DNAメチル化阻害による感染歯肉上皮細胞のバリア機能の維持

Maintaining barrier function of infected gingival epithelial cells by inhibition of DNA methylation.

• Silvana P Barros
• Eman Hefni
• Farahnaz Fahimipour
• Steven Kim
• Payal Arora

抄録

背景:

感染や炎症は、遺伝子発現を変化させるエピジェネティックな変化を誘発する。歯周病では、炎症や微生物によるバイオシスが起こり、歯肉上皮のバリア機能が低下する。ここでは、培養ヒト歯肉上皮細胞にPorphyromonas gingivalisを感染させると、エピジェネティックな変化が生じてバリア機能が障害され、DNAメチル化阻害剤によってこれらの影響が阻止されるという仮説を検証した。

BACKGROUND: Infection and inflammation induce epigenetic changes that alter gene expression. In periodontal disease, inflammation and microbial dysbiosis occur, which can lead to compromised barrier function of the gingival epithelia. Here, we tested the hypotheses that infection of cultured human gingival epithelial cells with Porphyromonas gingivalis disrupts barrier function by inducing epigenetic alterations and that these effects can be blocked by inhibitors of DNA methylation.

方法:

ヒト初代歯肉上皮（HGEp）細胞を、非ヌクレオシドDNAメチル化酵素（DNMT）阻害剤RG108、（-）エピガロカテキン-3-ガレート（EGCG）、またはクルクミンの存在下または非存在下で、P. gingivalisに感染させた。バリア機能は経上皮電気抵抗（TEER）として評価した。CDH1、PKP2、TJP1の3つの細胞-細胞接合複合体の構成要素をコードする遺伝子について、DNAメチル化とmRNAの存在量を定量した。また、細胞の形態と細胞接合タンパク質の豊富さを共焦点顕微鏡で評価した。

METHODS: Primary human gingival epithelial (HGEp) cells were infected with P. gingivalis either in the presence or absence of the non-nucleoside DNA methyltransferase (DNMT) inhibitors RG108, (-) epigallocatechin-3-gallate (EGCG), or curcumin. Barrier function was assessed as transepithelial electrical resistance (TEER). DNA methylation and mRNA abundance were quantified for genes encoding components of three cell-cell junction complexes, CDH1, PKP2, and TJP1. Cell morphology and the abundance of cell-cell junction proteins were evaluated by confocal microscopy.

結果:

非感染細胞と比較して、P. gingivalis感染はHGEp細胞のTEERを減少させ（P < 0.0001）、CDH1、PKP2、TJP1のメチル化を増加させ（P < 0.0001）、発現（mRNAの豊富さ）を減少させた（P < 0.005）。DNMT阻害剤を用いた前処理により、HGEp細胞におけるこれらの感染誘発性変化や、感染に伴う形態変化を抑制することができた。

RESULTS: Compared to non-infected cells, P. gingivalis infection decreased TEER (P < 0.0001) of HGEp cells; increased methylation of the CDH1, PKP2, and TJP1 (P < 0.0001); and reduced their expression (mRNA abundance) (P < 0.005). Pretreatment with DNMT inhibitors prevented these infection-induced changes in HGEp cells, as well as the altered morphology associated with infection.

結論:

病原性感染はDNAメチル化の変化を誘導し，培養初代歯肉上皮細胞のバリア機能を低下させたが，これは歯周病の全身的な影響のメカニズムを示唆している．非ヌクレオシドDNMT阻害剤によるこれらの事象の阻害は、歯周病治療のための潜在的な戦略を示している。この記事は著作権で保護されています。すべての著作権は留保されています。

CONCLUSION: Pathogenic infection induced changes in DNA methylation and impaired the barrier function of cultured primary gingival epithelial cells, which suggests a mechanism for systemic consequences of periodontal disease. Inhibition of these events by non-nucleoside DNMT inhibitors represents a potential strategy to treat periodontal disease. This article is protected by copyright. All rights reserved.

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