高グルコースはヒト歯髄細胞の増殖、活性酸素種、ミネラリゼーションに影響を与える

High Glucose Affects Proliferation, Reactive Oxygen Species and Mineralization of Human Dental Pulp Cells.

• Sivaporn Horsophonphong
• Nakarin Kitkumthorn
• Hathaitip Sritanaudomchai
• Siriruk Nakornchai
• Rudee Surarit

抄録

糖尿病は、歯髄を含む多くの臓器の損傷や機能障害を引き起こす代謝障害のグループです。糖尿病歯髄では炎症反応の亢進、象牙質形成の低下、治癒障害が報告されています。また，糖尿病の主な特徴である高血糖は，多くの糖尿病合併症に関与していることが示唆されている．そこで我々は、高血糖がヒト歯髄細胞（HDPC）の増殖、活性酸素種（ROS）産生、歯石形成分化に及ぼす影響を検討した。HDPCは低グルコース（5.5mMグルコース）、高グルコース（25mMグルコース）、マンニトール（イソオスモルコントロール）条件下で培養した。細胞増殖は、11日間MTTアッセイにより分析した。グルコース曝露24時間後の活性酸素および抗酸化物質レベルを評価するために、グルタチオンおよびDCFH-DAアッセイを用いた。歯原性分化を評価し、21日目にアリザリン赤染色により定量化した。アルカリホスファターゼ、象牙質サイロホスホプロテイン、オステオネクチンのミネラル化関連遺伝子の発現を14日目にRT-qPCRにより決定した。その結果、高グルコース濃度はHDPCの増殖を低下させることが示された。また、歯原性分化は、遺伝子発現とミネラルマトリックス沈着の両方で高グルコース条件で抑制された。また、高グルコース条件では、DCF値が高く、グルタチオンの減少が低かった。しかし、マンニトール条件と低グルコース条件では違いは見られなかった。以上の結果から、高グルコース条件下でのHDPCの増殖・分化には負の影響があることが明らかになった。また、高グルコースはHDPCsの活性酸素産生を誘導することも明らかになった。

Diabetes is a group of metabolic disorders that can lead to damage and dysfunction of many organs including the dental pulp. Increased inflammatory response, reduction of dentin formation and impaired healing were reported in diabetic dental pulp. Hyperglycemia, which is a main characteristic of diabetes, was suggested to play a role in many diabetic complications. Therefore our aim was to investigate the effects of high glucose levels on proliferation, reactive oxygen species (ROS) production and odontogenic differentiation of human dental pulp cells (HDPCs). HDPCs were cultured under low glucose (5.5mM Glucose), high glucose (25 mM Glucose) and mannitol (iso-osmolar control) conditions. Cell proliferation was analyzed by MTT assay for 11 days. Glutathione and DCFH-DA assay were used to assess ROS and antioxidant levels after 24 h of glucose exposure. Odontogenic differentiation was evaluated and quantified by alizarin red staining on day 21. Expression of mineralization-associated genes, which were alkaline phosphatase, dentin sialophosphoprotein and osteonectin, was determined by RT-qPCR on day 14. The results showed that high glucose concentration decreased proliferation of HDPCs. Odontogenic differentiation, both by gene expression and mineral matrix deposit, was inhibited by high glucose condition. In addition, high DCF levels and low reduced glutathione levels were observed in high glucose condition. However, no differences were observed between mannitol and low glucose conditions. In conclusion, the results clearly showed the negative effect of high glucose condition on HDPCs proliferation and differentiation. Moreover, it also induced ROS production of HDPCs.