ポルフィロモナス歯肉感染症によってラットに誘導される肺胞骨吸収に対する剣豆抽出物の阻害効果

背景：飼いならされたマメ科植物であるカナヴァリア・グラディアタ（一般的に剣豆と呼ばれる）は、カナバニンを含むことが知られています。果物は、膿の排出を治療するために中国と日本の漢方薬で使用されていますが、その薬理学的メカニズムはまだ不明です。 目的：この研究では、in vitroでの（i）口腔細菌およびヒト口腔上皮細胞に対する剣豆抽出物（SBE）の効果、および（ii）ラットにおける歯肉誘発性肺胞骨吸収の実験的ポルフィロモナスの開始と進行を調べました。 材料と方法：SBEのカナバニンを定量化するために、高性能液体クロマトグラフィー/紫外線法を適用しました。経口細菌の成長を評価することにより、SBE、カナバニン、グルコン酸クロルヘキシジン（CHX）溶液の最小阻害濃度と最小細菌濃度を推定しました。KB細胞に対するSBE、カナバニン、CHX、ロイペプチン、シスタチンの細胞毒性は、トリパンブルーアッセイを使用して決定されました。Arg-Gingipain（RGP）およびLys-Gingipain（KGP）に対するSBE、カナバニン、ロイペプチン、シスタチンの効果は、合成基質を使用した比色アッセイによって評価されました。P. gingivalis関連の歯周組織の分解に対するその効果を調べるために、SBEはP. gingivalisに感染したラットに経口投与されました。 結果：剣豆抽出物には6.4％のカナバニンが含まれていました。SBEとカナバニンは、P。gingivalisとfusobacterium核の成長を阻害しました。KB細胞上のSBE、カナバニンおよびシスタチンの細胞毒性は、CHXの細胞毒性よりも有意に低かった。SBEによるRGPの阻害は、既知のRGP阻害剤であるロペプチンとの阻害に匹敵し、SBEによるKGPの阻害は、500μg/mLのロイペプチンの阻害よりも有意に高かった（P <0.05）。P. gingivalis誘発性肺胞骨吸収は、SBEの投与により有意に抑制され、骨レベルは非感染動物に匹敵したままでした（P <0.05）。 結論：本研究は、SBEがP. gingivalis関連の肺胞骨吸収に対して効果的である可能性があることを示唆しています。

BACKGROUND: The domesticated legume, Canavalia gladiata (commonly called the sword bean), is known to contain canavanine. The fruit is used in Chinese and Japanese herbal medicine for treating the discharge of pus, but its pharmacological mechanisms are still unclear. OBJECTIVES: This study examined the effect of sword bean extract (SBE) on (i) oral bacteria and human oral epithelial cells in vitro, and (ii) the initiation and progression of experimental Porphyromonas gingivalis-induced alveolar bone resorption in rats. MATERIAL AND METHODS: A high-performance liquid chromatography/ultraviolet method was applied to quantitate canavanine in SBE. By assessing oral bacterial growth, we estimated the minimum inhibitory concentration and minimum bactericidal concentration of SBE, canavanine, chlorhexidine gluconate (CHX) solution. The cytotoxicity of SBE, canavanine, CHX, leupeptin and cystatin for KB cells was determined using a trypan blue assay. The effects of SBE, canavanine, leupeptin and cystatin on Arg-gingipain (Rgp) and Lys-gingipain (Kgp) were evaluated by colorimetric assay using synthetic substrates. To examine its effects on P. gingivalis-associated periodontal tissue breakdown, SBE was orally administered to P. gingivalis-infected rats. RESULT: Sword bean extract contained 6.4% canavanine. SBE and canavanine inhibited the growth of P. gingivalis and Fusobacterium nucleatum. The cytotoxicity of SBE, canavanine and cystatin on KB cells was significantly lower than that of CHX. Inhibition of Rgp with SBE was comparable to that with leupeptin, a known Rgp inhibitor, and inhibition of Kgp with SBE was significantly higher than that with leupeptin at 500 μg/mL ( p < 0.05). P. gingivalis-induced alveolar bone resorption was significantly suppressed by administration of SBE, with bone levels remaining comparable to non-infected animals ( p < 0.05). CONCLUSION: The present study suggests that SBE might be effective against P. gingivalis-associated alveolar bone resorption.