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チタンやジルコニア表面で培養した歯肉線維芽細胞を大腸菌由来のLPSに曝露した光生物学的変調のin vitro効果
In vitro effects of photobiomodulation applied to gingival fibroblasts cultured on titanium and zirconia surfaces and exposed to LPS from Escherichia coli.
PMID: 32533469 DOI: 10.1007/s10103-020-03062-7.
抄録
光バイオモジュレーション（PBM）治療は、細胞の増殖と代謝を刺激するとともに、インプラントの長期安定性に重要な役割を果たす炎症性サイトカインの合成を抑制するために使用されている。本研究では、チタン（Ti）およびジルコニア（ZrO）上で培養した歯肉線維芽細胞をPBMに供し、リポ多糖（LPS）に曝露した場合の反応を評価した。TiおよびZrO上に播種した細胞を、0.5、1.5および3.0J/cmの線量で3回（InGaAsP; 780nm、25mW）照射し、大腸菌LPS（1μg/mL）に曝露した。24時間後、細胞生存率（alamarBlue、n=8）、インターロイキン6（IL-6）および8（IL-8）合成（ELISA、n=6）、ならびにIL-6および血管内皮増殖因子（VEGF）遺伝子発現（qPCR、n=5）を評価し、統計学的に解析した（一元配置ANOVA、α=0.05）。細胞形態は、蛍光顕微鏡で評価した。細胞生存率の増加は、LPSに曝露された細胞を除き、対照と比較してTi上で培養されたすべてのグループで発生した。ZrOで培養した線維芽細胞とLPSに曝露した線維芽細胞は生存率が低下した。3.0J/cmと1.5J/cmのPBMは、TiとZrO上に播種した線維芽細胞のIL-6合成を抑制し、ZrO上に播種した細胞のIL-8合成を抑制した。また、TiとZrOの両方の表面に播種した線維芽細胞では、IL-6遺伝子の発現が増加したが、3.0J/cmの照射では、この活性は低下した。Ti上に播種し、レーザー照射（3.0J/cm）した細胞によるVEGF遺伝子発現の増強。LPSに曝露されたレーザー照射された細胞では、細胞骨格の異なるパターンが発生した。PBMの特定のパラメータは、TiまたはZrO上に播種され、LPSに曝露された線維芽細胞の炎症反応をバイオモデレートすることができる。
Photobiomodulation (PBM) therapy is used to stimulate cell proliferation and metabolism, as well as reduce inflammatory cytokine synthesis, which plays a main role in the long-term stability of implants. This study assessed the response of gingival fibroblasts cultured on titanium (Ti) and zirconia (ZrO), submitted to PBM and exposed to lipopolysaccharide (LPS). Cells seeded on Ti and ZrO were irradiated (InGaAsP; 780 nm, 25 mW) 3 times, using 0.5, 1.5, and 3.0 J/cm doses, and exposed to Escherichia coli LPS (1 μg/mL). After 24 h, cell viability (alamarBlue, n = 8), interleukin 6 (IL-6) and 8 (IL-8) synthesis (ELISA, n = 6), and IL-6 and vascular endothelial growth factor (VEGF) gene expression (qPCR, n = 5) were assessed and statistically analyzed (one-way ANOVA, α = 0.05). Cell morphology was evaluated by fluorescence microscopy. Increased cell viability occurred in all groups cultured on Ti compared with that of the control, except for cells exposed to LPS. Fibroblasts cultured on ZrO and LPS-exposed exhibited reduced viability. PBM at 3.0 J/cm and 1.5 J/cm downregulated the IL-6 synthesis by fibroblasts seeded on Ti and ZrO, as well as IL-8 synthesis by cells seeded on ZrO. Fibroblasts seeded on both surfaces and LPS-exposed showed increased IL-6 gene expression; however, this activity was downregulated when fibroblasts were irradiated at 3.0 J/cm. Enhanced VEGF gene expression by cells seeded on Ti and laser-irradiated (3.0 J/cm). Distinct patterns of cytoskeleton occurred in laser-irradiated cells exposed to LPS. Specific parameters of PBM can biomodulate the inflammatory response of fibroblasts seeded on Ti or ZrO and exposed to LPS.