タバコの煙への長期暴露は、ヒト歯肉線維芽細胞の特性に影響を与える

Long-term exposure to cigarette smoke influences characteristics in human gingival fibroblasts.

抄録

背景:

歯周病は、歯肉溝や歯周ポケットに蓄積された歯周病菌によって引き起こされる慢性炎症性疾患である。喫煙は歯周病の危険因子として確立されており、喫煙者の歯周組織は慢性的にタバコの煙にさらされている。

BACKGROUND: Periodontal disease is a chronic inflammatory disease caused by periodontopathic bacteria accumulated in the gingival sulcus and periodontal pocket. Cigarette smoking is a well-established risk factor for periodontal disease, and periodontal tissues in smokers are chronically exposed to cigarette smoke on a long-term basis.

目的:

本研究では、ニコチンおよびタバコの煙の凝縮物（CSC）への長期暴露が、ヒト歯肉線維芽細胞（HGF）の細胞機能に及ぼす影響を検討した。

OBJECTIVE: In this study, we investigated the effects of long-term exposure to nicotine or cigarette smoke condensate (CSC) on cellular functions of human gingival fibroblasts (HGFs).

方法は以下の通りです。:

In vitroで維持したHGFを2つのグループに分けた。短期培養群と長期培養群のHGFは、タバコの煙の主成分の一つであるニコチンやCSCの存在下または非存在下で、それぞれ4日と25日間培養した。ニコチンやCSCにさらされたHGFの細胞増殖能と遊走能は、WST-1アッセイと創傷治癒アッセイで評価した。また、ニコチンまたはCSCに暴露したHGFの細胞外マトリックス（ECM）成分、炎症性サイトカイン、老化関連遺伝子の発現に及ぼす影響を、リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応と酵素結合免疫吸着法で調べた。ニコチンやCSCに曝露したHGFの細胞老化は、老化関連β-ガラクトシダーゼ（SA-β-gal）アッセイによって検出した。老化に関連するマイクロRNA（miRNA）を調べるために，HGFからmiRNAを抽出し，その発現プロファイルをmiRNAアレイで調べた。

METHODS: In vitro-maintained HGFs were divided into two groups. The HGFs of the short-term and the long-term culture groups were cultured for 4 and 25 days, respectively, in the presence or absence of nicotine, which is one of the main components of cigarette smoke, or CSC. The cellular proliferation and migration capacities of HGFs exposed to nicotine or CSC were evaluated by WST-1 and wound healing assays. The effects of exposure to nicotine or CSC on the expression of various extracellular matrix (ECM) components, inflammatory cytokines, and senescence-related genes were examined by real-time polymerase chain reaction and enzyme-linked immunosorbent assay. The cellular senescence of HGFs exposed to nicotine or CSC was detected by the senescence-associated β-galactosidase (SA-β-gal) assay. To explore the senescence-associated microRNA (miRNA), we extracted miRNA from the HGFs and the expression profiles were examined by miRNA array.

結果:

短期培養では有意な変化は認められなかった。HGFをニコチンまたはCSCに長期暴露すると、HGFの細胞増殖および移動が有意に抑制され、type I collagen、type Ⅲ collagen、interleukin (IL)-6、IL-8、p16、p21、p53mRNAの発現およびIL-6、IL-8のタンパク質発現が上昇した。さらに、ニコチンやCSCの長期曝露により、SA-β-gal陽性のHGFの割合が有意に増加した。さらに、ニコチンやCSCの長期曝露により、miR-29bとmiR-199aの発現は、刺激していないHGFの50%以下に減少した。

RESULTS: In short-term culture, no significant changes were observed. Long-term exposure of HGFs to nicotine or CSC significantly suppressed their cellular proliferation and migration and upregulated type Ⅰ collagen, type Ⅲ collagen, interleukin (IL)-6, IL-8, p16, p21, and p53 mRNA expression, and IL-6 and IL-8 protein expression. Furthermore, long-term nicotine or CSC exposure significantly increased the percentage of SA-β-gal-positive HGFs. In addition, long-term nicotine or CSC exposure reduced miR-29b and miR-199a expression to less than 50% of that in the unstimulated HGFs.

おわりに:

これらのデータから、長期喫煙習慣は、HGFの創傷治癒能力の低下、ECMタンパク質のホメオスタシスの変調、炎症反応の促進、細胞老化の促進をもたらし、その結果、歯周病の進行を加速させる可能性が示唆された。

CONCLUSION: These data suggest that long-term smoking habits may reduce wound healing ability, modulate ECM protein homeostasis, stimulate the inflammatory response, and accelerate cellular senescence in HGFs, and consequently accelerate the progression of periodontal diseases.