歯/細菌界面におけるpH応答と歯表面の溶解度

pH Response and Tooth Surface Solubility at the Tooth/Bacteria Interface.

抄録

う蝕の病因を解明するためには、歯牙表面/細菌界面における物理化学的過程を評価することが重要である。本研究では、歯/細菌界面モデルを用いて、歯冠エナメル質（CE）と歯根象牙質（RD）のミネラル溶解度とタンパク質分解度を比較し、細菌によるpH変化への溶解成分の関与を検討することを目的とした。ポリメチルメタクリレートでウェルを形成した実験装置を作製し、ウシの歯（CEまたはRD）をウェルの底に固定した。小型pH電極を歯に取り付け、0.5％グルコース含有複合培地で培養したStreptococcus mutans NCTC 10449細胞をウェルに充填した。0.5%グルコース添加後120分間、37℃で歯とミュータンス菌の界面のpHを連続的にモニターした。S.ミュータンス細胞をウェルから回収し、ポータブル乳酸計と蛍光色素を用いてそれぞれ乳酸とカルシウムの量を測定した。タンパク質分解活性も蛍光法で評価した。RD/S.ミュータンス菌界面のpHはCE/S.ミュータンス菌界面より有意に高かった（30分：6.37±0.12 vs. 6.18±0.11、60分：6.08±0.14 vs. 5.66±0.27、90分：5.49±0.24 vs. 5.14±0.22、p＜0.05）。CE（1.84±0.68μg/mL；p＜0.05）よりRD（3.19±0.74μg/mL）の方が多量のカルシウムが溶解し、同量の乳酸が生成した。タンパク質分解活性はいずれの界面でも検出されなかった。これらの結果は、RDがCEよりもバクテリアによる酸性化に溶けやすいことを示している。本法は、う蝕予防材料の評価および開発に貢献できる。

Evaluating the physiochemical processes at the tooth surface/bacteria interface is important for elucidating the etiology of dental caries. This study aimed to compare the mineral solubility and protein degradation of coronal enamel (CE) and root dentin (RD), and investigate the involvement of dissolved components in bacteria-induced pH changes using a model of tooth/bacteria interface. An experimental apparatus forming a well was made of polymethyl methacrylate, and a bovine tooth (CE or RD) specimen was fixed at the bottom of the well. A miniature pH electrode was placed on the tooth, and Streptococcus mutans NCTC 10449 cells, grown in 0.5% glucose-containing complex medium, were packed into the well. The pH at the tooth/S. mutans interface was monitored continuously for 120 min after the addition of 0.5% glucose at 37°C. S. mutans cells were recovered from the wells, and the amounts of lactate and calcium were measured using a portable lactate meter and a fluorescent dye, respectively. Proteolytic activity was also evaluated fluorometrically. The pH of the RD/S. mutans interface was significantly higher than that of the CE/S. mutans interface (30 min: 6.37 ± 0.12 vs. 6.18 ± 0.11, 60 min: 6.08 ± 0.14 vs. 5.66 ± 0.27, 90 min: 5.49 ± 0.24 vs. 5.14 ± 0.22, p < 0.05). Greater amounts of calcium were dissolved from RD (3.19 ± 0.74 µg/mL) than from CE (1.84 ± 0.68 µg/mL; p < 0.05), while similar amounts of lactate were produced. Proteolytic activity was not detected at any of the interfaces. These results indicate that RD is more soluble to bacteria-induced acidification than CE. This method can contribute to the evaluation and development of caries-preventive materials.