エナメル質の脱灰に対する日中のスクロース曝露と夜間の乳糖曝露の組み合わせ効果

Combination effect of diurnal exposure to sucrose and nocturnal exposure to lactose on enamel demineralization.

抄録

我々は、母乳育児をしている子供におけるヒトの母乳とう蝕の関連性は、この実験的研究でシミュレーションされた条件である、昼間のカリオジェニックな食事と夜間の乳糖発酵の組み合わせによって説明されるのではないかという仮説を立てた。ウシのエナメル質板は、1日8回、3分間、10％ショ糖溶液（日中の高むし歯菌食を模擬）または50mMのNaCl溶液（コントロール）にさらされ、むし歯菌のバイオフィルムが形成された。牛乳の夜間滞留を模擬して，バイオフィルムを0.7％の乳糖を含む培養液に2時間移した，あるいは培養液のみにした（対照）。4つのグループをデザインした（n=12）。Ctrl（日中のスクロース曝露も夜間のラクトース曝露もなし）、Lac（夜間のラクトース曝露（2時間）のみ）、Suc（日中のスクロース曝露（8x/day）のみ）、Suc→Lac（日中のスクロース曝露（8x/day）の後、夜間のラクトース曝露（2時間））。培地の交換は1日3回、1日の初めと日中および夜間の曝露後に行った。培地中のカルシウムは、昼間および夜間の処理中に生じた部分的な脱灰の化学的指標として測定し、培地のpHも測定した。96時間培養後、バイオフィルムを採取し、CFU、バイオマス、および細胞外多糖類（可溶性および不溶性）を評価した。エナメル質の表面硬度低下率（％SHL）を累積脱灰量として評価した。データは一元配置のANOVA、Tukey's test（α＝5％）で解析した。Suc→Lac（40.6％）では、Suc（32.1％）、Lac（7.7％）、Ctrl（3.8％）と比較して、最も高い％SHL（p<0.05）が見られた。昼間の処理と夜間の処理で放出されたカルシウムはそれぞれSuc→Lac=Suc>Lac=Ctrl、Suc→Lac=Lac>Suc=Ctrlであった（p<0.05）。Ctr群については、Suc→Lac群の夜間の乳糖発酵で放出されるカルシウムは、Lac群で誘発されるカルシウムの4倍であった。この結果は、培地のpHによっても支持された。これらのデータは、スクロースを日中に摂取して形成されたバイオフィルムが、乳糖を夜間に摂取した場合のカリジェニック性を高めることを示唆している。

We have hypothesized that the association between human milk and caries in breastfeeding children could be explained by the combination of a diurnal cariogenic diet with the nocturnal lactose fermentation, conditions simulated in this experimental study. Cariogenic biofilm was formed on bovine enamel slabs, which were exposed 8x/day for 3 min to a 10% sucrose solution, simulating a highly cariogenic diurnal diet, or 50 mM NaCl solution (control). Simulating the nocturnal retention of milk in mouth, biofilms were transferred to culture medium containing 0.7% lactose for 2 h, or only to culture medium (control). Four groups were designed (n=12): Ctrl, no exposure to diurnal sucrose or nocturnal lactose; Lac, only nocturnal exposure to lactose (2 h); Suc, only diurnal exposure to sucrose (8x/day); and Suc→Lac, diurnal exposure to sucrose (8x/day) followed by nocturnal exposure to lactose (2 h). The medium was changed 3x/day, at the beginning of the day, and after diurnal and nocturnal exposures. Calcium in the medium was determined as chemical indicator of partial demineralizations occurred during the diurnal and the nocturnal treatments; the medium pH was also determined. After 96 h of growth, biofilms were harvested to evaluate CFU, biomass, and extracellular polysaccharides, soluble and insoluble. The percentage of enamel surface hardness loss (%SHL) was evaluated as cumulative demineralization. Data were analyzed by one-way ANOVA, Tukey's test (α=5%). Highest %SHL (p<0.05) was found for Suc→Lac (40.6%) group when compared to Suc (32.1%), Lac (7.7%), and Ctrl (3.8%). Calcium released during the diurnal and nocturnal treatments were respectively: Suc→Lac=Suc>Lac=Ctrl and Suc→Lac=Lac>Suc=Ctrl (p<0.05). Regarding Ctr group, calcium released from nocturnal lactose fermentation by Suc→Lac group was 4-fold greater than that provoked by Lac group. The findings were supported by the pH of the media. The data suggest that the biofilm formed under diurnal exposure to sucrose enhances the cariogenicity of nocturnal exposure to lactose.