歯内療法に類似した口腔内バイオフィルムを歯内療法疾患における多種間相互作用のモデルとする

Endodontic-Like Oral Biofilms as Models for Multispecies Interactions in Endodontic Diseases.

• Dejana Lukic
• Lamprini Karygianni
• Manuela Flury
• Thomas Attin
• Thomas Thurnheer

抄録

口腔内細菌は固体表面にバイオフィルムを形成する能力を有している。口腔内細菌が歯髄に浸透した後、バイオフィルムと歯髄組織との接触は、歯髄炎、歯髄壊死および／または歯周病変を引き起こす可能性がある。歯髄室および根管内の環境条件および栄養分の利用可能性に応じて、主にグラム陰性嫌気性微生物が優勢となり、歯髄腔内バイオフィルムを形成する。本研究の目的は、バイオフィルム形成における異なる基質の役割と、6種の歯内療法病原体の分離的・集団的な取り込み、すなわち、9種の「基本的なバイオフィルム」への取り込みを調査することであった。このバイオフィルムは、標準的な歯肉下バイオフィルムとしてインビトロで形成された。 結果として得られた歯内膜様バイオフィルムは、ハイドロキシアパタイトおよび象牙質ディスク上で同じ条件で64時間成長させた。歯内膜様バイオフィルムを収穫した後、細菌の増殖を定量的リアルタイムPCRを用いて決定し、蛍光in situハイブリダイゼーション（FISH）を用いて標識し、共焦点レーザー走査顕微鏡（CLSM）で分析した。基本的なバイオフィルム」に６種類の歯内療法用病原菌を添加すると、「基本的な」種の細胞数の減少が誘導された。興味深いことに，ハイドロキシアパタイトと象牙質ディスクの両方を含むバイオフィルムでは，ハイドロキシアパタイトと象牙質ディスクの両方の細胞数が増加したが，． の添加により象牙質ディスクのみの細胞数が増加したのに対し，ハイドロキシアパタイトと象牙質ディスクの細胞数と象牙質ディスクの細胞数は，すべての菌種を含むバイオフィルムでは，基本的なバイオフィルムに比べて有意に増加した．反対に、全菌種を含むバイオフィルムでは、ハイドロキシアパタイトディスク上の 、 、 、 、および、象牙質ディスク上の 、 、 、および、象牙質ディスク上のカウントが減少した。全体的に、歯内療法感染に関連するすべての細菌種は、ハイドロキシアパタイトと象牙質ディスクの両方で、標準的な多種バイオフィルムモデルに組み込むことに成功した。このように、今後の歯内感染症の研究では、この新たに確立された歯内感染症に類似した多種バイオフィルムモデルに頼ることができる。

Oral bacteria possess the ability to form biofilms on solid surfaces. After the penetration of oral bacteria into the pulp, the contact between biofilms and pulp tissue may result in pulpitis, pulp necrosis and/or periapical lesion. Depending on the environmental conditions and the availability of nutrients in the pulp chamber and root canals, mainly Gram-negative anaerobic microorganisms predominate and form the intracanal endodontic biofilm. The objective of the present study was to investigate the role of different substrates on biofilm formation as well as the separate and collective incorporation of six endodontic pathogens, namely and into a nine-species "basic biofilm". This biofilm was formed in vitro as a standard subgingival biofilm, comprising and The resulting endodontic-like biofilms were grown 64 h under the same conditions on hydroxyapatite and dentin discs. After harvesting the endodontic-like biofilms, the bacterial growth was determined using quantitative real-time PCR, were labeled using fluorescence in situ hybridization (FISH) and analyzed by confocal laser scanning microscopy (CLSM). The addition of six endodontic pathogens to the "basic biofilm" induced a decrease in the cell number of the "basic" species. Interestingly, counts increased in biofilms containing and respectively, both on hydroxyapatite and on dentin discs, whereas counts increased only on dentin discs by addition of . The growth of on hydroxyapatite discs and of and on dentin discs were significantly higher in the biofilm containing all species than in the "basic biofilm". Contrarily, the counts of , and on hydroxyapatite discs as well as counts of and on dentin discs decreased in the all-species biofilm. Overall, all bacterial species associated with endodontic infections were successfully incorporated into the standard multispecies biofilm model both on hydroxyapatite and dentin discs. Thus, future investigations on endodontic infections can rely on this newly established endodontic-like multispecies biofilm model.