酸化還元シグナル伝達はラミニン受容体リボソームタンパク質を誘導する

Scientific Reports volume 12、記事番号: 7742 (2022) この記事を引用

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現在の生体材料は生物学的構造を効果的に置き換えますが、感染や長期にわたる材料の故障によって限界があります。 この研究では、生体材料表面の消毒を媒介し、同時に細胞の付着と増殖を促進する高周波グロー放電処理 (RFGDT) の分子機構を調べました。 歯科用生体材料を RFGDT に供し、口腔微生物種、すなわち連鎖球菌変異体 (SM)、ストレプトコッカス ゴルドニ (SG)、モラクセラ カタラーリス (MC)、およびポルフィロモナス ジンジバリス (PG) の生存率を評価しました。 前象牙芽細胞株 MDPC-23 の細胞接着と生存を調べました。 最後に、酸化還元生成と生物学的シグナル伝達の機構的研究が調査されました。 組成に基づいて、歯科用生体材料は用量依存的な RFGDT 後に活性酸素種 (ROS) を誘発しました。 RFGDT 後の微生物生存率の低下は、カタラーゼ陰性 (SM および SG) 種において、カタラーゼ陽性 (MC および PG) 種よりも顕著に認められました。 細胞接着アッセイでは、MDPC-23 の接着と生存の改善が認められました。 N-アセチルシステイン (NAC) とカタラーゼによる前処理により、これらの反応は無効になりました。 イムノアッセイでは、RFGDT 後のラミニン受容体であるリボソームタンパク質 SA の酸化還元によって誘導される下流の発現が認められました。 したがって、RFGDT によって誘導される酸化還元は抗菌を媒介し、接着や増殖などの細胞反応を改善します。 これらの観察は共に、再生臨床応用における歯科用生体材料を用いた RFGDT の臨床的有用性についての機構的理論的根拠を提供します。

生体材料により、組織工学は新興科学から臨床再生医療の先頭に立つ現在の極めて重要な役割へと進化することができました 1,2,3。 これらの生体材料システムは、審美性や機能の代替としてさまざまな臨床分野で容易に採用されています。 生体材料システムは、受動的な生体適合性担体または不活性代替物から、感知および応答機能を備えた現在の生体活性システムまたはスマート システムに至るまで、目覚ましい進歩を遂げてきました4,5。 これらの分野の進歩には、とりわけ、新しい組成、最適化されたナノトポロジー特徴、生物物理学的に作動し制御放出される生体材料システムが含まれています。 これらの進歩は発生および幹細胞生物学の進歩と密接に結びついており、組織の治癒と再生中の細胞制御の重要な理解を可能にします6、7、8。 これらには、重要な転写因子による内因性調節、遺伝子構成、シグナル伝達、メタボロミクス、膜、ナノスケールのリガンド結合、パラクリンシグナル伝達による外因性調節が含まれます。 さらに、これらの外的要因の中でも、蔓延する微生物叢からのメタゲノミクスの役割が現在ではよりよく理解されており、効果的な消毒の必要性がさらに強調されています9、10、11、12、13。

口腔には、軟組織および硬組織の生物学的構成要素が存在するため、いくつかの特有の課題があります。 これらの口腔組織は、繊細だが厳密な界面を介して硬組織 (歯) が軟組織 (歯肉) を通して露出する、独特の解剖学的ニッチを表します。 健康な口腔マイクロバイオームの重要性と口腔および全身の健康における腸内細菌叢の影響は十分に確立されています14、15、16。 これらの側面は、口腔環境における絶え間ない生体力学的、微生物学的攻撃、および免疫学的監視のため、生体材料の代替にとって重大な課題を提示しています。 物理的ストレス、微生物学的および宿主由来の酵素、感染症、分解副産物の組み合わせはすべて、生体材料の破損に相乗的に寄与する可能性があります 17,18。 それにもかかわらず、歯科では、セラミック、金属、ポリマー、およびそれらの組み合わせを、現在の臨床治療に不可欠な修復物、補綴物、またはインプラントとして非常に効果的に利用してきました。 デジタル印象、高解像度コーンビームコンピュータ断層撮影法 (CBCT)、サブトラクティブおよびアディティブ 3D プリンティングなどの最近のテクノロジーにより、デバイス設計の高度化が加速され、生産スケジュールが短縮され、チェアサイドの製造が可能になりました 19。 特注で製造された生体材料デバイスのこうした進歩により、実用的なオフィス内消毒技術を探求する必要性がさらに強調されています。