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書き出し

間葉系幹細胞に着目したラット抜歯窩における炭酸アパタイト製骨補填材の評価

髙橋, 良輔 TAKAHASHI, Ryosuke タカハシ, リョウスケ 九州大学

2023.03.20

概要

九州大学学術情報リポジトリ
Kyushu University Institutional Repository

Evaluation of carbonate apatite as a bone
substitute in rat extraction sockets from the
perspective of mesenchymal stem cells
髙橋, 良輔

https://hdl.handle.net/2324/6787534
出版情報:Kyushu University, 2022, 博士(歯学), 課程博士
バージョン:
権利関係:

(様式3)


名 :髙 橋

良輔

論 文 名 :Evaluation of carbonate apatite as a bone substitute in rat extraction sockets from the
perspective of mesenchymal stem cells
(間 葉 系 幹 細 胞 に 着 目 し た ラ ッ ト 抜 歯 窩 に お け る 炭 酸 ア パ タ イ ト 製 骨 補 填 材 の 評 価 )



分 :甲
論 文 内 容 の 要 旨

安全かつ低侵襲な骨造成を行うために、骨補填材として様々な人工材料が使用されている。近年、
骨の無機成分である炭酸アパタイト(CO3 Ap)製骨補填材が開発され、優れた骨形成能や被覆する
軟組織の閉鎖促進などが報告されてきたが、そのメカニズムについては未だ十分に明らかにされて
いない。そこで本研究では、創傷治癒に関与する間葉系幹細胞(MSC)に着目し、骨補填材料の違
いがMSCの細胞挙動や組織内局在に与える影響を解析した。動物実験では6週齢雄性Wistarラット(n
=30)の上顎第一および第二臼歯を抜去し、CO3 Ap、ハイドロキシアパタイト(HAp)、またはβ-
リン酸三カルシウム(β-TCP)を填入した。その3、7日後に、上皮間距離の測定(Ladewig's fibrin染
色)、MSCの集積(免疫蛍光染色:CD90/105)を観察した。填入後7日目においてCO3 Ap群で有意に
上皮間距離の縮小を認めた。また填入後3、7日目においてCO3 Ap群およびβ-TCP群では抜歯窩周囲へ
のMSCの集積が有意に促進された。培養実験ではGFP遺伝子導入ラットから単離したMSCをCO3Ap、
HAp、またはβ-TCPの存在下で培養した。そして細胞形態(走査型電子顕微鏡像)、増殖能(細胞数)、
骨芽細胞分化(Alizarin red S染色)、脂肪細胞分化(Oil red O染色)、成長因子(EGF、VEGF、I
GF-I)発現能(ELISA)を評価した。また各溶液中(蒸留水、150ppm Ca2+溶液、MSC培養液)にお
いて、骨補填材浸漬によるCa 2+濃度の変化を評価した。CO3 Ap群ではHAp群、β-TCP群と比較して多
数の細胞突起の伸展を認めた。一方で、β-TCP群では細胞の球状化を認めた。また間接的培養条件下
において、CO3 Ap群とHAp群ではMSCの分化能が低かったが、増殖能での差は認められなかった。
一方で、CO3 Ap群のみIGF-I、VEGFの増加を認めた。またCO3 Ap浸漬下での溶液中Ca 2+濃度は150pp
mCa2+溶液およびMSC培養液中で有意に減少した。これらの結果より、CO3Apを填入した抜歯窩周囲
組織へのMSCの集積が有意に促進されたことで上皮組織の閉鎖が促進されたと考えられる。また本
培養条件である間接的培養条件下は、CO3Apは溶液中のCa2+を吸着し、MSCの骨芽細胞への分化を抑
制したと考えられる。一方で、CO3 Ap周囲のMSCは成長因子を放出することで、抜歯窩の創傷治癒
や血管新生を間接的に促進したと考えられる。以上よりCO3 Ap製骨補填材が内在性のMSCを集積さ
せ、MSCが成長因子(VEGF、IGF-1)を産生することで間接的に硬組織や軟組織の修復に関与して
いる可能性が示唆された。

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