骨再生に対するマトリックス結合副甲状腺ホルモンの効果

はじめに：自生骨は最も成功した骨移植材です。ただし、複数の欠点は、骨再生のための改善された方法の開発を促進し続けています。 目的：本研究の目的は、副甲状腺ホルモン（PTH（1-34））の共有結合結合ペプチドを含むアルギニン - グリシン - アスパラギン酸（RGD）修飾ポリエチレングリコールベースマトリックス（PEG）が骨再形成を強化するという仮説をテストすることでした。 材料と方法：6つのアメリカのフォックスハウンドには、第1小臼歯と第2大臼歯の間に下顎に配置された合計48の円筒形のチタンインプラントを受け取りました。それぞれ5ヶ月の妊娠7か月後、インプラントを外科的に作成された欠陥の中心に配置しました。これにより、円周骨欠損が1.5 mmの円形ギャップで肺胞欠損をシミュレートしました。（1）20マイクログ/mLのPTH（1-34）、および350マイクログ/mL Cys-RGDペプチドを含むPEGマトリックス、（2）PEG単独、（3）自己骨、および（4）空の欠陥。組織形態計測分析は、移植の4週間と12週間後に実施されました。新しく形成された骨の面積分数は、前者の欠陥内で決定され、骨からインプラントへの接触の程度（BIC）は、欠陥領域とインプラントの頂端領域の両方で評価されました。統計分析のために、ANOVAおよびその後のペアワイズスチューデントのt検定が適用されました。 結果：癒しは平穏であり、すべてのインプラントは組織学的に統合されていました。4週間後の組織形態考慮事項分析では、新しく形成された骨の平均領域が41.7 +/- 1.8％、PEG単独では26.6 +/- 4.1％、自家骨の場合は43.9 +/- 4.5％、空の欠陥で28.9 +/- 1.5％であることが示されました。12週間後、それぞれの値はマトリックス-PTHで49.4 +/- 7.0％、PEG単独で39.3 +/- 5.7％、自生骨の場合は50.5 +/- 3.4％、空の欠陥で38.7 +/- 1.9％でした。4週間後および12週間後の統計分析により、PTH（1-34）グループでPEG単独または空の欠陥と比較して有意により多くの新たに形成された骨が明らかになりましたが、自家骨に対する差は検出できませんでした。BICに関しては、4つの治療群間で4週間でも12週間でも有意差は観察されませんでした。 結論：PTH（1-34）を含むRGD修飾PEGヒドロゲルは、骨再生を得るための効果的なマトリックスシステムであると結論付けられています。

INTRODUCTION: Autogenous bone is the most successful bone-grafting material; however, multiple disadvantages continue to drive developments of improved methods for bone regeneration. AIM: The aim of the present study was to test the hypothesis that an arginine-glycine-aspartic acid (RGD) modified polyethylene glycol-based matrix (PEG) containing covalently bound peptides of the parathyroid hormone (PTH(1-34)) enhances bone regeneration to a degree similar to autogenous bone. MATERIAL AND METHODS: Six American foxhounds received a total of 48 cylindrical titanium implants placed in the mandible between the first premolar and the second molar. Five, respectively, 7 months following tooth extraction, implants were placed into the center of surgically created defects. This resulted in a circumferential bone defect simulating an alveolar defect with a circular gap of 1.5 mm. Four treatment modalities were randomly allocated to the four defects per side: (1) PEG-matrix containing 20 microg/ml of PTH(1-34), and 350 microg/ml cys-RGD peptide, (2) PEG alone, (3) autogenous bone and (4) empty defects. Histomorphometric analysis was performed 4 and 12 weeks after implantation. The area fraction of newly formed bone was determined within the former defect and the degree of bone-to-implant contact (BIC) was evaluated both in the defect region and in the apical region of the implant. For statistical analysis ANOVA and subsequent pairwise Student's t-test were applied. RESULTS: Healing was uneventful and all implants were histologically integrated. Histomorphometric analysis after 4 weeks showed an average area fraction of newly formed bone of 41.7+/-1.8% for matrix-PTH, 26.6+/-4.1% for PEG alone, 43.9+/-4.5% for autogenous bone, and 28.9+/-1.5% for empty defects. After 12 weeks, the respective values were 49.4+/-7.0% for matrix-PTH, 39.3+/-5.7% for PEG alone, 50.5+/-3.4% for autogenous bone and 38.7+/-1.9% for empty defects. Statistical analysis after 4 and 12 weeks revealed significantly more newly formed bone in the PTH(1-34) group compared with PEG alone or empty defects, whereas no difference could be detected against autogenous bone. Regarding BIC no significant difference was observed between the four treatment groups neither at 4 nor at 12 weeks. CONCLUSION: It is concluded that an RGD-modified PEG hydrogel containing PTH(1-34) is an effective matrix system to obtain bone regeneration.