低出力エルビウム・ドーピング：イットリウム・アルミニウム・ガーネットレーザー照射による血管内皮増殖因子発現を介した歯周組織治癒の促進：In vitroおよびin vivo試験

Enhanced periodontal tissue healing via vascular endothelial growth factor expression following low-level erbium-doped: yttrium, aluminum, and garnet laser irradiation: In vitro and in vivo studies.

抄録

背景:

本研究の目的は、低出力エルビウム・ドーピング：イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Er:YAG）レーザー照射が、血管新生を通じて歯周組織の治癒と再生に及ぼす影響をin vivoおよびin vitroで検討することである。

BACKGROUND: This study aimed to investigate the effects of low-level erbium-doped: yttrium, aluminum, and garnet (Er:YAG) laser irradiation on periodontal tissue healing and regeneration through angiogenesis in vivo and in vitro studies.

方法:

ラットの両側上顎臼歯部に骨内欠損を形成した。Er:YAGレーザーによる骨表面および血餅表面への低レベルレーザー照射（LLLI）を含むopen flap debridement（OFD）または通常の処置により欠損部を治療した。手術部位における血管内皮増殖因子（VEGF）のmRNA発現をリアルタイムポリメラーゼ連鎖反応を用いて定量した。脱灰した標本は組織学的解析用に準備した。また、血管新生への影響を評価するために、ヒト臍帯静脈内皮細胞に対してLLLIを行った。細胞増殖、VEGF発現、チューブ形成を評価した。さらに、transient receptor potential vanilloid 1（TRPV1）の選択的阻害剤であるcapsazepine（CPZ）をLLLIの前に投与し、同様のアッセイを行った。

METHODS: Intrabony defects were surgically created in the bilateral maxilla molar of rats. The defects were treated by open flap debridement (OFD) with Er:YAG laser, including low-level laser irradiation (LLLI) to bone and blood clot surfaces, or conventional procedures. The mRNA expression of vascular endothelial growth factor (VEGF) in the surgical sites was quantified using real-time polymerase chain reaction. The decalcified specimens were prepared for histometric analysis. Also, LLLI was performed on human umbilical vein endothelial cells to evaluate the effects on angiogenesis. Cell proliferation, VEGF expression, and tube formation were assessed. In addition, capsazepine (CPZ), a selective inhibitor of transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1), treatment was performed before LLLI for the same assays.

結果:

Er:YAGレーザーを用いたOFDでは、骨および歯根表面に熱損傷は生じなかった。LLLIは、レーザー治療群では表層の血栓を凝固させ、止血を促進した。術後の治癒は、両群ともすべての動物で健全であった。レーザー治療群では、VEGF発現と骨形成が従来治療群に比べて有意に増加した。In vitroでは、細胞増殖とVEGF発現は、対照群に比べLLLI群で有意に増加した。チューブ形成アッセイは、LLLIが有意に血管新生を促進することを示した。CPZ投与は、LLLI後のVEGF発現とチューブ形成を有意に抑制した。

RESULTS: OFD using Er:YAG laser did not generate thermal damage on bone or root surfaces. LLLI accelerated hemostasis by coagulation of the superficial layers of blood clots in the laser-treated group. Postoperative healing was sound in all animals in both groups. VEGF expression and bone formation were significantly increased in the laser-treated group compared to those in the conventional treatment group. In vitro, cell proliferation and VEGF expression were significantly increased in the LLLI group compared to the control group. Tube-formation assays showed that LLLI significantly promoted angiogenesis. CPZ treatment significantly suppressed VEGF expression and tube formation following LLLI.

結論:

本研究により、Er:YAGレーザー照射はTRPV1を介した内皮細胞の血管新生作用を増強することにより、歯周組織の治癒を促進する可能性が示唆された。

CONCLUSIONS: This study suggests that Er:YAG laser irradiation may promote periodontal tissue healing by enhancing angiogenetic effect of endothelial cells via TRPV1.