スクロースの頻回摂取に伴う口腔内バイオフィルムの微生物叢の生体内での変化

In-vivo shift of the microbiota in oral biofilm in response to frequent sucrose consumption.

抄録

齲蝕は、主にショ糖の頻回摂取による歯のバイオフィルム内の微生物叢の変化と関連している。そのため、ショ糖の頻回摂取が口腔内バイオフィルムに与える影響を調査したところ、環境によって誘発される生体内微生物叢の変化に関するデータは少ない。エナメル質スラブを含むスプリントシステムを7日間隔で3×7日間装着し、口腔内バイオフィルムのサンプルを採取した。通常の食事に加えて1日10gのショ糖を吸うという3カ月間の食生活の変化の後、第2期の終わりに再びバイオフィルムを入手した。イルミナMiSeqアンプリコンシークエンス（v1-v2領域）を用いて微生物叢を分析した。また、エナメル質表面の粗さをレーザー走査型顕微鏡で測定した。スクロースフェーズでは、βダイバシティに有意な差が生じ、種の豊富さが著しく低下した。この時期には、連鎖球菌（特にStreptococcus gordonii、Streptococcus parasanguinis、Streptococcus sanguinis）の存在量が著しく増加したことが特徴的であった。エナメル質表面の粗さは増加し始め、歯エナメル質表面の初期障害を反映していた。この結果は、ショ糖の頻回摂取が微生物相の組成変化を引き起こし、非ミュータンス連鎖球菌の増加につながることを示しており、拡張生態学的プラーク仮説を支持し、う蝕の発生における複数の細菌種の相乗効果を強調するものである。

Caries is associated with shifts of microbiota in dental biofilms and primarily driven by frequent sucrose consumption. Data on environmentally induced in vivo microbiota shifts are scarce therefore we investigated the influence of frequent sucrose consumption on the oral biofilm. Splint systems containing enamel slabs were worn for 3 × 7 days with 7-day intervals to obtain oral biofilm samples. After a three-month dietary change of sucking 10 g of sucrose per day in addition to the regular diet, biofilm was obtained again at the end of the second phase. The microbiota was analysed using Illumina MiSeq amplicon sequencing (v1-v2 region). In addition, roughness of the enamel surface was measured with laser scanning microscopy. The sucrose phase resulted in significant differences in beta-diversity and significantly decreased species richness. It was marked by a significant increase in abundance of streptococci, specifically Streptococcus gordonii, Streptococcus parasanguinis and Streptococcus sanguinis. Enamel surface roughness began to increase, reflecting initial impairment of dental enamel surface. The results showed that frequent sucrose consumption provoked compositional changes in the microbiota, leading to an increase of non-mutans streptococci, hence supporting the extended ecological plaque hypothesis and emphasizing the synergy of multiple bacterial species in the development of caries.