糖尿病および糖尿病予備群の口腔内細菌叢の生物学的および系統学的多様性の相対的な減少

Relative reduction of biological and phylogenetic diversity of the oral microbiota of diabetes and pre-diabetes patients.

抄録

背景:

口腔衛生と2型糖尿病などの全身疾患との相互関係が示唆されており、全身疾患は口腔内感染の素因となる。全身疾患が口腔内感染の素因となり，感染が起こると全身疾患が悪化する．いくつかの研究によると、口腔内細菌叢の特定の成分は、糖尿病、メタボリックシンドローム、および肥満と関連していることが示されている。本研究では、正常血糖値、耐糖能異常（IGT）、および糖尿病患者の口腔内細菌叢の微生物多様性と集団構造を比較することを目的とした。

BACKGROUND: A reciprocal relationship between oral health and systemic disease, such as type 2 diabetes, has been suggested, whereby a systemic disease is a predisposing factor for oral infection. If the infection occurs, it in turn aggravates the progression of the systemic disease. According to several studies, certain constituents of the oral microbiota are linked to diabetes, metabolic syndrome, and obesity. In the current study, we aimed to compare the microbial diversity and population structure of the oral microbiota of normoglycemic, impaired glucose tolerance (IGT), and diabetes patients.

研究方法:

本研究は、2型糖尿病患者15名、IGT患者10名、対照者19名からなる症例対照デザインに従った。すべての被験者が歯周炎と口腔内の健康状態の評価を受けた。唾液を採取し、そこからDNAを単離した。16Sr RNA遺伝子の超可変領域を増幅して塩基配列を決定し，その塩基配列をバイオインフォマティクスで解析した．統計解析および多様性指標の算出には、統計ソフトR、vegan R-package、Past3.20を使用した。

METHODOLOGY: The study followed a case-control design, with 15 type 2 diabetes patients, 10 IGT subjects, and 19 control subjects. All subjects underwent assessment of periodontitis and oral health. Saliva samples were collected, and DNA was isolated from these samples. Hypervariable regions of the 16Sr RNA gene were amplified and sequenced, and the generated sequences underwent bioinformatics analysis. Statistical analysis and diversity index calculations were made using the statistical software R, vegan R-package, and Past3.20 software.

結果:

全体として、551の操作的分類単位（OTU）が同定された。OTU解析の結果、正常血糖値群（502種）に比べ、IGT群（412種）、糖尿病群（372種）で明らかな種の減少が観察された。このことは、3つのグループ間で生物学的多様性が減少していることと同様のパターンであった。系統的多様性（PD-SBL）は正常血糖値群が糖尿病群より高かった。糖尿病群は，最も高い均等性値を示し，微生物叢の病原性細菌含量が最も高かった．

RESULTS: Overall, 551 operational taxonomic units (OTUs) were identified. Based on OTU analysis, a clear reduction of the number of species was observed in both IGT (412) and diabetes groups (372) compared with that in the normoglycemic group (502). This was associated with a similar pattern of reduction of biological diversity among the three groups. The phylogenetic diversity (PD-SBL) value in the normoglycemic group was higher than that in the diabetes group. The diabetes group exhibited the highest evenness value and the highest microbiota bacterial pathogenic content.

結論:

糖尿病および糖尿病予備群の口腔内細菌叢は、正常血糖値の口腔内細菌叢と比較して、生物学的および系統学的多様性が明らかに減少していた。しかし、このことは高血糖状態の微生物叢の病原性含量の増加と関連していた。この研究結果は、不思議な相互関係の方向性をより良く理解するのに役立つと思われる。

CONCLUSION: A clear reduction of the biological and phylogenetic diversity was apparent in the diabetes and pre-diabetes oral microbiota in comparison with that in the normoglycemic oral microbiota. However, this was associated with an increase in the pathogenic content of the hyperglycemic microbiota. The results of this study may aid to better understanding of the directionality of the mysterious reciprocal relationship.