酪酸は歯小胞細胞（DFC）の骨形成分化の初期過程を刺激するが、バイオミネラリゼーションを阻害する

Butyrate stimulates the early process of the osteogenic differentiation but inhibits the biomineralization in dental follicle cells (DFCs).

抄録

歯周組織の前駆細胞である歯幹細胞、特に歯小胞細胞（DFC）は、再生歯科治療の観点から興味深い存在である。歯周炎になると、細菌の代謝物であり、炎症を引き起こす物質である酪酸が歯周ポケット内にミリモル濃度で検出されることが多い。本研究では、酪酸がDFCの増殖および骨形成分化に及ぼす影響を評価した。酪酸を添加したDFCの細胞生存率／増殖（BCAアッセイ）と骨形成分化（ALP活性、アリザリン染色、RT PCR）をin vitroで評価した。酪酸濃度が20mM以上の場合、DFCには毒性がある。無毒性の濃度では、酪酸はアルカリホスファターゼやコラーゲンtype-1の発現を促進するが、骨形成分化条件下での石灰化結節の形成やRUNX2およびオステオカルシンの誘導を抑制する。結論として、DFCは生理的に高濃度の酪酸に耐性があることがわかった。酪酸はDFCの骨形成分化を初期段階では促進するが、分化過程の後期段階では石灰化を抑制する。

Dental stem cells, especially dental follicle cells (DFCs) as precursor cells for the periodontium have interesting prospects for regenerative dentistry. During periodontitis, butyrate as a bacterial metabolite and inflammatory agent is often found in millimolar concentrations in periodontal pockets. This study evaluates the effects of butyrate on the proliferation and osteogenic differentiation of DFCs. We assessed cell viability/proliferation (BCA assay) and osteogenic differentiation (ALP activity, alizarin staining and RT PCR) of DFCs in vitro after butyrate supplementation. Butyrate concentrations of 20 mM or higher are toxic for DFCs. At a non-toxic concentration, butyrate promotes the expression of alkaline phosphatase and collagen type-1 but inhibits the formation of calcified nodules and the induction of RUNX2 and osteocalcin under osteogenic differentiation conditions. In conclusion, DFCs are resistant to physiological high concentrations of butyrate. Butyrate facilitates the osteogenic differentiation of DFCs in early stages but inhibits calcification at later stages of the differentiation process.