バイオフィルムに対するメリチンとDNアーゼの複合効果と次亜塩素酸ナトリウムに対する感受性

Combined Effect of Melittin and DNase on Biofilms and Its Susceptibility to Sodium Hypochlorite.

抄録

バイオフィルム群集は抗菌剤に耐性があり、その根絶は困難である。本研究では、抗菌ペプチドであるメリチンの単独あるいは併用と、細胞外デオキシリボ核酸（eDNA）阻害剤であるデオキシリボヌクレアーゼ（DNase）のバイオフィルム（）に対する効果、および次亜塩素酸ナトリウム（NaOCl）に対するバイオフィルムの感受性を検討することを目的とした。牛歯の根管内にバイオフィルムを形成させた。バイオフィルムを蒸留水（コントロール）、メリチン、DNase、またはDNase+メリチンで処理した。コロニー形成単位（CFU）アッセイ、クリスタルバイオレット染色、共焦点レーザー走査型顕微鏡（CLSM）、電界放出型走査電子顕微鏡（FE-SEM）を用いて、各処理による抗バイオフィルム効果を解析した。DNase+melittinで処理したバイオフィルムのNaOCl（0％、2.5％、5％）に対する感受性をCFUアッセイで調べた。データは一元配置分散分析にTukeyの検定を加えて統計的に分析した。0.05未満を有意とした。DNase+melittinで処理した検体は、melittinまたはDNaseのみで処理した検体よりも、CFU、eDNAレベル、バイオフィルム形成率が有意に減少した（<0.05）。CLSM分析によると、DNase+メリチン処理は、どちらか一方のみの処理と比較して、バイオフィルムの体積と細胞外高分子物質を有意に減少させた（< 0.05）。FE-SEM画像は、DNase+melittinを投与した検体で高度なバイオフィルム破壊を示した。DNase+melittinで前処理した検体中の2.5％NaOClは、5％NaOClのみで処理した検体よりも高い抗菌活性を示した（< 0.05）。この研究は、DNaseがメリチンの抗バイオフィルム効果を向上させることを強調した。さらに、DNase+メリチン処理はバイオフィルムのNaOClに対する感受性を増加させた。従って、この複合体は、濃度を下げることによってNaOClをより安全に使用するための臨床的戦略となりうる。

Biofilm communities are tolerant to antimicrobials and difficult to eradicate. This study aimed to investigate the effect of melittin, an antimicrobial peptide, either alone or in combination with deoxyribonuclease (DNase), an inhibitor of extracellular deoxyribonucleic acid (eDNA), against () biofilms, and biofilm susceptibility to sodium hypochlorite (NaOCl). Biofilms of were developed in root canals of bovine teeth. The biofilms were treated with distilled water (control), melittin, DNase, or DNase+melittin. The antibiofilm effects of the treatments were analyzed using colony forming unit (CFU) assay, crystal violet staining, confocal laser scanning microscopy (CLSM), and field emission scanning electron microscope (FE-SEM). The susceptibility of DNase+melittin-treated biofilms to NaOCl (0%, 2.5% and 5%) was investigated by the CFU assay. The data were statistically analyzed using one-way analysis of variance, followed by Tukey's test. A -value of <0.05 was considered significant. Specimens treated with DNase+melittin showed a more significant decrease in the CFUs, eDNA level, and biofilm formation rate than those treated only with melittin or DNase ( < 0.05). CLSM analysis showed DNase+melittin treatment significantly reduced the volume of biofilms and extracellular polymeric substance compared to either treatment alone ( < 0.05). FE-SEM images showed a high degree of biofilm disruption in specimens that received DNase+melittin. 2.5% NaOCl in specimens pretreated with DNase+melittin showed higher antibacterial activity than those treated only with 5% NaOCl ( < 0.05). This study highlighted that DNase improved the antibiofilm effects of melittin. Moreover, DNase+melittin treatment increased the susceptibility of biofilms to NaOCl. Thus, the complex could be a clinical strategy for safer use of NaOCl by reducing the concentration.