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Jun 01, 2023

脱灰象牙質基質 (DDM) の治癒能力と骨形成パターン

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13140 (2023) この記事を引用 195 アクセス メトリクスの詳細 脱灰象牙質マトリックス (DDM) は、骨伝導性および骨誘導性の材料です。

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13140 (2023) この記事を引用

195 アクセス

メトリクスの詳細

脱灰象牙質マトリックス (DDM) は骨伝導性および骨誘導性の材料であり、臨床応用で副鼻洞底の増強および歯槽堤の増強に使用され成功しています。 DDM は骨形成タンパク質 (BMP) やその他の成長因子を放出し、DDM を適切な移植材料にします。 しかし、DDM は顆粒状であるため、骨欠損領域に固定することが困難です。 この研究の目的は、動物モデルにおける重大な骨欠損からの骨治癒に対する、DDM とフィブリン接着剤 (FG) の最適な比率での組み合わせの生物学的効果と骨誘導性を調査することでした。 マウス骨芽細胞株 (MC3T3-E1) をさまざまな比率の DDM および FG と共培養し、アルカリホスファターゼ (ALP) 活性、オステオカルシン (OC) 産生および石灰化結節形成によって示される、骨芽細胞の増殖および分化に対するそれらの影響を調べました。 。 次に、ウサギの頭蓋冠欠損モデルを用いたさらなる研究のために最適な比率を選択しました。このモデルでは、DDM または DDM-FG1 (1 g: 0.1 ml) および DDM-FG2 (1 g: 0.5 ml) 化合物を移植するか、またはブランクのままにしました。 2、4、8、12週間かけて軟組織と新しい骨の再生を調査します。 マイクロ CT および組織学分析を使用して、さまざまな治癒期間に応じて全体的な移植特性を評価しました。 インビトロ研究の結果は、1:0.1 の比率はより多くの ALP 活性と石灰化結節を誘導し、1:0.5 (DDM-FG の組み合わせ) の比率は特定の時点でより多くのオステオカルシン (OC) を誘導することを実証しました。 動物モデルでは、すべての DDM-FG 治療グループの 3D 新骨体積は、2、4、8、および 12 週間の時点でブランク グループよりも有意に大きかった。 さらに、治癒期間の初期の数週間では、他のグループと比較して、DDM-FG2 の新しい骨の量が多かった。 組織学的分析では、骨芽細胞のクラスターが DDM 粒子に隣接して形成され、すべてのグループで新たに形成された骨が観察され、DDM の骨誘導特性が示唆されました。 さらに、4週間後に観察されたより多くの新しいコラーゲン合成は、DDM-FG2グループで早期の骨治癒が誘導されたことを示唆しました。 この研究は、DDM-FG 化合物が最適な比率で骨形成活性と骨再生を促進することを実証しました。

近年の骨造成では、さまざまな種類の骨補填材が適用されています。 これらの材料の中でも、伝導性、骨誘導性、骨形成性能を実証する自家骨は、骨移植のゴールドスタンダードと考えられています1。 しかし、顆粒骨移植片は移植部位から飛散しやすいという限界があります。 解決策の 1 つは、それらをバリア膜と組み合わせて空間維持機能を実現することです。 それにもかかわらず、高コストと倫理的側面の観点から、代替の選択肢は限られています。 したがって、これらの欠点は、代替の移植材料として他の代用骨の開発につながりました。

DDMは象牙質の一種で、最近骨移植材料として使用されています。 これは脱灰後に抜歯された歯から得られ、本質的に脱灰象牙質を表します2、3。 象牙質の基質と骨の構造は異なりますが、化学組成は類似しており、骨基質と同様に一貫して骨形成を誘導する可能性があります4。 骨と象牙質はどちらも、約 18% のコラーゲン (ほとんどが I 型コラーゲン)、2% の非コラーゲン性タンパク質 (NCP)、および 70% のヒドロキシアパタイト (HA) で構成される石灰化組織です。 DDM は、骨形成タンパク質 (BMP)、血管内皮成長因子 (VEGF)、インスリン様成長因子 (IGF)、トランスフォーミング成長因子 β (TGF-β)、および塩基性線維芽細胞成長因子 ( FGF）5、6。 BMP は、多機能サイトカインである TGF-β スーパーファミリーに属する、最も効果的な骨誘導成長因子です。 BMP は、炎症期、血管新生、仮骨形成、骨リモデリングなど、骨治癒プロセスのさまざまな段階を大幅に誘導する可能性があります7。 VEGF は内皮細胞における効果を誘導することで血管新生を改善します8。 TGF-β1 は、骨欠損動物モデルにおいて新しい骨形成を誘導することができ 9、BMP と協力して骨形成分化を誘導します 10。 これらの同定された成長因子は、血管新生の促進に加えて、骨欠損領域への細胞の遊走、増殖および分化を促進して骨を合成する骨芽細胞 11 を形成する上で重要な役割を果たしています。