ヒートショックプロテインの過剰発現による歯根膜の再生。バイオマテリアル創出のための基礎的アプローチ

Heat Shock Protein Overexpression-Mediated Periodontal Ligament Regeneration: A Fundamental Approach to Generate a Potential Biomaterial.

抄録

歯根膜（PDL）は、歯根を支える細胞豊富な繊維性結合組織である。歯根膜は、熱ショックタンパク質(HSP)を介した再生・修復能を有し、恒常性の維持に寄与している。ここでは、硬組織を再生する顕著な能力を持つPDL組織を実験的に作製し、バイオマテリアルとしての可能性を評価した。マウスPDLにおける機械的負荷によるHSPの過剰発現を免疫組織化学的に検討したところ、機械的負荷によるHSPの過剰発現が認められた。機械的負荷の付与・解除後、PDLにおけるHSP70の局在は直ちに変化し、PDLにおけるHSP70の発現時期によってその機能が異なる可能性が示唆された。引張側のPDLの線維芽細胞の細胞質および核に発現したHSP70は、歯周修復に関与するだけでなく、骨形成に関わるタンパク質発現の際に分子シャペロンとして機能し、損傷組織の再構築に関与していることが示唆された。本研究は、人工的に作成した高機能PDL組織のバイオマテリアルとしての可能性を明らかにするものである。

The periodontal ligament (PDL) is a cell-rich fibrous connective tissue supporting the tooth roots. The tissue helps to maintain homeostasis and exhibits regenerative and repairing ability, which is mediated by the heat shock protein (HSP). Here, we experimentally created PDL tissue with notable ability to regenerate hard tissue and evaluated it as a potential biomaterial. We immunohistochemically examined the mechanical load-induced HSP overexpression in mouse PDL. Following mechanical load application and release, HSP70 localization in the PDL was altered immediately, suggesting that the HSP70 function may differ with the timing of its expression in PDL. HSP70 expressed in the cytoplasm and nucleus of fibroblasts in PDL on the tension side not only participated in periodontium repair, but also functioned as a molecular chaperone during protein expression involved in osteogenesis to restructure injured tissue. This study highlights the potential of artificially created highly functional PDL tissues as biomaterials.