表面予備反応したガラスアイオノマーフィラーから溶出した水溶性因子がヒト間葉系幹細胞の骨芽細胞分化を促進することを明らかにした

Water-soluble factors eluated from surface pre-reacted glass-ionomer filler promote osteoblastic differentiation of human mesenchymal stem cells.

抄録

コンポジットレジンやコーティングレジンなどの表面予備反応させたガラスアイオノマー（S-PRG）含有歯科材料は、虫歯の修復や予防に使用されている。S-PRGは、アルミニウムイオン、ホウ素イオン、フッ素イオン、ケイ素イオン、ストロンチウムイオンを放出することが知られている。アルミニウムイオンは、骨芽細胞を介したミネラル化を阻害し、ホウ素、フッ素、ケイ素、ストロンチウムイオンは、ミネラル化を促進することが知られている。しかし、これらのイオンを含むS-PRGから得られた水溶液が、歯髄や骨髄に存在することが知られている間葉系幹細胞（MSC）の骨形成細胞への分化能にどのような影響を与えるかは、まだ明らかになっていない。本研究では、S-PRGから得られた200～1,000倍希釈の水溶液が、細胞毒性を示すことなく、ヒトMSC（hMSCs）の骨形成分化マーカーであるアルカリホスファターゼのmRNA発現量を有意に上昇させることを明らかにした。また，S-PRGを500～1,000倍に希釈した水溶液は，hMSCsの細胞外マトリックスのミネラル化を有意かつ明確に促進した。さらに、S-PRGフィラーを含む硬化した樹脂複合体上で培養したhMSCsは、S-PRGフィラーの重量パーセントと直接相関して骨形成分化を示すことが明らかになった。これらの結果は、S-PRGフィラーの水溶液がhMSCsの硬組織形成を促進することを強く示唆しており、S-PRGを含むレジンが偶発的な歯髄露出をカバーする有用なバイオマテリアルとして機能する可能性を示唆している。

Surface pre-reacted glass‑ionomer (S‑PRG)-containing dental materials, including composite and coating resins have been used for the restoration and/or prevention of dental cavities. S‑PRG is known to have the ability to release aluminum, boron, fluorine, silicon, and strontium ions. Aluminum ions are known to be inhibitors whereas boron, fluorine, silicon, and strontium ions are known to be promoters of mineralization, via osteoblasts. However, it remains to be clarified how an aqueous eluate obtained from S‑PRG containing these ions affects the ability of mesenchymal stem cells (MSCs), which are known to be present in dental pulp and bone marrow, to differentiate into osteogenic cell types. The present study demonstrated that 200‑ to 1,000‑fold‑diluted aqueous eluates obtained from S‑PRG significantly upregulated the mRNA expression level of the osteogenic differentiation marker alkaline phosphatase in human MSCs (hMSCs) without exhibiting the cytotoxic effect. In addition, the 500‑ to 1,000‑fold‑diluted aqueous eluates obtained from S‑PRG significantly and clearly promoted mineralization of the extracellular matrix of hMSCs. It was additionally demonstrated that hMSCs cultured on the cured resin composites containing S‑PRG fillers exhibited osteogenic differentiation in direct correlation with the weight percent of S‑PRG fillers. These results strongly suggested that aqueous eluates of S‑PRG fillers promoted hard tissue formation by hMSCs, implicating that resins containing S‑PRG may act as a useful biomaterial to cover accidental exposure of dental pulp.