口腔内細菌、一酸化窒素代謝、健康をつなぐ経路

Pathways Linking Oral Bacteria, Nitric Oxide Metabolism, and Health.

抄録

一酸化窒素（NO）合成に関与する口腔内細菌は、その重要な心代謝系への影響から、多くの関心を集めています。最近、一酸化窒素を代謝する口腔内細菌のコンソーシアムが、循環代謝系の健康や認知機能に関連することが明らかになりました。縦断的研究および臨床試験により、慢性的なマウスウォッシュの使用は、血圧の上昇、糖尿病前症/糖尿病および高血圧のリスク上昇と関連することが示されています。同時に、最近の研究では、亜硝酸塩をアンモニウムに変換する異化性硝酸塩還元（DNRA）や亜硝酸塩をNO、亜酸化窒素、二窒素に変換する脱窒素など、口腔内細菌の硝酸塩還元経路の複雑さに光が当たり始めている。これらの経路は、口腔マイクロバイオームの構成と代謝に影響を与える可能性があり、その結果、唾液中の硝酸塩と亜硝酸塩の代謝は、プロバイオティクスと口腔の健康のターゲットとして提案されています。脱窒によって生成されたNOは、唾液中で酸化されて亜硝酸塩に戻るため、NO-NO-NO経路のフラックスが促進される一方、DNRAは亜硝酸塩をアンモニウムに変換し、NOの還元につながるため、これらの経路も全身のNOレベルに影響を与える可能性があります。したがって、異なる口腔環境条件下でどちらの経路が優勢であるかを理解することは、口腔および全身の健康に対して異なる臨床的結果をもたらす可能性があるため、重要である。最近の研究では、舌の洗浄や食事性硝酸塩などの口腔衛生対策は、心代謝系の健康に関連する脱窒素細菌である , を好む可能性が高いことが示されている。酸化還元電位、炭素-硝酸塩比、硝酸塩-亜硝酸塩比は、様々な自然および人工生態系における脱窒およびDNRA経路の競合の主要な環境ドライバーであることを、膨大な文献が示している。これらの情報に基づき、一酸化窒素の代謝と健康に関する新しい行動・微生物モデルを提案し、ライフスタイルの要因をNO代謝を通じて口腔および全身の健康と関連付けるものである。

Nitrate-reducing oral bacteria have gained a lot of interest due to their involvement in nitric oxide (NO) synthesis and its important cardiometabolic outcomes. Consortia of nitrate-metabolizing oral bacteria associated with cardiometabolic health and cognitive function have been recently identified. Longitudinal studies and clinical trials have shown that chronic mouthwash use is associated with increased blood pressure and increased risk for prediabetes/diabetes and hypertension. Concurrently, recent studies are beginning to shed some light on the complexity of nitrate reduction pathways of oral bacteria, such as dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA), which converts nitrite into ammonium, and denitrification, which converts nitrite to NO, nitrous oxide, and dinitrogen. These pathways can affect the composition and metabolism of the oral microbiome; consequently, salivary nitrate and nitrite metabolism have been proposed as targets for probiotics and oral health. These pathways could also affect systemic NO levels because NO generated through denitrification can be oxidized back to nitrite in the saliva, thus facilitating flux along the NO-NO-NO pathway, while DNRA converts nitrite to ammonium, leading to reduced NO. It is, therefore, important to understand which pathway predominates under different oral environmental conditions, since the clinical consequences could be different for oral and systemic health. Recent studies show that oral hygiene measures such as tongue cleaning and dietary nitrate are likely to favor denitrifying bacteria such as , which are linked with better cardiometabolic health. A vast body of literature demonstrates that redox potential, carbon-to-nitrate ratio, and nitrate-to-nitrite ratio are key environmental drivers of the competing denitrification and DNRA pathways in various natural and artificial ecosystems. Based on this information, a novel behavioral and microbial model for nitric oxide metabolism and health is proposed, which links lifestyle factors with oral and systemic health through NO metabolism.