生体力学的負荷およびインターロイキン-1βの存在下でのEMDの抗炎症効果 in vitro

Anti-inflammatory effects of EMD in the presence of biomechanical loading and interleukin-1β in vitro.

• Marjan Nokhbehsaim
• Birgit Deschner
• Jochen Winter
• Christoph Bourauel
• Andreas Jäger
• Søren Jepsen
• James Deschner

抄録

歯周再生を促進するために使用されるエナメル質マトリックス誘導体（EMD）は、抗炎症作用を発揮することが示されている。このインビトロ試験では、EMDの抗炎症作用が炎症や咬合、すなわち生体力学的負荷などの局所細胞環境によって調節されているかどうかを調べました。ヒト歯根膜細胞をBioFlexプレートに播種し、EMDを正常、炎症性、生体力学的負荷条件下で1日と6日間インキュベートした。インビトロで炎症性負荷および生体力学的負荷条件を模倣するために、細胞をインターロイキン（IL）-1βで刺激し、動的引張ひずみに曝露した。IL-1β、IL-1受容体アンタゴニスト（IL-1RN）、IL-6、IL-8、IL-10、およびシクロオキシゲナーゼ（COX）-2の遺伝子発現をリアルタイムRT-PCRで、IL-6タンパク質合成を酵素結合免疫測定法で解析した。統計解析には、Student's t 検定、ANOVA、ポストホック比較検定を用いた（p < 0.05）。EMDは1日目にIL-1βおよびCOX-2の発現を、6日目にIL-6、IL-8およびCOX-2の発現を正常状態で有意に低下させた。炎症性環境下では、EMDの抗炎症作用は6日目に有意に増強された。また、低生体力学的負荷の場合、EMDはIL-1βおよびIL-8のダウンレギュレーションを引き起こしたが、高生体力学的負荷の場合、両日ともEMDの抗炎症作用は有意に消失した。IL-1RNとIL-10はEMDによってアップレギュレートされなかった。これらのデータは、高い咬合力がEMDの抗炎症効果を阻害する可能性があることを示唆しており、したがって、最良の治癒結果を得るためにはEMDの適用直後は避けるべきである。

Enamel matrix derivative (EMD) used to promote periodontal regeneration has been shown to exert anti-inflammatory effects. This in vitro study was performed to investigate if the anti-inflammatory actions of EMD are modulated by the local cellular environment, such as inflammation or occlusal, i.e., biomechanical, loading. Human periodontal ligament cells were seeded on BioFlex plates and incubated with EMD under normal, inflammatory, and biomechanical loading conditions for 1 and 6 days. In order to mimic inflammatory and biomechanical loading conditions in vitro, cells were stimulated with interleukin (IL)-1β and exposed to dynamic tensile strain, respectively. The gene expression of IL-1β, IL-1 receptor antagonist (IL-1RN), IL-6, IL-8, IL-10, and cyclooxygenase (COX)-2 was analyzed by real-time RT-PCR and the IL-6 protein synthesis by enzyme-linked immunoassay. For statistical analysis, Student's t test, ANOVA, and post-hoc comparison tests were applied (p < 0.05). EMD downregulated significantly the expression of IL-1β and COX-2 at 1 day and of IL-6, IL-8, and COX-2 at 6 days in normal condition. In an inflammatory environment, the anti-inflammatory actions of EMD were significantly enhanced at 6 days. In the presence of low biomechanical loading, EMD caused a downregulation of IL-1β and IL-8, whereas high biomechanical loading significantly abrogated the anti-inflammatory effects of EMD at both days. Neither IL-1RN nor IL-10 was upregulated by EMD. These data suggest that high occlusal forces may abrogate anti-inflammatory effects of EMD and should, therefore, be avoided immediately after the application of EMD to achieve best healing results.