レスベラトロールとセラストロールを添加したコラーゲン歯科用インプラントは、歯根膜の繊維芽細胞の成長と骨髄マクロファージの破骨細胞形成を調節します

Resveratrol and celastrol loaded Collagen dental implants regulate periodontal ligament fibroblast growth and osteoclastogenesis of bone marrow macrophages.

• Wenhui Wu
• Ruijie Wang
• Bin Bao
• Chunling Bao
• Shujun Wang
• Saeed Ur Rahman
• Chunyu Hou
• Jeevithan Elango

抄録

コラーゲンは、フィルム、3Dマトリックス、コンポジットなどの歯科治療に広く使用されており、伝統的な中国医学（中医学）では、何世紀にもわたって組織再生や創傷治癒の応用に使用されてきた。そこで、本研究では、ヒト歯根膜線維芽細胞（HPLF）の増殖と骨髄マクロファージ（BMM）由来の破骨細胞形成を調べるために、レスベラトロールやセラストロールなどのTCMを用いて初めてコラーゲンフィルムを作製しました。さらに、グリセロールとEDC-NHS（1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド-N-ヒドロキシスルホスクシンイミド）で架橋したコラーゲン-TCMフィルムの物理化学的、機械的、生物学的活性を調べた。コラーゲン膜の特性は、疎水性や極性の程度などの可塑剤の性質に大きく左右されることがわかった。興味深いことに、コラーゲン膜の変性温度は、グリセロールよりもEDC-NHSの方が高くなることがわかった。また、FTIRデータから、コラーゲンとTCMとの化学的相互作用による官能基の変化が確認された。コントロールとコラーゲン膜で培養したHPLF細胞の形態変化をSEMで観察した。重要なことは、レスベラトロールの添加はHPLF細胞の増殖を増加させたが、mCSF-RANKLで処理したBMM細胞の破骨細胞形成はセラストロールによって有意に抑制されたことである。以上のことから、コラーゲン-TCMfilmは歯科再生のための興味深い材料であり、特に骨粗鬆症時の骨吸収の亢進を抑制する治療標的となる可能性があると考えられます。

Collagen is widely used for dental therapy in several ways such as films, 3D matrix, and composites, besides traditional Chinese medicine (TCM) has been used in tissue regeneration and wound healing application for centuries. Hence, the present study was targeted for the first time to fabricate collagen film with TCM such as resveratrol and celastrol in order to investigate the human periodontal ligament fibroblasts (HPLF) growth and bone marrow macrophages (BMM) derived osteoclastogenesis. Further, the physicochemical, mechanical and biological activities of collagen-TCMfilms crosslinked by glycerol and EDC-NHS (1-ethyl-3-(3-dimethyl aminopropyl)carbodiimide-N-hydroxysulfosuccinimide) were investigated. Collagen film characterization was significantly regulated by the nature of plasticizers like hydrophobic and degree of polarity. Interestingly, the collagen film'sdenaturation temperature was increased by EDC-NHS than glycerol. FTIR data confirmed the functional group changes due to chemical interaction of collagen with TCM. Morphological changes of HPLF cells cultured in control and collagen films were observed by SEM. Importantly, the addition of resveratrol upregulated the proliferation of HPLF cells, while osteoclastogenesis of BMM cells treated with mCSF-RANKL was significantly downregulated by celastrol. Accordingly, the collagen-TCMfilm could be an interesting material for dental regeneration especially it's a therapeutic target to restrain the elevated bone resorption during osteoporosis.

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