唾液ヒスタチン5のPorphyromonas gingivalisに対する抗バイオフィルム効果

Anti-biofilm effect of salivary histatin 5 on Porphyromonas gingivalis.

抄録

本研究では、唾液中ヒスタチン5（Hst5）のPorphyromonas gingivalis（P.gingivalis）バイオフィルムに対する効果をin vitroおよびin vivoで検討することを目的とした。In vitro実験では、P. gingivalisのバイオマスをクリスタルバイオレット染色により測定した。ポリメラーゼ連鎖反応、走査型電子顕微鏡、共焦点レーザー顕微鏡を用いてHst5濃度を測定した。トランスクリプトーム解析およびプロテオーム解析を用いて、潜在的な標的の探索を行った。歯周組織に対するHst5の影響を評価するために、ラットを用いたin vivo実験的歯周炎を確立した。実験の結果、25µg/mLのHst5はバイオフィルムの形成を効果的に阻害し、Hst5の濃度を高めると阻害効果が増大することが示された。Hst5は外膜タンパク質RagABと結合する可能性が示唆された。トランスクリプトーム解析とプロテオーム解析を組み合わせることで、Hst5はP. gingivalisの膜機能と代謝プロセスを制御し、RpoDとFeoBタンパク質が関与していることが明らかになった。ラット歯周炎モデルにおいて、歯槽骨吸収と歯周組織の炎症レベルは100µg/mLのHst5によって減少した。本研究により、25µg/mLのHst5がin vitroでP. gingivalisのバイオフィルム形成を膜機能と代謝過程を変化させることで阻害し、この過程でRpoDとFeoBタンパク質が重要な役割を果たしている可能性が示された。さらに、100µg/mL の Hst5 は抗菌・抗炎症作用によりラット歯周炎における歯周炎と歯槽骨欠損を抑制した。Point ・ヒスタチン 5 の Porphyromonas gingivalis に対する抗バイオフィルム活性を検討した。 ・ヒスタチン 5 は Porphyromonas gingivalis のバイオフィルム形成を抑制した。 ・ヒスタチン 5 はラット歯周炎の発生を抑制した。

This study aimed to investigate the effects of salivary histatin 5 (Hst5) on Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis) biofilms in vitro and in vivo and the possible mechanisms. In in vitro experiments, P. gingivalis biomass was determined by crystal violet staining. Polymerase chain reaction, scanning electron microscopy, and confocal laser scanning microscopy were used to determine the Hst5 concentration. A search for potential targets was performed using transcriptomic and proteomic analyses. In vivo experimental periodontitis was established in rats to evaluate the effects of Hst5 on periodontal tissues. Experimental results showed that 25 µg/mL Hst5 effectively inhibited biofilm formation, and increased concentrations of Hst5 increased the inhibitive effect. Hst5 might bind to the outer membrane protein RagAB. A combination of transcriptomic and proteomic analyses revealed that Hst5 could regulate membrane function and metabolic processes in P. gingivalis, in which RpoD and FeoB proteins were involved. In the rat periodontitis model, alveolar bone resorption and inflammation levels in periodontal tissues were reduced by 100 µg/mL Hst5. This study showed that 25 µg/mL Hst5 inhibited P. gingivalis biofilm formation in vitro by changing membrane function and metabolic process, and RpoD and FeoB proteins might play important roles in this process. Moreover, 100 µg/mL Hst5 inhibited periodontal inflammation and alveolar bone loss in rat periodontitis via its antibacterial and anti-inflammatory effects. KEY POINTS: • Anti-biofilm activity of histatin 5 on Porphyromonas gingivalis was investigated. • Histatin 5 inhibited Porphyromonas gingivalis biofilm formation. • Histatin 5 showed inhibitory effects on the occurrence of rat periodontitis.