歯内細菌感染モデルで活性化した抗菌ペプチドは、ヒト心筋線維芽細胞の炎症を調節する

Antimicrobial Peptides Active in In Vitro Models of Endodontic Bacterial Infections Modulate Inflammation in Human Cardiac Fibroblasts.

抄録

歯内・歯周病は感染症であり、歯を失うだけでなく、全身性の高炎症に発展し、循環器系を含む様々な疾患に関連する可能性がある。歯内療法や歯周病治療では、多くの場合、抗生物質に頼らざるを得ません。新しい抗菌剤耐性が大きな脅威となっているため、感染が局所的である場合には、標準的な抗生物質の使用は推奨されない。最近，抗菌性ペプチドが歯科治療に有効であることが示された．抗菌ペプチドM33Dは，グラム陰性菌とグラム陽性菌に対して活性を持つ4分岐ペプチドである。また，分岐型であるためプロテアーゼに対する抵抗性があり，ペプチドとしては珍しく長寿命である。ここでは，M33Dおよびその類似体であるM33i/lの歯科用局所抗生物質としての有効性を検討した。M33DおよびM33i/lはグラム陰性菌およびグラム陽性菌の基準株および多剤耐性臨床分離株に対して有効であった。最小発育阻止濃度は0.4～6.0 μMであった。両ペプチドとも，細菌に速やかに作用し，膜機能を低下させた。また，バイオフィルムも効果的に破壊した．根管内の消毒は歯内療法において重要である。M33DとM33i/lは根管潅流を再現した象牙質スライスモデルでコロニーを1/20に減少させた。また、炎症の原因となる細菌毒素であるリポポリサッカライド（LPS）を捕捉し、中和した。LPS刺激マウスマクロファージによるIL-1βとTNFαの放出は、両ペプチドによって減少した。ヒトの心筋線維芽細胞は、さまざまな傷害に対して炎症性サイトカインを放出し、その結果、感染症によって引き起こされるものも含めて、アテローム性心血管系プロセスに直接関与していると考えられている。M33DおよびM33i/lをMIC濃度で存在させると、LPSで刺激したヒト心筋線維芽細胞からのIL6放出が減少し、細菌による動脈硬化の予防に有望であることが証明された。この2つのペプチドは，哺乳類細胞に対する毒性も低く，EC50は平均MICより1桁高く，溶血活性も低いことがわかった．歯科用抗菌ペプチドの開発は，歯科感染症とその深刻な影響に対抗する手段を提供すると同時に，標準的な抗生物質を新たな耐性菌の発生から保護する，非常に有望な新分野の研究である。

Endodontic and periodontal disease are conditions of infectious origin that can lead to tooth loss or develop into systemic hyperinflammation, which may be associated with a wide variety of diseases, including cardiovascular. Endodontic and periodontal treatment often relies on antibiotics. Since new antimicrobial resistances are a major threat, the use of standard antibiotics is not recommended when the infection is only local. Antimicrobial peptides were recently demonstrated to be valid alternatives for dental treatments. The antimicrobial peptide M33D is a tetrabranched peptide active against Gram-negative and Gram-positive bacteria. It has a long life, unusual for peptides, because its branched form provides resistance to proteases. Here the efficacy of M33D and of its analog M33i/l as antibiotics for local use in dentistry was evaluated. M33D and M33i/l were active against reference strains and multidrug-resistant clinical isolates of Gram-negative and Gram-positive species. Their minimum inhibitory concentration against different strains of dental interest was between 0.4 and 6.0 μM. Both peptides acted rapidly on bacteria, impairing membrane function. They also disrupted biofilm effectively. Disinfection of the root canal is crucial for endodontic treatments. M33D and M33i/l reduced colonies to one-twentieth in a dentin slices model reproducing root canal irrigation. They both captured and neutralized lipopolysaccharide (LPS), a bacterial toxin responsible for inflammation. The release of IL-1β and TNFα by LPS-stimulated murine macrophages was reduced by both peptides. Human cardiac fibroblasts respond to different insults with the release of proinflammatory cytokines, and consequently, they are considered directly involved in atherogenic cardiovascular processes, including those triggered by infections. The presence of M33D and M33i/l at MIC concentration reduced IL6 release from LPS- stimulated human cardiac fibroblasts, hence proving to be promising in preventing bacteria-induced atherogenesis. The two peptides showed low toxicity to mammalian cells, with an EC50 one order of magnitude higher than the average MIC and low hemolytic activity. The development of antimicrobial peptides for dental irrigations and medication is a very promising new field of research that will provide tools to fight dental infections and their severe consequences, while at the same time protecting standard antibiotics from new outbreaks of antimicrobial resistance.