高血糖による口腔内骨量減少を伴う長期糖尿病ラットモデルにおける新規多剤併用型MMP阻害剤CMC2.24の有効性についての検討

Efficacy of a Novel Pleiotropic MMP-Inhibitor, CMC2.24, in a Long-Term Diabetes Rat Model with Severe Hyperglycemia-Induced Oral Bone Loss.

抄録

目的:

新規の4-(phenylaminocarbonyl)-chemically-modified-curcuminであるCMC2.24は、歯周炎を含む様々な炎症性/コラーゲン分解性疾患の多面的なMMP阻害剤である。本化合物は、様々な研究モデルにおいて、炎症の改善とともに宿主調節療法に有効であることを実証しています。本研究の目的は、ラットモデルにおいて、CMC2.24の糖尿病の重症度軽減に対する有効性とMMP阻害剤としての長期的役割を明らかにすることである。

PURPOSE: CMC2.24, a novel 4-(phenylaminocarbonyl)-chemically-modified-curcumin, is a pleiotropic MMP-Inhibitor of various inflammatory/collagenolytic diseases including periodontitis. This compound has demonstrated efficacy in host modulation therapy along with improved resolution of inflammation in various study models. The objective of current study is to determine the efficacy of CMC2.24 in reducing the severity of diabetes, and its long-term role as an MMP-inhibitor, in a rat model.

研究方法:

21匹の成体オスSprague-Dawleyラットを無作為に3群に分けた：正常（N）、糖尿病（D）、糖尿病＋CMC2.24（D＋2.24）。3群すべてにビヒクル：カルボキシメチルセルロース単独（N、D）、またはCMC2.24（D+2.24；30mg/kg/日）を経口投与した。2ヶ月後と4ヶ月後の時点で血液を採取した。終了時に、歯肉組織と腹膜洗浄液を採取/分析し、顎はマイクロCTで歯槽骨の減少を調べた。さらに、次亜塩素酸ナトリウム（NaClO）によるヒト遺伝子組み換え（rh）MMP-9の活性化、および10μM CMC2.24、ドキシサイクリン、クルクミン処理による阻害を評価した。

METHODS: Twenty-one adult male Sprague-Dawley rats were randomly distributed into three groups: Normal (N), Diabetic (D) and Diabetic+CMC2.24 (D+2.24). All three groups were orally administered vehicle: carboxymethylcellulose alone (N, D), or CMC2.24 (D+2.24; 30mg/kg/day). Blood was collected at 2-months and 4-months' time-point. At completion, gingival tissue and peritoneal washes were collected/analyzed, and jaws examined for alveolar bone loss by micro-CT. Additionally, sodium hypochlorite(NaClO)-activation of human-recombinant (rh) MMP-9 and its inhibition by treatment with 10μM CMC2.24, Doxycycline, and Curcumin were evaluated.

結果:

CMC2.24は血漿中の低分子活性型MMP-9の濃度を有意に低下させた。また、無細胞の腹膜抽出物およびプールした歯肉抽出物においても、同様の活性型MMP-9の減少傾向が観察された。このように、治療により、プロからアクティブな破壊的プロテイナーゼへの変換が大幅に減少した。CMCM2.24の投与により、炎症性サイトカイン（IL-1ß、resolvin-RvD1）の正常化、糖尿病による骨粗鬆症が観察されました。また、CMCM2.24は、MMP-9の活性化を抑制し、病的に活性な低分子化（82kDa）することにより、顕著な抗酸化活性を示した。これらの全身および局所的な効果は、高血糖の重症度を低下させることなく観察された。

RESULTS: CMC2.24 significantly reduced the levels of lower-molecular-weight active-MMP-9 in plasma. Similar trend of reduced active-MMP-9 was also observed in cell-free peritoneal and pooled gingival extracts. Thus, treatment substantially decreased conversion of pro- to actively destructive proteinase. Normalization of the pro-inflammatory cytokine (IL-1ß, resolvin-RvD1), and diabetes-induced osteoporosis was observed in presence of CMCM2.24. CMC2.24 also exhibited significant anti-oxidant activity by inhibiting the activation of MMP-9 to a lower-molecular-weight (82kDa) pathologically active form. All these systemic and local effects were observed in the absence of reduction in severity of hyperglycemia.

結論:

CMC2.24は、病的活性型MMP-9の活性化を抑制し、糖尿病性骨粗鬆症を正常化し、炎症の解消を促進したが、糖尿病ラットの高血糖には影響を与えなかった。また、この研究は、他の生化学的パラメータに変化がない場合、MMP-9が早期・高感度バイオマーカーとして機能することを明らかにしています。また、CMC2.24は、NaOCl（酸化剤）によるプロMMP-9の活性化を抑制し、この化合物が歯周炎を含むコラーゲン分解性/炎症性疾患を治療する既知のメカニズムに追加しました。

CONCLUSION: CMC2.24 reduced activation of pathologic active-MMP-9, normalized diabetic osteoporosis, and promoted resolution of inflammation but had no effect on the hyperglycemia in diabetic rats. This study also highlights the role of MMP-9 as an early/sensitive biomarker in the absence of change in any other biochemical parameter. CMC2.24 also inhibited significant activation of pro-MMP-9 by NaOCl (oxidant) adding to known mechanisms by which this compound treats collagenolytic/inflammatory diseases including periodontitis.