α-ケトグルタル酸はインプラント周囲環境のオートファジー活性を上昇させ、骨粗鬆症マウスのインプラントオッセオインテグレーションを促進する

Alpha-ketoglutarate up-regulates autophagic activity in peri-implant environment and enhances dental implant osseointegration in osteoporotic mice.

抄録

目的:

骨粗鬆症患者では、歯科用インプラントのオッセオインテグレーションが損なわれており、失敗率が著しく高くなっている。本研究では、骨粗鬆症モデルマウスにおいて、α-ケトグルタル酸（α-KG）がインプラントのオッセオインテグレーションに及ぼす潜在的な影響について検討することを目的としたものである。

AIM: The osseointegration of dental implants is impaired in patients with osteoporosis, leading to significantly higher failure rates. This study set out to investigate the potential effects of alpha-ketoglutarate (α-KG) on implant osseointegration in an osteoporotic mouse model.

材料と方法:

雌のC57BL/6マウスは、7週齢で卵巣摘出と両側第1上顎臼歯の抜歯を受けた。抜歯後8週目に歯科インプラントを挿入した。一方の群では、実験期間中、飲料水を通じてα-KGを投与した。インプラント埋入後3日目、7日目、14日目、21日目に検体を採取し、マイクロCT、組織学的、免疫組織化学的解析を行った。同時に、α-KGで処理した骨髄由来間葉系幹細胞（BMMSCs）を用いて、骨形成分化、オートファジー活性、アポトーシスの有無を調査した。

MATERIALS AND METHODS: Female C57BL/6 mice received ovariectomy and bilateral first maxillary molar extraction at the age of 7 weeks. Dental implants were inserted 8 weeks after tooth extraction. In one of the groups, α-KG was administered via drinking water throughout the experimental period. Specimens were collected on post-implant days (PIDs) 3, 7, 14, and 21 for micro-CT, histological, and immunohistochemical analyses. At the same time, bone-marrow-derived mesenchymal stem cells (BMMSCs) treated with α-KG were interrogated for osteogenic differentiation, autophagic activity, and apoptosis.

結果:

α-KGを飲料水に添加すると、卵巣摘出マウスにおいて、インプラントのオッセオインテグレーションが促進され、骨形成およびオートファジー活性が上昇し、破骨細胞分化および細胞アポトーシスが低下した。 α-KG処理BMMSCは、増殖、生存、コロニー形成および骨形成分化、ならびにオートファジー活性が上昇した。

RESULTS: α-KG supplementation in drinking water resulted in enhanced dental implant osseointegration in ovariectomized mice, with up-regulated osteogenic and autophagic activity and down-regulated osteoclast differentiation and cell apoptosis. α-KG-treated BMMSCs showed enhanced activity in proliferation, survival, colony formation, and osteogenic differentiation, as well as autophagic activity.

結論:

α-KGの全身投与は、骨粗鬆症状態のマウスにおいて、インプラントのオッセオインテグレーション不全を効果的に防止した。

CONCLUSIONS: Systemic α-KG supplementation effectively prevents the failure of dental implant osseointegration in mice under an osteoporotic state.