ドキシサイクリンを添加したコラーゲン膜はin vitroで骨芽細胞の増殖と分化を促進する

Doxycycline-doped collagen membranes accelerate in vitro osteoblast proliferation and differentiation.

抄録

目的:

本研究の目的は、ドキシサイクリンおよびデキサメタゾンを添加したコラーゲン膜が、骨芽細胞の増殖および分化に及ぼす影響を評価することであった。

OBJECTIVE: The aim of the study was to evaluate the effect of doxycycline- and dexamethasone-doped collagen membranes on the proliferation and differentiation of osteoblasts.

背景:

コラーゲン膜は、骨再生を促進するために頻繁に使用され、この生物学的活性を高めるために、抗菌性および免疫調節物質による機能化が提案されている。

BACKGROUND: Collagen barrier membranes are frequently used to promote bone regeneration and to boost this biological activity their functionalization with antibacterial and immunomodulatory substances has been suggested.

方法:

市販のコラーゲン膜にドキシサイクリン（Dox-Col-M）またはデキサメタゾン（Dex-Col-M）を添加し、さらに添加しない膜（Col-M）をコントロールとして、培養MG63骨芽細胞（ATCC）に接触させるように設計した。細胞増殖は3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium (MTT) assay、分化は分光光度計を用いてアルカリホスファターゼ（ALP）活性を測定することにより評価した。リアルタイム定量ポリメラーゼ連鎖反応を用いて、遺伝子の発現を調査した。Runx-2, OSX, ALP, OSC, OPG, RANKL, Col-I, BMP-2, BMP-7, TGF-β1, VEGF, TGF-βR1, TGF-βR2, および TGF-βR3 の発現を調べるために、リアルタイム定量ポリメラーゼ反応を用いた。走査型電子顕微鏡を使用して、骨芽細胞の形態を研究した。データは、一元配置分散分析またはクラスカル・ワリス検定を用いて評価し、いったんコルモゴロフ・スミルノフ検定によって分布の正規性を評価した（p＞.05）。多重比較のためのボンフェローニが実施された（p<.05）。

METHODS: The design included commercially available collagen membranes doped with doxycycline (Dox-Col-M) or dexamethasone (Dex-Col-M), as well as undoped membranes (Col-M) as controls, which were placed in contact with cultured MG63 osteoblast-like cells (ATCC). Cell proliferation was assessed by 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium (MTT) assay and differentiation by measuring the alkaline phosphatase (ALP) activity using spectrophotometry. Real-time quantitative polymerase chain reaction was used to study the expression of the genes: Runx-2, OSX, ALP, OSC, OPG, RANKL, Col-I, BMP-2, BMP-7, TGF-β1, VEGF, TGF-βR1, TGF-βR2, and TGF-βR3. Scanning electron microscopy was used to study osteoblast morphology. Data were assessed using one-way analysis of variance or Kruskal-Wallis tests, once their distribution normality was assessed by Kolmogorov-Smirnov tests (p > .05). Bonferroni for multiple comparisons were carried out (p < .05).

結果:

骨芽細胞増殖は、以下のように機能化膜で有意に促進された。(Col-M<Dex-Col-M<Dox-Col-M)であった。ALP活性はDox-Col-M上の培養骨芽細胞で有意に高かった。Runx-2、OSX、ALP、OSC、BMP-2、BMP-7、TGF-β1、VEGF、TGF-βR1、TGF-βR2、TGF-βR3は過剰発現しており、RANKLはDox-Col-M上で培養した骨芽細胞でダウンレギュレートされた。また、機能性膜に接触させて培養した骨芽細胞は、細長い紡錘形状の形態を呈していた。

RESULTS: Osteoblast proliferation was significantly enhanced in the functionalized membranes as follows: (Col-M < Dex-Col-M < Dox-Col-M). ALP activity was significantly higher on cultured osteoblasts on Dox-Col-M. Runx-2, OSX, ALP, OSC, BMP-2, BMP-7, TGF-β1, VEGF, TGF-βR1, TGF-βR2, and TGF-βR3 were overexpressed, and RANKL was down-regulated in osteoblasts cultured on Dox-Col-M. The osteoblasts cultured in contact with the functionalized membranes demonstrated an elongated spindle-shaped morphology.

結論:

Doxによるコラーゲン膜の機能化は、骨芽細胞の増殖と分化を促進した。

CONCLUSION: The functionalization of collagen membranes with Dox promoted an increase in the proliferation and differentiation of osteoblasts.