LPSで培養した。サイトカインの発現は、定量的逆転写PCR法（RT-PCR）および酵素結合免疫吸着検査法（ELISA）により検討した。また、ナノチタニアの細胞内への取り込みは、走査型電子顕微鏡像で観察した。Ca9-22 細胞では、ナノチタニア単独刺激によりIL-6 および IL-8 の発現が有意に増加し、Pg-LPS の存在によりさらに発現が増加することが確認された。ナノチタニアは、用量および時間依存的にCa9-22細胞を貪食されることが観察された。さらに、骨吸収に関連するIL-11の発現を調べたところ、ナノチタニア単独での刺激で有意な増加が確認された。したがって、ナノチタニアはインプラント周囲炎の発症・増悪に関連し、歯周病原性細菌の存在により病態を悪化させる可能性があることが示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究計画に従って実施した結果、概ね期待される結果を得ることができた。本年度は主としてナノチタニアとPg-LPS刺激によりヒト歯肉上皮細胞からのサイトカインの発現に着目した。その結果、ナノチタニア単体の刺激により、IL-6、IL-8およびIL-11の発現が優位に増加し、IL-6とIL-8はPg-LPSの存在によりさらにその発現が優位に増加することがわかった。したがって、おおむね順調に進展していると判断した。
Strategy for Future Research Activity	次年度は、動物実験による阻害剤ゲルの有用性の評価を行う予定である。菌体成分(LPS他)とナノチタニアを作用させ、インプラント周囲炎が誘発されるかをマウス動物実験で検証する。インプラント周囲炎を誘発した際には、遮断薬/阻害薬を作用させ、その効果の検証も行う。マウスの口腔内にインプラントを埋入し、治癒期間経過の後、菌体成分(LPS他)と、ナノチタニアを単独および複合作用させ、インプラント周囲炎が誘発されるかを検証する。周囲炎が誘発された場合は、菌体とナノチタニアを作用させるのと同時に、３.で検討した阻害薬/遮断薬も投与し、周囲炎の誘発を抑えるこができるかを、マイクロCT観察や安楽死後の組織学的観察（HE染色）等により検証する。予防薬及び治療薬への応用を企図する。菌体成分(LPS他)と、ナノチタニアをマウスに作用させてもインプラント周囲炎が誘発されなかった場合は、マウスに埋入したインプラント上に絹糸を巻きつける方法で周囲炎を誘発させ、それに対して②の阻害薬/遮断薬の効果を検証する。
Causes of Carryover	購入予定であった試薬を享受いただいたため。また、研究代表者が育児休業を取得し、研究中断期間があったため。次年度は動物実験を予定しており、その他材料の購入が多く見込まれるため、使用計画通りに遂行できると考える。