低強度パルス超音波は、リポ多糖の有無にかかわらず、歯根膜細胞のオートファジーを活性化する。

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Arch. Oral Biol..2020 May;117:104769. S0003-9969(20)30147-3. doi: 10.1016/j.archoralbio.2020.104769.Epub 2020-05-20.

低強度パルス超音波は、リポ多糖の有無にかかわらず、歯根膜細胞のオートファジーを活性化する。

Low-intensity pulsed ultrasound activates autophagy in periodontal ligament cells in the presence or absence of lipopolysaccharide.

Yao Li
Chengjun Sun
Ge Feng
Yao He
Jie Li
Jinlin Song

PMID: 32599516 DOI: 10.1016/j.archoralbio.2020.104769.

抄録

目的:

本研究では、低強度パルス超音波（LIPUS）がヒト歯根膜細胞（PDLCs）において、リポ多糖とは無関係にオートファジーを活性化するかどうかを調べることを目的としています。

OBJECTIVE: This study aims to determine if low-intensity pulsed ultrasound (LIPUS) activates autophagy in human periodontal ligament cells (PDLCs) irrespective of lipopolysaccharide.

デザイン:

コントロール、ＬＩＰＵＳ、リポ多糖、ＬＩＰＵＳ＋リポ多糖、ＬＩＰＵＳ＋３-メチルアデニン、ＬＩＰＵＳ＋リポ多糖＋３-メチルアデニンの６つのグループを設計した。LIPUSを2時間前処理したPDLCと、リポ多糖を異なる時間処理したリポ多糖。オートファジー遺伝子Beclin-1およびLC3のmRNAおよびタンパク質発現量をそれぞれリアルタイムPCRおよびウェスタンブロットで評価した。オートファゴソームの観察には透過型電子顕微鏡を用いた。インターロイキン-6の発現量をELISAで測定した。

DESIGN: Six groups were designed: control, LIPUS, lipopolysaccharide, LIPUS + lipopolysaccharide, LIPUS+3-Methyladenine, LIPUS + lipopolysaccharide+3-Methyl- adenine. LIPUS pretreated PDLCs for 2 h and lipopolysaccharide treated for different times. Real-time PCR and Western-blot were performed to evaluate mRNA and protein expression levels of autophagic genes Beclin-1 and LC3 respectively. A transmission electronic microscope was used to observe the autophagosome. ELISA was used to test interleukin-6 expression.

結果:

LIPUS前処理は、無処理の場合と比較して、4時間後と8時間後にLC3（P＜0.05）とBeclin-1（P＜0.05）のmRNA発現量を増加させ、8時間後にLC3-Ⅱ（P＜0.05）、4時間後、8時間後、16時間後にBeclin-1（P＜0.05）のタンパク質発現量を増加させた。LIPUS前処理とリポ多糖処理を8時間行ったところ、LC3-ⅡとBeclin-1の発現量がコントロールと比較して上昇した(P<0.05)。3-メチルアデニンでさらに処理した後、Beclin-1タンパク質発現はLIPUS＋リポ多糖群と比較して低下したが（P＜0.05）、LC3-Ⅱタンパク質発現は低下しなかった。オートファゴソームは、LIPUS+3-メチルアデニン群とLIPUS+リポ多糖+3-メチルアデニン群では認められなかった。LIPUS前処理およびリポ多糖化処理を36時間行った後、リポ多糖化群と比較してイントレウキン-6の発現が低下した（P＜0.05）。しかし、3-メチルアデニン添加後は、LIPUS＋リポ多糖群と比較してイントロイキン-6の発現が上昇した（P＜0.05）。

RESULTS: Compared with the non-treatment, LIPUS pretreatment increased mRNA expression levels of LC3 (P < 0.05) and Beclin-1 (P < 0.05) at 4 h and 8 h, and enhanced the protein expression levels of LC3-Ⅱ at 8 h (P<0.05) and Beclin-1 at 4 h, 8 h and 16 h(P<0.05). After LIPUS pretreatment and lipopolysaccharide treatment for 8 h, LC3-Ⅱ and Beclin-1 protein expression levels were elevated (P < 0.05) compared with the control. Following further treatment by 3-Methyladenine, Beclin-1 protein expression was decreased (P < 0.05) compared with the LIPUS plus lipopolysaccharide group, but LC3-Ⅱ protein expression was not. Autophagosomes were not found in the LIPUS+3-Methyladenine and LIPUS+lipopolysaccharide+3-Methyladenine groups. After LIPUS pretreatment and lipopolysaccharide treatment for 36 h, intreleukin-6 expression was decreased (P<0.05) compared with the lipopolysaccharide group. However, after addition of 3-Methyladenine, intreleukin-6 expression was elevated (P < 0.05) compared with the LIPUS +lipopolysaccharide group.

結論:

LIPUSはリポ多糖の有無にかかわらず、PDLCsにおいてオートファジーを促進することができる。LIPUSの抗炎症作用にはオートファジーが関与している可能性がある。

CONCLUSIONS: LIPUS can promote autophagy in PDLCs irrespective of lipopolysaccharide. Autophagy might be involved in LIPUS anti-inflammatory mechanism in PDLCS.