サトウキビ由来のシスタチンの抗浸透性についての新たな知見：異なる適用経路と潜在的な作用機序の解明

New insights into the anti-erosive property of a sugarcane-derived cystatin: different vehicle of application and potential mechanism of action.

抄録

目的:

新規サトウキビ由来シスタチン（CaneCPI-5）は、溶液に含まれることで浸食防止性を示し、エナメル質に強い結合力を示したが、このタンパク質をゲル製剤に加えた場合の性能および表面自由エネルギー（SFE）への影響については、さらなる研究が必要である。1) 異なる濃度のCaneCPI-5を含むゲルの初期エナメル質浸食に対する保護効果を評価すること（実験1）、2) CaneCPI-5溶液でエナメル質表面を処理した後のSFE（γS）を分析すること（実験2）。

OBJECTIVE: A new sugarcane-derived cystatin (CaneCPI-5) showed anti-erosive properties when included in solutions and strong binding force to enamel, but the performance of this protein when added to gel formulations and its effect on surface free energy (SFE) requires further studies. 1) to evaluate the protective effect of gels containing different concentrations of CaneCPI-5 against initial enamel erosion (Experiment 1); and 2) to analyze the SFE (γS) after treating the enamel surface with CaneCPI-5 solution (Experiment 2).

実験方法:

実験1では，75個のウシエナメル質試料をゲル処理によって5群に分けた：プラセボ（ネガティブコントロール）；0.27%mucin+0.5%casein（ポジティブコントロール）；0.1 mg/mL CaneCPI-5；1.0 mg/mL CaneCPI-5；2.0 mg/mL CaneCPI-5．これらの試料をゲル処理した．試料をゲルで1分間処理し，APを2時間形成（ヒト唾液）し，0.65%クエン酸（pH=3.4）中で1分間インキュベートした．表面硬度変化率(%SHC)を推定した．実験2では，ジヨードメタン，水，エチレングリコールの3種類のプロービング液を用いて，自動ゴニオメータで測定を行った．試料（n=10/グループ）は未処理のまま（コントロール）、または0.1 mg/mL CaneCPI-5 を含む溶液で処理し、45分間風乾した後、各液体を0.5 μL 表面に分注して接触角を測定した。

METHODOLOGY: In Experiment 1, 75 bovine enamel specimens were divided into five groups according to the gel treatments: placebo (negative control); 0.27%mucin+0.5%casein (positive control); 0.1 mg/mL CaneCPI-5; 1.0 mg/mL CaneCPI-5; or 2.0 mg/mL CaneCPI-5. Specimens were treated with the gels for 1 min, the AP was formed (human saliva) for 2 h and the specimens were incubated in 0.65% citric acid (pH=3.4) for 1 min. The percentage of surface hardness change (%SHC) was estimated. In Experiment 2, measurements were performed by an automatic goniometer using three probing liquids: diiodomethane, water and ethylene glycol. Specimens (n=10/group) remained untreated (control) or were treated with solution containing 0.1 mg/mL CaneCPI-5, air-dried for 45 min, and 0.5 µL of each liquid was dispensed on the surface to measure contact angles.

結果:

0.1 および 1.0 mg/mL CaneCPI-5 を含むゲルは，他の処理と比較して%SHC を有意に減少させた（p<0.05）．処理後のエナメル質はコントロールに比べ，無極性成分（γSLW）に変化はなく，極性成分（γSAB=Lewis acid-base）がより負に傾いた（p＜0.01）．さらに，CaneCPI-5処理では，コントロールと比較して高いγS - （電子供与体）値を示した（p<0.01）．

RESULTS: Gels containing 0.1 and 1.0 mg/mL CaneCPI-5 significantly reduced %SHC compared to the other treatments (p<0.05). Treated enamel showed significantly lower γS than control, without changes in the apolar component (γSLW), but the polar component (γSAB=Lewis acid-base) became more negative (p<0.01). Moreover, CaneCPI-5 treatment showed higher γS - (electron-donor) values compared to control (p<0.01).

結論:

0.1 mg/mL または 1.0 mg/mL CaneCPI-5 を含むゲルは，エナメル質を初期歯質侵食から保護した．CaneCPI-5は，エナメル質表面の電子供与部位の数を増加させ，AP形成に影響を与え，侵食から保護する作用機序の可能性が示唆された．

CONCLUSIONS: Gels containing 0.1 mg/mL or 1.0 mg/mL CaneCPI-5 protected enamel against initial dental erosion. CaneCPI-5 increased the number of electron donor sites on the enamel surface, which may affect AP formation and could be a potential mechanism of action to protect from erosion.