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A Novel Volume-Stable Collagen Matrix Induces the Behavior of Primary Human Oral Fibroblasts, Periodontal Ligament, and Endothelial Cells（ボリューム安定性コラーゲンマトリックスが口腔内初代線維芽細胞，歯根膜，内皮細胞の挙動に変化をもたらす
A Novel Volume-Stable Collagen Matrix Induces Changes in the Behavior of Primary Human Oral Fibroblasts, Periodontal Ligament, and Endothelial Cells.
PMID: 33919968 PMCID: PMC8070954. DOI: 10.3390/ijms22084051.
抄録
本研究の目的は，新規の体積安定性コラーゲンマトリックス（vCM）が，細胞の移動と接着，タンパク質の吸着と放出，止血システムの動態など，創傷治癒の初期現象に及ぼす影響を調べることである．この目的のために，我々は，トランスウェル移動およびクリスタルバイオレット接着アッセイ，マトリックスに吸着および放出された成長因子の定量化のためのELISA，およびマトリックス上で成長した細胞の遺伝子発現の定量化のためのqRT-PCRを用いた。その結果，初代ヒト口腔線維芽細胞，歯根膜細胞，内皮細胞は，マトリックス非存在下で移動した対照細胞と比較して，vCMへの移動が増加した。vCMに対する細胞の接着性は、コントロールと比較して有意に増加した。成長因子であるTGF-β1、PDGF-BB、FGF-2、GDF-5は、vCMに非常に効率的に吸着され、数時間以内に最初のバースト放出を行った後、継続的に培地中に供給された。vCM上で培養した細胞では，抗線溶性のトロンボモジュリン，プラスミノーゲンアクチベーターインヒビタータイプ1，トロンボスポンジン1，トロンボプラスチンをコードする遺伝子が統計的に有意に上昇し，線溶性の組織プラスミノーゲンアクチベーター，ウロキナーゼ型プラスミノーゲンアクチベーター，その受容体，マトリックスメタロプロテアーゼ14をコードする遺伝子が強く低下することが確認された。一般的な傾向として、抗線溶性遺伝子の発現に対するvCMの刺激効果は、TGF-β1、PDGF-BB、FGF-2によって相乗的に増強され、一方、プロフィブリン溶解性遺伝子の発現に対するvCMの強い抑制効果は、PDGF-BB、FGF-2、GDF-5によって逆転した。以上のことから，新規vCMがフィブリン塊の安定化と凝固・線溶の平衡化を促進し，軟部組織の治癒プロセスを次の段階に進めることを強く支持する結果となった。
The aim of the present study was to investigate the influence of a novel volume-stable collagen matrix (vCM) on early wound healing events including cellular migration and adhesion, protein adsorption and release, and the dynamics of the hemostatic system. For this purpose, we utilized transwell migration and crystal violet adhesion assays, ELISAs for quantification of adsorbed and released from the matrix growth factors, and qRT-PCR for quantification of gene expression in cells grown on the matrix. Our results demonstrated that primary human oral fibroblasts, periodontal ligament, and endothelial cells exhibited increased migration toward vCM compared to control cells that migrated in the absence of the matrix. Cellular adhesive properties on vCM were significantly increased compared to controls. Growth factors TGF-β1, PDGF-BB, FGF-2, and GDF-5 were adsorbed on vCM with great efficiency and continuously delivered in the medium after an initial burst release within hours. We observed statistically significant upregulation of genes encoding the antifibrinolytic thrombomodulin, plasminogen activator inhibitor type 1, thrombospondin 1, and thromboplastin, as well as strong downregulation of genes encoding the profibrinolytic tissue plasminogen activator, urokinase-type plasminogen activator, its receptor, and the matrix metalloproteinase 14 in cells grown on vCM. As a general trend, the stimulatory effect of the vCM on the expression of antifibrinolytic genes was synergistically enhanced by TGF-β1, PDGF-BB, or FGF-2, whereas the strong inhibitory effect of the vCM on the expression of profibrinolytic genes was reversed by PDGF-BB, FGF-2, or GDF-5. Taken together, our data strongly support the effect of the novel vCM on fibrin clot stabilization and coagulation/fibrinolysis equilibrium, thus facilitating progression to the next stages of the soft tissue healing process.