緑茶由来カテキンはStreptococcus mutansの酸産生を抑制し、フッ化物の効果を増強する

Green tea-derived catechins suppress the acid productions of Streptococcus mutans and enhance the efficiency of fluoride.

抄録

緑茶由来カテキンは、ガロイル化カテキン（エピカテキンガレート：ECG、エピガロカテキンガレート：EGCG）と非ガロイル化カテキン（カテキン：C、エピカテキン：EC、エピガロカテキン：EGC）に分けられ、緑茶のう蝕抑制能に大きく寄与していると考えられている。本研究では，これらの代表的な緑茶由来カテキンの抗菌作用とフッ化物との併用によるStreptococcus mutansの酸産生および凝集に対する作用を比較検討することを目的とした．S.ミュータンス菌の増殖、凝集、酸産生に対する各種カテキン類の効果、およびS.ミュータンス菌の酸産生に対するカテキン類とフッ化カリウム（KF）の併用効果（pH7.0で2mM、pH5.5で0.3mM）を嫌気培養、凝集による濁度変化、pH-stat法により測定した。また、カテキン類と糖取り込み関連酵素であるphosphoenolpyruvate-dependent phosphotransferase systemの構成要素である膜封入酵素II複合体（EIIC）との相互作用を調べるために分子ドッキングシミュレーションを行った。1mg/mlのECGまたはEGCGは、S. mutansの増殖を有意に阻害し、細菌の凝集を誘導し、グルコースによる酸産生を減少させた（p <0.05）。すべてのカテキンは、以下の親和性の順に、シリコでEIICに結合することができた：EGCG、ECG、EGC、EC、Cの順であった。さらに、pH5.5におけるフッ化物の抑制効果を増強し、S. mutansの酸産生を47.5-86.6％有意に抑制した（p＜0.05）。これらの結果から、ガロイル化カテキンと非ガロイル化カテキンの双方が抗菌活性を示すが、前者の方がより強い活性を示すこと、緑茶のう蝕抑制効果はカテキンとフッ化物など複数の成分の複合作用による可能性が示唆された。これらの現象やin vivo効果の詳細なメカニズムについては、今後さらに検討する必要がある。

Green tea-derived catechins, which can be divided into galloylated (epicatechin gallate: ECG, epigallocatechin gallate: EGCG) and non-galloylated (catechin: C, epicatechin: EC, epigallocatechin: EGC) catechins, are considered to be the main contributors to the caries control potential of green tea. In this study, we intended to compare the antimicrobial effects of these representative green tea-derived catechins and their combined effects with fluoride on the acid production and aggregation of Streptococcus mutans. The effects of different catechins on the growth, aggregation and acid production of S. mutans, and the combined effect of catechins and potassium fluoride (KF) (2 mM at pH 7.0, 0.3 mM at pH 5.5) on S. mutans acid production were measured by anaerobic culture, turbidity changes due to aggregation, and pH-stat methods. Molecular docking simulations were also performed to investigate the interactions between catechins and membrane-embedded enzyme II complex (EIIC), a component of the phosphoenolpyruvate-dependent phosphotransferase system, sugar uptake-related enzymes. One mg/ml of ECG or EGCG significantly inhibited the growth of S. mutans, induced bacterial aggregation, and decreased glucose-induced acid production (p <0.05). All catechins were able to bind to EIIC in silico, in the following order of affinity: EGCG, ECG, EGC, EC, and C. Furthermore, they enhanced the inhibitory effects of fluoride at pH 5.5 and significantly inhibited S. mutans acid production by 47.5-86.6% (p <0.05). These results suggest that both galloylated and non-galloylated catechins exhibit antimicrobial activity, although the former type demonstrates stronger activity, and that the caries control effects of green tea may be due to the combined effects of multiple components, such as catechins and fluoride. The detailed mechanisms underlying these phenomena and the in vivo effect need to be explored further.