ビーグル犬歯周1壁欠損モデルにおける線維芽細胞増殖因子（FGF）-2と炭酸アパタイトの併用による組織再生の効果について

Effects of combined application of fibroblast growth factor (FGF)-2 and carbonate apatite for tissue regeneration in a beagle dog model of one-wall periodontal defect.

抄録

はじめに:

重度歯周炎に対する予知性の高い歯周再生療法の開発が望まれている。本研究では、ビーグル犬の片壁歯周欠損（重度骨内欠損）モデルにおいて、日本で承認されている歯周再生治療薬である線維芽細胞増殖因子-2（FGF-2）と生体吸収性・骨導性足場である炭酸アパタイト（COAp）を24週間併用した場合の歯周再生に対する効果をCOApまたはビークル単独と比較しながら検討しました。

INTRODUCTION: There has been an increasing desire for the development of predictive periodontal regenerative therapy for severe periodontitis. In this study, we investigated the effect of the combined use of fibroblast growth factor-2 (FGF-2), a drug for periodontal regeneration approved in Japan, and carbonated apatite (COAp), bioresorbable and osteoconductive scaffold, on periodontal regeneration in beagle dog model of one-wall periodontal defect (severe intraosseous defect) for 24 weeks in comparison with COAp or vehicle alone.

方法:

ビーグル犬の下顎第一大臼歯（M1）近心部左右にワンウォール歯周欠損（間口幅×深さ：4×4mm）を形成した。欠損部にFGF-2とCOApの混合物、ビヒクルとCOAp、ビヒクル単独を投与し、それぞれFGF-2+COAp、COAp、コントロールのグループとした。歯周再生の評価として、24週間の経時的なレントゲン分析、6週間と24週間のマイクロCT（μCT）および組織学的評価を行った。

METHODS: One-wall periodontal defects were created (mesiodistal width × depth: 4 × 4 mm) on the mesial portion of the mandibular first molar (M1) of beagle dogs on both side. Mixture of FGF-2 and COAp, vehicle and COAp, or vehicle alone were administered to the defects and designated as groups FGF-2+COAp, COAp, and control, respectively. To assess the periodontal regeneration, radiographic analysis over time for 24 weeks, and micro computed tomography (μCT) and histological evaluation at 6 and 24 weeks were performed.

結果:

欠損部位の再生組織については、6～24週目のX線解析において、FGF-2+COAp群のミネラル含有量はCOAp群よりも高かった。また、新生骨の形成と置換の観点から、6週間および24週間のμCT解析において、FGF-2+COAp群はCOAp群よりも有意に新生骨量が多く、COAp量が少なかった。さらに、24週目のFGF-2+COAp群の新生骨の密度は、コントロール群およびCOAp群と同様であった。組織学的評価では、6週間後のFGF-2+COAp群の新しい歯根膜とセメント質の長さは、COAp群のそれよりも大きかった。また、FGF-2とCOApの併用が欠損部に隣接する既存骨に与える影響について検討したところ、FGF-2+COAp群の既存骨の高さと量はCOAp群に比べ有意に大きいままであることが示された。

RESULTS: For the regenerated tissue in the defect site, the mineral content of the FGF-2+COAp group was higher than that of the COAp group in the radiographic analysis at 6-24 weeks. In the context of new bone formation and replacement, the FGF-2+COAp group exhibited significantly greater new bone volume and smaller COAp volume than the COAp group in the μCT analysis at 6 and 24 weeks. Furthermore, the density of the new bone in the FGF-2+COAp group at 24 weeks was similar to those in the control and COAp groups. Histological evaluation revealed that the length of the new periodontal ligament and cementum in the FGF-2+COAp group was greater than that in the COAp group at 6 weeks. We also examined the effect of the combined use of the FGF-2 and COAp on the existing bone adjacent to the defect and demonstrated that the existing bone height and volume in the FGF-2+COAp group remained significantly greater than those in the COAp group.

結論:

本研究では、ビーグル犬の歯周1壁欠損モデルにおいて、FGF-2とCOApの併用が、新生骨形成や足場の置換を促進するだけでなく、欠損部位に隣接する既存骨の維持にも有効であることが示された。さらに、FGF-2とCOApによって誘導された新しい歯周組織は、自然治癒によって形成されるものと同様の成熟過程をたどると考えられる。このことから、FGF-2とCOApを併用することで、歯周炎患者の重度の骨欠損に対して歯周再生を促進できることが示唆された。

CONCLUSION: This study demonstrated that the combination of FGF-2 and COAp was effective not only in enhancing new bone formation and replacing scaffold but also in maintaining the existing bone adjacent to the defect site in a beagle dog model of one-wall periodontal defect. Additionally, new periodontal tissues induced by FGF-2 and COAp may follow a maturation process similar to that formed by spontaneous healing. This suggests that the combined use of FGF-2 and COAp would promote periodontal regeneration in severe bony defects of periodontitis patient.