培養新生児マウスカルバリアにおける炎症反応に対するビスホスホネートの構造依存性効果

Structure-Dependent Effects of Bisphosphonates on Inflammatory Responses in Cultured Neonatal Mouse Calvaria.

• Keiko Suzuki
• Sadaaki Takeyama
• Shinobu Murakami
• Masahiro Nagaoka
• Mirei Chiba
• Kaoru Igarashi
• Hisashi Shinoda

抄録

ビスホスホネート（BP）は、その側鎖構造により、含窒素BP（NBP）と非含窒素BP（non-NBP）の2つのグループに分類されます。本研究では、培養新生児マウスカルバリア中の炎症性メディエーターであるプロスタグランジンE（PGE）と一酸化窒素（NO）を定量することにより、NBPと非NBPの炎症反応への影響を調べた。その結果、すべてのNBP（パミドロネート、アレンドロネート、インカドロネート、リセドロネート、ゾレドロネート）は、リポ多糖類（LPS）誘発性のPGEおよびNO産生を刺激し、mRNAの発現をアップレギュレートすることが明らかになった。また、側鎖に抗酸化作用を有するメチルチオフェニルチオ基を有する新規なnon-NBPである[4-（メチルチオ）フェニルチオ]メタンビスホスホネート（MPMBP）は、non-NBPの中で最も強力な抗炎症活性を示した。さらに、免疫組織化学の結果、ゾレドロン酸はNF-κB/p65の核内転座や細胞質タンパク質のチロシンニトロ化を刺激し、MPMBPはスーパーオキシドアニオン（O）スカベンジャーとしてこれらの現象を抑制することが明らかになりました。以上の結果から、MPMBPは、歯周炎や関節リウマチなどの炎症性骨疾患患者において、副作用の少ない有効な薬剤として作用することが示唆されました。

Bisphosphonates (BPs) are classified into two groups, according to their side chain structures, as nitrogen-containing BPs (NBPs) and non-nitrogen-containing BPs (non-NBPs). In this study, we examined the effects of NBPs and non-NBPs on inflammatory responses, by quantifying the inflammatory mediators, prostaglandin E (PGE) and nitric oxide (NO), in cultured neonatal mouse calvaria. All examined NBPs (pamidronate, alendronate, incadronate, risedronate, zoledronate) stimulated lipopolysaccharide (LPS)-induced PGE and NO production by upregulating and mRNA expression, whereas non-NBPs (etidronate, clodronate, tiludronate) suppressed PGE and NO production, by downregulating gene expression. Additionally, [4-(methylthio) phenylthio] methane bisphosphonate (MPMBP), a novel non-NBP with an antioxidant methylthio phenylthio group in its side chain, exhibited the most potent anti-inflammatory activity among non-NBPs. Furthermore, results of immunohistochemistry showed that the nuclear translocation of NF-κB/p65 and tyrosine nitration of cytoplasmic protein were stimulated by zoledronate, while MPMBP inhibited these phenomena, by acting as a superoxide anion (O) scavenger. These findings indicate that MPMBP can act as an efficacious agent that causes fewer adverse effects in patients with inflammatory bone diseases, including periodontitis and rheumatoid arthritis.