歯肉線維芽細胞はin vitroで破骨細胞形成に影響を与えるパラクリンシグナルを産生する

Gingival fibroblasts produce paracrine signals that affect osteoclastogenesis in vitro.

抄録

歯周炎において、歯肉線維芽細胞（GF）は多数のパラクリン因子を産生しているようである。しかし、歯肉線維芽細胞由来の可溶性因子が破骨細胞形成に及ぼす影響については不明な点が多い。本事例では、炎症性および非炎症性の条件下で、GFによるパラクリン因子の産生と破骨細胞形成への影響を評価した。ヒト初代GFをトランスウェル系で培養し、炎症を模倣するためにIL-1β、IL-6、TNF-αのカクテルでプライミングした。GFはヒト末梢血単核球（PBMC）と直接および間接的に共培養した。上清中のサイトカインおよびケモカイン（フローサイトメトリーベースのマルチプレックスアッセイ）、破骨細胞形成（TRACP染色）、遺伝子発現（qPCR）を7日目と21日目に定量した。この症例研究の結果、GFは可溶性因子を介してPBMCと相互作用し、破骨細胞を2倍誘導した。逆に、PBMCはGFによってIL-6、OPG、MCP-1の遺伝子発現を誘導した。驚くべきことに、GFをサイトカインでプライミングした後では、このコミュニケーションは損なわれ、破骨細胞の数が減少した。これはIL-10発現の増加とMCP-1発現の減少によって部分的に説明できる。興味深いことに、GFを短時間プライミングすると、炎症性サイトカインの発現が有意に高くなり、それは7日目、21日目ともに持続した。GFは、物理的な細胞間相互作用がなくても、破骨細胞形成を刺激できるパラクリン因子を産生するようである。PBMCまたは破骨細胞の存在下で培養したGFは、著しく炎症性の表現型を示した。炎症刺激の後、炎症性サイトカインと抗炎症性サイトカインの両方が深く発現していることから、破骨細胞の減少をもたらすのはエフェクター階層であろう。

In periodontitis, gingival fibroblasts (GF) appear to produce a multitude of paracrine factors. However, the influence of GF-derived soluble factors on osteoclastogenesis remains unclear. In this case study, production of paracrine factors by GF was assessed under inflammatory and non-inflammatory conditions, as well as their effect on osteoclastogenesis. Human primary GF were cultured in a transwell system and primed with a cocktail of IL-1β, IL-6 and TNF-α to mimic inflammation. GF were co-cultured directly and indirectly with human peripheral blood mononuclear cells (PBMC). Cytokines and chemokines in supernatants (flow cytometry based multiplex assay), osteoclastogenesis (TRAcP staining) and gene expression (qPCR) were quantified on days 7 and 21. Results from this case study showed that GF communicated via soluble factors with PBMC resulting in a two-fold induction of osteoclasts. Reversely, PBMC induced gene expression of IL-6, OPG and MCP-1 by GF. Remarkably, after priming of GF with cytokines, this communication was impaired and resulted in fewer osteoclasts. This could be partly explained by an increase in IL-10 expression and a decrease in MCP-1 expression. Intriguingly, the short priming of GF resulted in significantly higher expression of inflammatory cytokines that was sustained at both 7 and 21 days. GF appear to produce paracrine factors capable of stimulating osteoclastogenesis in the absence of physical cell-cell interactions. GF cultured in the presence of PBMC or osteoclasts had a remarkably inflammatory phenotype. Given profound expression of both pro- and anti-inflammatory cytokines after the inflammatory stimulus, it is probably the effector hierarchy that leads to fewer osteoclasts.