電子タバコのエアロゾル、Cannabisの煙、従来のタバコの煙が歯肉線維芽細胞/歯肉間葉系幹細胞の特性に及ぼす影響をin vitroで評価

In vitro evaluation of the effect of the electronic cigarette aerosol, Cannabis smoke, and conventional cigarette smoke on the properties of gingival fibroblasts/gingival mesenchymal stem cells.

抄録

目的:

本研究は、非喫煙者の歯肉線維芽細胞/歯肉間葉系幹細胞（GF/G-MSC）に対する電子タバコ（EC）のエアロゾル、カンナビス、および従来のタバコの煙の影響を評価することを目的とした。

OBJECTIVE: The current study aimed to evaluate the effect of electronic cigarette (EC) aerosol, Cannabis, and conventional cigarettes smoke on gingival fibroblast/gingival mesenchymal stem cells' (GF/G-MSCs) of never smokers.

材料と方法:

ヒトGF/G-MSC(n=32)を分離し、光学顕微鏡、フローサイトメトリー、多系統分化能を用いて特徴づけた。エアロゾル/煙草抽出物を塗布した後，GF/G-MSCの細胞増殖，コロニー形成単位（CFU-F）能力，細胞生存率（MTTアッセイを使用），JC-1色素によるミトコンドリア脱分極，ATM，p21，Oct4，Nanogの遺伝子発現を評価した。

MATERIAL AND METHODS: Human GF/G-MSCs (n = 32) were isolated and characterized using light microscopy, flow cytometry, and multilineage differentiation ability. Following the application of aerosol/smoke extracts, GF/G-MSCs were evaluated for cellular proliferation; colony-forming units (CFU-F) ability; cellular viability (using the MTT assay); mitochondrial depolarization using JC-1 dye; and genes' expression of ATM, p21, Oct4, and Nanog.

結果:

大麻（mean±SD; 5.5±1.5; p<.00001, 0.47±0.21; p<.05）およびタバコの煙に暴露すると、コロニー形成単位および生存率（OD 450nm）が有意に減少した（2.3±1.2 p<.00001, 0.59±0.13, p<.05）に対し、ECエアロゾルは対照群（14.3±3, 1.33±0.12）と比較して有意な減少は見られなかった（10.8±2.5; p=.05, 1.27±0.47; p>.05）。ATM、Oct4、Nanog（遺伝子コピー/GADPH）の発現は、大麻（それぞれ1.5±0.42、0.82±0.44、1.54±0.52）とタバコ（それぞれ1.52±0.75、0.7±0.14、1.48±0.79、それぞれ；p<.05）であったのに対し、ECエアロゾルは対照群と比較して、これらの遺伝子の統計的に有意な上昇を引き起こさなかった（それぞれ0.63±0.1、0.31±0.12、0.64±0.46、p>.05）。ECエアロゾル（1.22±0.46）、大麻（0.71±0.24）、タバコの煙（0.83±0.54）では、対照群と比較してp21遺伝子は有意に低下していなかった（p=.053、分散分析）。

RESULTS: Colony-forming units and viability (OD 450 nm) were significantly reduced upon exposure to Cannabis (mean ± SD; 5.5 ± 1.5; p < .00001, 0.47 ± 0.21; p < .05) and cigarettes smoke (2.3 ± 1.2 p < .00001, 0.59 ± 0.13, p < .05), while EC aerosol showed no significant reduction (10.8 ± 2.5; p = .05, 1.27 ± 0.47; p > .05) compared to the control group (14.3 ± 3, 1.33 ± 0.12). Significantly upregulated expression of ATM, Oct4, and Nanog (gene copies/GADPH) was noticed with Cannabis (1.5 ± 0.42, 0.82 ± 0.44, and 1.54 ± 0.52, respectively) and cigarettes smoke (1.52 ± 0.75, 0.7 ± 0.14, and 1.48 ± 0.79, respectively; p < .05), whereas EC aerosol caused no statistically significant upregulation of these genes compared to the control group (0.63 ± 0.1, 0.31 ± 0.12, and 0.64 ± 0.46, respectively; p > .05). The p21 gene was not significantly downregulated in EC aerosol (1.22 ± 0.46), Cannabis (0.71 ± 0.24), and cigarettes smokes (0.83 ± 0.54) compared to the control group (p = .053, analysis of variance).

結論:

大麻とタバコの煙は，DNA損傷と細胞の脱分化を誘発し，非喫煙者のGF/G-MSCの細胞増殖と生存率に悪影響を及ぼすが，ECのエアロゾルはこれらの特性への影響が有意に低いことが示された。

CONCLUSION: Cannabis and cigarettes smoke induce DNA damage and cellular dedifferentiation and negatively affect the cellular proliferation and viability of GF/G-MSCs of never smokers, whereas EC aerosol showed a significantly lower impact on these properties.