培養細胞伸展装置(STREX社製)を用いin vitroで歯根膜細胞、骨髄由来間葉系幹細胞に間欠的な伸展刺激を与え、細胞からどのような成長因子が分泌されるかを遺伝子レベル、タンパクレベルで解析した。リアルタイムPCRにおいて、伸展刺激を与えた群では骨形成、血管形成に重要な役割を持つ成長因子BMP-2、BMP-4、VEGF-A、PDGF-AAの発現上昇が認められた。ELISAにおいても同様の結果が得られた。細胞に伸展刺激を与えた群から得られた細胞培養上清は、in vitroで血管形成能、石灰化能を上昇させた。また、マウス頭蓋骨欠損モデルに投与したところ、骨再生の促進が組織学的、放射線学的に確認できた。伸展刺激を与えた細胞から得られた培養上清を投与した群では、血管形成が促進されていることが免疫染色で明らかになった。骨再生の場に集積してきた細胞群は間葉系幹細胞マーカ(PDGR-a、Sca-1、Leptin)陽性であり、伸展刺激群において、その数が上昇していることがわかった。以上の結果から、早期に血管網が構築されることにより、幹/前駆細胞、酸素、栄養などの骨再生に必要な因子が運ばれ、骨再生治癒に寄与していることが示唆された。培養上清を用いた再生医療の報告はこれまでも報告があり、低酸素培養など、細胞培養環境を変えることでその機能を強化することができることが知られている。本研究ではさらに、機械的刺激(伸展刺激)による影響を明らかにした。
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