WO2022138774A1 - 歯のケア用組成物及び生体組織における石灰化促進方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、象牙細管は、歯に与えられた温度刺激、機械的刺激、化学的刺激等の外部刺激を歯髄へ伝達する機構でもある。摩耗、う蝕等によってエナメル質が削れて象牙質が露出したり、歯周炎、老化等に伴い歯肉が退縮することによって元々歯肉に覆われ隠れていた象牙質が露出したりすると、外部刺激が歯髄に強く伝達されるようになる。その結果、知覚過敏の症状が生じる。
本開示の一局面は、生体組織(例えば、歯及び歯周組織)における石灰化を促進することができる技術を提供することが好ましい。
本開示の一態様では、イソチオシアネート類が、6-メチルスルフィニルヘキシルイソチオシアネートを含んでもよい。
本開示の一態様では、歯のケア用組成物は、歯の組織を強化するために使用されてもよい。
本開示の別の態様は、象牙質における石灰化を促進する方法(ヒトに対する医療行為を除く。)である。方法は、スルフィニル基(-S(=O)-)、スルホニル基(-S(=O)2-)、スルフィド結合(-S-)、又はアリール基と、イソチオシアネート基(-N=C=S)と、を有するイソチオシアネート類を含む、歯のケア用組成物を歯に適用することを含む。
本開示の一態様では、イソチオシアネート類が、6-メチルスルフィニルヘキシルイソチオシアネートを含んでもよい。
本開示の一態様では、上記組成物は、有効成分としてイソチオシアネート類(ただし、アリルイソチオシアネート及びn-アルキルイソチオシアネートを除く)を含んでもよい。
本開示の一態様では、上記イソチオシアネート類は、6-メチルスルフィニルヘキシルイソチオシアネート、6-メチルチオヘキシルイソチオシアネート及び6-メチルスルホニルヘキシルイソチオシアネートのうち少なくとも1つであってもよい。
本開示に係る生体組織における石灰化を促進する組成物は、以下のいずれかの態様により実施することができる。
本開示の一態様に係る歯のケア用組成物は、スルフィニル基(-S(=O)-)、スルホニル基(-S(=O)2-)、スルフィド結合(-S-)、又はアリール基と、イソチオシアネート基(-N=C=S)と、を有するイソチオシアネート類を含む。
また、TRPA1及びCA活性化促進組成物を適用することにより細胞において炭酸脱水素酵素が触媒する反応が活性化されることは、例えば、当該組成物を炭酸脱水素酵素を発現する細胞に接触させた場合に、当該組成物を接触させなかった場合と比較して、炭酸脱水素酵素の活動が高まることを確認することにより調べることができる。炭酸脱水素酵素の活動は、当業者に周知の方法で測定することができる。例えば、炭酸脱水素酵素の活動を計測する方法として、上記のTRPA1の活動を計測する方法と同様の方法を用いることができる。
イソチオシアネート類としては、例えば、末端にメチルスルフィニル基、メチルスルホニル基、メチルチオ基、又はアリール基を有するアルキルイソチオシアネートであってもよい。このようなイソチオシアネート類として、例えば、メチルスルフィニルアルキルイソチオシアネート、メチルスルホニルアルキルイソチオシアネート、メチルチオアルキルイソチオシアネート、アリールアルキルイソチオシアネート等が挙げられる。アリール基としては、特にフェニル基が好ましい。
メチルチオアルキルイソチオシアネートとしては、例えば、3-メチルチオプロピルイソチオシアネート、4-メチルチオブチルイソチオシアネート、5-メチルチオペンチルイソチオシアネート、6-メチルチオヘキシルイソチオシアネート、7-メチルチオヘプチルイソチオシアネート、8-メチルチオオクチルイソチオシアネート等が挙げられる。
これらのイソチオシアネート類は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
イソチオシアネート類としては、高い石灰化促進作用が得られるという観点では、末端に置換基を有するアルキル基の炭素数(末端の置換基の炭素数を除く)が、3~16であることが好ましく、3~8であることがより好ましく、4~8であることが更に好ましく、6であることが最も好ましい。
また、イソチオシアネート類の有する置換基は、含硫黄置換基又はアリール基であることが好ましい。含硫黄置換基は、スルフィニル基(-S(=O)-)、スルホニル基(-S(=O)2-)又はスルフィド結合(-S-)であることが好ましく、スルフィニル基(-S(=O)-)、スルホニル基(-S(=O)2-)又はスルフィド結合(-S-)であることがより好ましく、スルフィニル基(-S(=O)-)又はスルホニル基(-S(=O)2-)であることが更に好ましく、スルフィニル基(-S(=O)-)であることが最も好ましい。アリール基は、1若しくは複数の置換基が結合している又は置換基が結合していないアリール基であり、当該置換基は、例えば、水素、ハロゲン、シアノ基、ニトロ基及び炭化水素基の群から選ばれる少なくとも1種であってもよい。炭化水素基としては、例えば、C1-4アルキル基、C1-4アルケニル基及びC1-4アルキニル基の群から選ばれる少なくとも1種であってもよい。
以上より、TRPA1チャネルの活性化及び炭酸脱水素酵素が触媒する反応の活性化を促進させる物質は、象牙質における石灰化を促進することができる可能性が示唆された。象牙芽細胞において、TRPA1チャネルの活性化及び炭酸脱水素酵素が触媒する反応の活性化の両方が促進されることにより、石灰化が促進される作用機序としては、例えば以下のような作用機序が考えられる。
1)「TRPA1及びCA活性化促進組成物」が、TRPA1チャネルを含むTRPチャネル及び細胞膜におけるその他のカルシウムイオン流入経路、並びに細胞内カルシウムイオン動員系を活性化することにより、細胞内カルシウム濃度が増加し、
2)カルシウム排出系(ナトリウムカルシウム交換・細胞膜Ca-ATPase及び細胞外にカルシウムを排出する能動輸送体・受動輸送体並びに小胞輸送)が活性化され、細胞外へのカルシウム排出が促進される。
その一方で、
3)「TRPA1及びCA活性化促進組成物」が細胞内炭酸脱水素酵素を活性化し、これにより生じた細胞内重炭酸イオンが細胞外に放出され、細胞外のアルカリ環境が生成され、
4)細胞外(象牙質形成部位)において、アルカリ環境でカルシウムが沈殿することで、象牙質形成が促進される。
本開示の歯のケア用組成物並びに「TRPA1及びCA活性化促進組成物」による石灰化促進作用は、上記のような作用機序に基づいていてもよい。
イソチオシアネート類は、先に述べたとおり象牙質における形成・再生・石灰化を促進することから、例えば、歯のケアのために好適に使用することができる。ここで、「歯のケア」とは、歯を冒す疾病及び疾患又は関連の医学的状況の治療的処置及び予防的処置、並びに歯の組織を強化、維持及び再生することをいう。歯を冒す疾病及び疾患又は関連の医学的状況には、制限されるものではないが、摩耗、う蝕等によりエナメル質が削れることによる象牙質の露出や、歯周炎、老化等に伴い歯肉が退縮することによる象牙質の露出、象牙質の露出による知覚過敏等が含まれる。特に、イソチオシアネート類は、歯の組織を強化するため、知覚過敏を予防するため及び/又は知覚過敏を改善するため、象牙質における形成・再生・石灰化を促進するため等に、使用することができる。また、イソチオシアネート類は、先に述べたとおり、炭酸脱水素酵素が触媒する反応を活性化することから、象牙芽細胞中の炭酸脱水素酵素刺激剤、象牙芽細胞によって行われる炭酸脱水素酵素が触媒する反応の活性化剤等としても使用することができる。
食品としては、例えば、チューインガム、キャンディ、錠菓、グミ、チョコレート、スナック、米菓、干菓子、氷菓、その他のフィルム状、ソフトカプセル状の菓子等の菓子類、スルメ等の干物類、飲料類、サプリメント類、その他一般加工食品(冷凍食品等を含む)等が挙げられる。
オーラルケア製品としては、例えば、練り歯磨き、歯磨き粉、液体歯磨き等の歯磨き剤、洗口液(マウスウォッシュ)、マウスリンス、マウススプレー、口腔用軟膏等が挙げられる。
組成物には、有効成分であるイソチオシアネート類が有効量含まれる。「有効量」とは、生体組織に適用することにより当該生体組織における石灰化の促進を実現できるイソチオシアネート類の量を意味する。組成物には、当該イソチオシアネート類に加え、本開示の効果を損なわない範囲において、一般的に、食品、医薬品、医薬部外品、又はオーラルケア製品に用いられる各種任意成分を必要に応じて適宜配合してもよい。
イソチオシアネート類を含む組成物を歯に適用することにより、象牙質における形成・再生・石灰化を促進することができる。また、イソチオシアネート類を含む組成物を歯に適用することにより、歯の組織を強化したり、知覚過敏の予防及び/又は改善をしたりすることができる。
キャンディの場合、一般的に10~15分程度なので、10分。
錠菓の場合、一般的に20秒~2分程度なので、20秒。
チョコレートの場合、一般的に10~30秒なので、10秒。
トローチ剤の場合、一般的に7~8分なので、7分。
[実施例1:ヒト象牙芽細胞を用いた石灰化促進作用の評価]
1.ヒト象牙芽細胞(human odontoblast (HOB) cells)の培養
HOB細胞をT75フラスコに播種し、コンフルエントになるまで培養した。培地としては、MEMα(ライフテクノロジーズ株式会社製、製品No.12561-049、12561-056)に、10%ウシ胎児血清(FBS)(ライフテクノロジーズ株式会社製、製品No.10437-028)、1%ペニシリン-ストレプトマイシン(ライフテクノロジーズ株式会社製、製品No.15140-122)、1%アムホテリシンB(Sigma-Aldrich製、製品No.A2942-100ML)を添加した培地(以下、「通常培地」という。)を使用した。また、培養は、37℃、5%CO2環境下で行った。
2.染色
石灰化の促進効果を評価するため、Alizarin red染色及びvon Kossa染色を行った。なお、アリルイソチオシアネートを1μM、10μM及び100μM添加した場合については、Alizarin red染色のみ行った。
接着細胞培養プレートの規定の培地量と同量のダルベッコ-リン酸緩衝生理食塩水(DPBS)(ライフテクノロジーズ株式会社製、製品No.14190-144)で、各ウェルを2回洗浄した。各ウェルからDPBSを除去し、規定の培地量の半分の量の4%パラホルムアルデヒドリン酸緩衝液(富士フイルム和光純薬株式会社製、製品No.163-20145)を各ウェルに入れ、室温で5分間放置した。
(2)von Kossa染色
接着細胞培養プレートの規定の培地量と同量のダルベッコ-リン酸緩衝生理食塩水(DPBS)(同上)で、各ウェルを3回洗浄した。各ウェルからDPBSを除去し、規定の培地量の半分の量の4%パラホルムアルデヒドリン酸緩衝液(同上)を各ウェルに入れ、室温で10分間放置した。
その後、規定の培地量と同量の超純水(同上)で各ウェルを3回洗浄した。
染色後のHOB細胞を、デジタルカメラ(ソニー株式会社製、デジタル一眼カメラα6300)でウェルごとに撮影し、その写真を画像処理ソフトウェアImage J(開発元はNIH)を用いて解析した。
解析結果を図1~図12に示す。
図1~図7に示すように、スルフィニル基を有する6-メチルスルフィニルヘキシルイソチオシアネート(6-MSITC)、スルフィド結合を有する6-メチルチオヘキシルイソチオシアネート(6-MTITC)、4-メチルスルフィニルブチルイソチオシアネート(4-MSITC)、及び8-メチルスルフィニルオクチルイソチオシアネート(8-MSITC)、スルホニル基を有する6-メチルスルホニルヘキシルイソチオシアネート(6-MSFITC)、並びにアリール基を有するフェネチルイソチオシアネート(PITC)は、石灰化促進作用を有することが判明した。一方、図8に示すように、イソチオシアネート類ではない4-メチルスルフィニルブチルアミン(4-MS amine)は、石灰化促進作用を一切示さなかった。また、図9に示すように、置換基を有さないn-ヘキシルイソチオシアネート(n-Hexyl ITC)は石灰化促進作用を一切示さなかった。また、図10及び図11に示すように、アリル基を有するアリルイソチオシアネート(AITC)も、石灰化促進作用を一切示さなかった。
以上の結果から、イソチオシアネート基(-N=C=S)が石灰化促進作用において重要な役割を持つ可能性が示唆された。さらに、イソチオシアネート類が置換基を有することが石灰化促進作用において重要である可能性が示唆された。また、スルフィニル基(-S(=O)-)、スルホニル基(-S(=O)2-)、スルフィド結合(-S-)、及びアリール基は、石灰化促進作用において重要な役割を持つ置換基であることが示唆された。
以上の結果から、6-MSITC、6-MSFITC、4-MSITC及び8-MSITCにおいて特に石灰化促進作用が大きく、中でも6-MSITCの石灰化促進作用が最も大きかった。これより、末端に置換基を有するアルキル基の炭素数(末端の置換基の炭素数を除く)が4~8であるイソチオシアネート類が好ましく、末端に置換基を有するアルキル基の炭素数(末端の置換基の炭素数を除く)が6であるイソチオシアネート類がより好ましいことが示唆された。
また、6-MSFITC及び4-MSITCについて50μMでの染色の程度を比較すると、4-MSITCよりも6-MSFITCにおけるカルシウム沈着が大きい(すなわち、石灰化の程度が大きい)ため、6-MSFITCは4-MSITCよりも石灰化促進作用が大きいことが示唆された。よって、石灰化促進作用は6-MSITC>6-MSFITC>4-MSITCの順で大きいことが示唆された。なお、8-MSITCの石灰化促進作用は4-MSITCと同程度であった。
また、6-MSITC、6-MTITC、6-MSFITC及びPITCの上記特に高い石灰化促進作用が示された濃度を比較することにより、イソチオシアネート類の有する置換基としては、スルフィニル基(-S(=O)-)>スルホニル基(-S(=O)2-)>スルフィド結合(-S-)>アリール基の順で石灰化促進作用への寄与が大きいことが示唆された。
1.ラットを用いた6-MSITCの反応象牙質形成能の解析
使用した動物(下記Wistar系ラット)は、特定の病原体を含まない条件でウッドチップを敷いた透明ケージに入れ明暗サイクル(12:12時間)で飼育した(温度:21~23℃、湿度40~60%)。餌と水は自由摂取とした。動物は、日本生理学会及び米国生理学会による「生理科学分野における動物の管理と使用のための指針」に基づいて取り扱われた。また、米国国立衛生研究所による実験手順のための動物の管理と使用に関するガイドラインに従って実験が実施された。さらに、本研究におけるすべての実験は東京歯科大学の動物実験委員会の承認を得て実施された(実験動物計画承認番号:190301、200301)。動物の苦痛を最小限に抑えるためにあらゆる努力が払われ、本研究で使用された動物は健康であり、実験期間中に合併症を起こすことはなかった。
投与2週間後、3%イソフルラン(同上)と三種混合麻酔薬(ドミトール、ミダゾラム及びベトルファール)でラットを安楽死させ、両側下顎骨試料を得た。得られた試料を、マイクロCT(μCT-50、Scano Medical、スイス)を用いて撮像した。撮像条件はそれぞれ、管電圧70kV、管電流200μA、撮像分解能はx=10μm、y=10μm、z=10μmとした。得られたスライス画像を用いて象牙質形成程度を評価した。また、画像分析ソフトウェア(TRI/3D-BON、RATOC System Engineering Co.)を用いて、スライスデータよりボリュームレンダリング法で3次元的立体構築を行い、得られた3次元構築画像により、形態学的観察を行った。
図13のマイクロCT(μCT)画像の拡大画像に太矢印及び細矢印で示すように、生理食塩水投与群(コントロール;A1)と比較して500μM 6-MSITC投与群(A2)では明らかな新規反応象牙質形成が観測された。X線透過性から、反応象牙質には、低石灰化領域(細矢印で示す部分)と高石灰化領域(太矢印で示す部分)とが存在することが観測された。
また、図14の3次元構築画像に太矢印で示すように、500μM 6-MSITC投与群では髄床底に近接するほど多量の反応象牙質形成が観測された。
以上のように、in Vivoにおいても6-MSITCによる石灰化の促進が確認された。よって、実際に6-MSITCを歯に接触させることにより、歯の象牙質における石灰化を促進できることが示された。また、本実験では6-MSITCを歯に接触させてからわずか2週間で石灰化が起こっており、効果が現れるまでの期間が著しく短いことが分かった。例えば、一般的に歯科臨床で使用される水酸化カルシウムやMTA(Mineral Trioxide Aggregate)を用いた場合、通常、ヒトにおいて石灰化が起こるまでに3ヶ月を要するが、これと比較して上記のように6-MSITCによる石灰化が起こるまでの期間は著しく短く、6-MSITCによれば従来の薬剤よりも短期間で石灰化効果を得られることが期待される。したがって、本願発明の歯のケア用組成物、並びにTRPA1及びCA活性化促進組成物は、歯の組織を強化するため、知覚過敏を予防するため及び/又は知覚過敏を改善するため、象牙質における石灰化を促進するため等に、好適に使用することができることが示唆された。
Claims (19)
- スルフィニル基(-S(=O)-)、スルホニル基(-S(=O)2-)、スルフィド結合(-S-)、又はアリール基と、イソチオシアネート基(-N=C=S)と、を有するイソチオシアネート類を含む、歯のケア用組成物。
- 前記イソチオシアネート類が、メチルスルフィニルアルキルイソチオシアネートを含む、請求項1に記載の歯のケア用組成物。
- 前記イソチオシアネート類が、6-メチルスルフィニルヘキシルイソチオシアネートを含む、請求項1又は請求項2に記載の歯のケア用組成物。
- 前記歯のケア用組成物がチューインガムであり、
前記歯のケア用組成物について1回当たりの推奨摂取量がある場合には、前記1回当たりの推奨摂取量中の前記イソチオシアネート類の含有量が、又は、1回当たりの推奨摂取量がない場合には、前記歯のケア用組成物1個中の前記イソチオシアネート類の含有量が、0.036μmol以上である、請求項3に記載の歯のケア用組成物。 - 前記歯のケア用組成物がキャンディであり、
前記歯のケア用組成物について1回当たりの推奨摂取量がある場合には、前記1回当たりの推奨摂取量中の前記イソチオシアネート類の含有量が、又は、1回当たりの推奨摂取量がない場合には、前記歯のケア用組成物1個中の前記イソチオシアネート類の含有量が、0.12μmol以上である、請求項3に記載の歯のケア用組成物。 - 前記歯のケア用組成物が錠菓であり、
前記歯のケア用組成物について1回当たりの推奨摂取量がある場合には、前記1回当たりの推奨摂取量中の前記イソチオシアネート類の含有量が、又は、1回当たりの推奨摂取量がない場合には、前記歯のケア用組成物1個中の前記イソチオシアネート類の含有量が、0.012μmol以上である、請求項3に記載の歯のケア用組成物。 - 前記歯のケア用組成物がトローチ剤であり、
前記歯のケア用組成物について1回当たりの推奨摂取量がある場合には、前記1回当たりの推奨摂取量中の前記イソチオシアネート類の含有量が、又は、1回当たりの推奨摂取量がない場合には、前記歯のケア用組成物1個中の前記イソチオシアネート類の含有量が、0.084μmol以上である、請求項3に記載の歯のケア用組成物。 - 前記歯のケア用組成物が歯磨き剤であり、
前記歯のケア用組成物について1回当たりの推奨使用量がある場合には、前記1回当たりの推奨使用量中の前記イソチオシアネート類の含有量が、又は、1回当たりの推奨使用量がない場合には、前記歯のケア用組成物1g中の前記イソチオシアネート類の含有量が、0.036μmol以上である、請求項3に記載の歯のケア用組成物。 - 知覚過敏の改善及び知覚過敏の予防から選ばれる一つ以上のために使用される、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の歯のケア用組成物。
- 歯の組織を強化するために使用される、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の歯のケア用組成物。
- 象牙質における石灰化を促進するために使用される、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の歯のケア用組成物。
- スルフィニル基(-S(=O)-)、スルホニル基(-S(=O)2-)、スルフィド結合(-S-)、又はアリール基と、イソチオシアネート基(-N=C=S)と、を有するイソチオシアネート類を含む、歯のケア用組成物を歯に適用することを含む、象牙質における石灰化を促進する方法(ヒトに対する医療行為を除く。)。
- 前記イソチオシアネート類が、メチルスルフィニルアルキルイソチオシアネート類を含む、請求項12に記載の象牙質における石灰化を促進する方法。
- 前記イソチオシアネート類が、6-メチルスルフィニルヘキシルイソチオシアネートを含む、請求項12又は請求項13に記載の象牙質における石灰化を促進する方法。
- 前記歯のケア用組成物は、少なくとも一部が口腔内で唾液に溶解するものであり、
前記唾液中の前記イソチオシアネート類の濃度が0.04mol/m3以上となるように、前記歯のケア用組成物を口腔内に適用することを含む、請求項12~請求項14のいずれか1項に記載の象牙質における石灰化を促進する方法。 - 象牙質における石灰化を促進する方法であって、
スルフィニル基(-S(=O)-)、スルホニル基(-S(=O)2-)、スルフィド結合(-S-)、又はフェニル基と、イソチオシアネート基(-N=C=S)と、を有するイソチオシアネート類を含む液体を歯に接触させることを含み、
前記液体中の前記イソチオシアネート類の濃度が0.04mol/m3以上である、方法(ヒトに対する医療行為を除く。)。 - TRPA1チャネルの活性化及び炭酸脱水素酵素が触媒する反応の活性化を促進させるために用いる組成物。
- 前記組成物は、有効成分としてイソチオシアネート類(ただし、アリルイソチオシアネート及びn-アルキルイソチオシアネートを除く)を含む、請求項17に記載の組成物。
- 前記イソチオシアネート類は、6-メチルスルフィニルヘキシルイソチオシアネート、6-メチルチオヘキシルイソチオシアネート及び6-メチルスルホニルヘキシルイソチオシアネートのうち少なくとも1つである、請求項18に記載の組成物。
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