ペリプラネタ・アメリカーナ抽出物は、ヒト歯槽骨髄間葉系幹細胞の骨芽細胞分化を促進する

Periplaneta americana extract promotes osteoblast differentiation of human alveolar bone marrow mesenchymal stem cells.

抄録

目的:

本研究は、漢方薬であるペリプラネタ・アメリカーナエキス（PAE）が、ヒト歯槽骨髄由来間葉系幹細胞（hABMMSCs）の骨芽細胞分化に及ぼす影響について検討することを目的としたものである。

OBJECTIVES: This study aims to investigate the effects of Traditional Chinese medicine, Periplaneta americana extract (PAE), on osteoblast differentiation of human alveolar bone marrow-derived mesenchymal stem cells (hABMMSCs).

材料および方法:

ヒト歯槽骨髄由来間葉系幹細胞を異なる濃度のPAEで処理した。Cell Counting Kit-8 (CCK-8) assayおよびtranswell migration assayを実施し、それぞれ細胞増殖および細胞遊走を評価した。hABMMSCsの骨形成を検出するために、アルカリホスファターゼ（ALP）染色、ALP活性アッセイ、およびアリザリンレッドS染色を実施した。さらに、リアルタイム定量ポリメラーゼ連鎖反応（RT-qPCR）およびウェスタンブロット（WB）アッセイを行い、骨形成マーカーの発現レベルを評価した。最後に、そのメカニズムを解明するために、RNA配列解析とWBを実施した。

MATERIALS AND METHODS: Human alveolar bone marrow-derived mesenchymal stem cells were treated with different concentrations of PAE. Cell Counting Kit-8 (CCK-8) assay and transwell migration assay were conducted to evaluate cell proliferation and migration, respectively. Alkaline phosphatase (ALP) staining, ALP activity assay, and Alizarin red S staining were performed to detect osteogenesis in hABMMSCs. In addition, real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) and western blot (WB) assay were performed to evaluate expression levels of osteogenic markers. Finally, RNA sequencing analysis and WB were carried out to elucidate the underlying mechanism.

結果:

0.1mg/ml PAEは、細胞の増殖と移動を促進した。また、PAEはhABMMSCsのALP活性および鉱化結節形成を増加させた。さらに、PAEは骨形成関連遺伝子（RUNX2、COL1A1、およびBGLAP）の発現を上昇させた。RNA配列解析の結果、PAEはfocal adhesionシグナル伝達経路を活性化することが明らかとなった。FAKの阻害剤であるDefactinibの投与により、PAEによる効果は減弱した。

RESULTS: A total of 0.1 mg/ml PAE promoted cell proliferation and migration. PAE also increased ALP activity and mineralized nodule formation of hABMMSCs. In addition, PAE upregulated the expression of osteogenesis-related genes (RUNX2, COL1A1, and BGLAP). RNA-sequencing analysis revealed that PAE activated the focal adhesion signaling pathway. Treatment with Defactinib, an inhibitor of FAK, attenuated the effects induced by PAE.

結論:

PAE は、focal adhesion シグナル伝達経路を介して hABMMSCs の骨芽細胞分化を促進し、歯槽骨欠損に対する治療の可能性が示唆された。

CONCLUSIONS: PAE could enhance osteoblast differentiation of hABMMSCs through focal adhesion signaling pathway, suggesting a therapeutic potential for the alveolar bone defect.