チタンディスク上の口腔内細菌バイオフィルム形成に対するd-アラビノースの抑制効果

Inhibitory effect of d-arabinose on oral bacteria biofilm formation on titanium discs.

抄録

目的:

歯科インプラント表面でのバイオフィルム形成は、インプラント周囲粘膜炎やインプラント周囲炎の原因となる。レクチンは、細菌間あるいは細菌と宿主との相互作用に関与している。特定の糖を介してこれらの相互作用を阻害することで、細菌の付着やバイオフィルムの形成を抑制することができる。本研究の目的は、チタンディスクの付着防止剤または抗バイオフィルム剤として機能する糖類を同定することであった。

OBJECTIVES: Biofilm formation on dental implant surfaces can cause peri-implant mucositis and peri-implantitis. Lectins are involved in interactions between bacteria or between bacteria and their hosts. Disrupting these interactions via specific sugars can result in reduced adhesion and biofilm formation. The purpose of this study was to identify sugars that function as antiadhesion or antibiofilm agents on titanium discs.

方法:

試験した糖類のうち，Streptococcus oralis，Fusobacterium nucleatum，Porphyromonas gingivalisの浮遊菌増殖に影響を及ぼさない糖類を選択した．選択した糖は，クリスタルバイオレット染色，生死染色後の共焦点レーザー走査型顕微鏡，走査型電子顕微鏡により，単一菌種およびコンソーシアム菌種のバイオフィルム形成阻害能を評価した．また、クオラムセンシング分子であるオートインデューサー2（AI-2）の活性を阻害する能力を、生物発光アッセイにより評価した。

METHODS: Of the sugars tested, the sugars that did not affect the planktonic growth of Streptococcus oralis, Fusobacterium nucleatum, and Porphyromonas gingivalis were selected. The selected sugars were assessed for their ability to inhibit biofilm formation of bacteria in single and consortium species by crystal violet staining, confocal laser scanning microscopy after live/dead staining, and scanning electron microscopy. The sugars were evaluated for their ability to inhibit activity of the quorum sensing molecule autoinducer 2 (AI-2) by bioluminescence assay.

結果:

S.oralis, F.nucleatum, P.gingivalis のチタンディスク上でのバイオフィルム形成は，d-アラビノース存在下で単体またはコンソーシアムで有意に阻害された．また，d-arabinoseを3分間チタンディスクに前投与すると，d-arabinoseを全時間帯に存在させた場合と同程度にバイオフィルムの形成が阻害されたことから，d-arabinoseが初期抗付着活性を有することが示唆された．また、d-arabinoseはAI-2の活性を阻害した。

RESULTS: Biofilm formation of single bacteria or consortia of S. oralis, F. nucleatum, and P. gingivalis on titanium discs was significantly inhibited in the presence of d-arabinose. Pretreating titanium discs with d-arabinose for 3 min inhibited biofilm formation at a level comparable to that observed when d-arabinose was present over the entire period, suggesting that d-arabinose had initial anti-adhesive activity. In addition, d-arabinose inhibited the activity of AI-2.

結論:

d-アラビノースは、抗バイオフィルム剤およびAI-2阻害剤としての応用が期待される。

CONCLUSIONS: d-Arabinose may be a good candidate for application as an antibiofilm agent and AI-2 inhibitor.