天然アミノ糖による培養骨芽細胞の増殖分化促進と石灰化能の亢進に関する研究

昨年度は、微小重力を模擬するためのクリノスタットを用いて、実験的に骨芽細胞のアルカリフォスファターゼ(ALP)活性を低下させた後、天然アミノ糖であるキトサンを培地に添加することでALP活性が改善することを確認した。今年度は、昨年度に用いたキトサン(モノマー)より大きい分子量のキトサン(ポリマー)を培地に添加して、培養骨芽細胞への生物学的石灰化に関する影響をin vitroの実験系で検討した。実験にはNOS-1細胞というヒト骨肉腫由来の骨芽細胞を用いた。まず、キトサンポリマー(分子量:10,000 Da)を酢酸溶液に溶解後、pH7.4に調整して0.2μmフィルターで濾過減菌を行い、キトサン溶液を調整した。そして、ポリマーの至適濃度を調査する為に、a-MEM培地中に総濃度が0.0005%、0.0025%、0.005%、0.05%、0.5%となるようにキトサン溶液を添加して、1×10^6 cells/60mm dishの同細胞を播種し、培養を行った。培養3日目に、細胞を回収し、ALP活性と総蛋白濃度が測定された。その結果、キトサンモノマーでの実験結果と同様に、ポリマーにおいても0.005%キトサン群がコントロール群より有意に高いALP活性を示した(p<0.05)。次に、同細胞を上記と同様の条件で培養した後、石灰化に関連するmRNAの発現を検討する為にリアルタイムPCR装置を用いて解析を行った。その結果、インターフェロンγレセプター(IFNγ receptor)とインテグリンβ1(ITGβ1)の発現が僅かに増加することを確認した。更に、同細胞を有機リン酸塩含有の培地で15日間、培養後、石灰化結節の形成を確認する為に、von-Kossa染色を行った。その結果、キトサン群の石灰化物がコントロール群よりも多く見られた。これまでにモノマーを用いた研究において、今回と同様の石灰化を促進する所見を得ているが、モノマーは主にMAPK経路に関連する遺伝子が増加したのに対し、ポリマーでは細胞接着に関連する遺伝子の発現も僅かに増加していた。本結果から、極低濃度のポリマーにおいても、IFNγ receptorとITGβ1を介して骨芽細胞のALP活性を増加させ石灰化を促進させる可能性が示唆された。以上の研究結果を、2005年6月に北海道で開催された第122回日本歯科保存学会春季大会においてポスター発表した。

昨年度は、微小重力を模擬するためのクリノスタットを用いて、実験的に骨芽細胞のアルカリフォスファターゼ(ALP)活性を低下させた後、天然アミノ糖であるキトサンを培地に添加することでALP活性が改善することを確認した。今年度は、昨年度に用いたキトサン(モノマー)より大きい分子量のキトサン(ポリマー)を培地に添加して、培養骨芽細胞への生物学的石灰化に関する影響をin vitroの実験系で検討した。実験にはNOS-1細胞というヒト骨肉腫由来の骨芽細胞を用いた。まず、キトサンポリマー(分子量:10,000 Da)を酢酸溶液に溶解後、pH7.4に調整して0.2μmフィルターで濾過減菌を行い、キトサン溶液を調整した。そして、ポリマーの至適濃度を調査する為に、a-MEM培地中に総濃度が0.0005%、0.0025%、0.005%、0.05%、0.5%となるようにキトサン溶液を添加して、1×10^6 cells/60mm dishの同細胞を播種し、培養を行った。培養3日目に、細胞を回収し、ALP活性と総蛋白濃度が測定された。その結果、キトサンモノマーでの実験結果と同様に、ポリマーにおいても0.005%キトサン群がコントロール群より有意に高いALP活性を示した(p<0.05)。次に、同細胞を上記と同様の条件で培養した後、石灰化に関連するmRNAの発現を検討する為にリアルタイムPCR装置を用いて解析を行った。その結果、インターフェロンγレセプター(IFNγ receptor)とインテグリンβ1(ITGβ1)の発現が僅かに増加することを確認した。更に、同細胞を有機リン酸塩含有の培地で15日間、培養後、石灰化結節の形成を確認する為に、von-Kossa染色を行った。その結果、キトサン群の石灰化物がコントロール群よりも多く見られた。これまでにモノマーを用いた研究において、今回と同様の石灰化を促進する所見を得ているが、モノマーは主にMAPK経路に関連する遺伝子が増加したのに対し、ポリマーでは細胞接着に関連する遺伝子の発現も僅かに増加していた。本結果から、極低濃度のポリマーにおいても、IFNγ receptorとITGβ1を介して骨芽細胞のALP活性を増加させ石灰化を促進させる可能性が示唆された。以上の研究結果を、2005年6月に北海道で開催された第122回日本歯科保存学会春季大会においてポスター発表した。