ポルフィロモナス・ジンジバリス（Porphyromonas gingivalis）によるマウス歯周炎モデルにおける歯周組織でのアミロイド前駆体タンパク質の異常処理

Abnormal amyloid precursor protein processing in periodontal tissue in a murine model of periodontitis induced by Porphyromonas gingivalis.

抄録

目的:

本研究の目的は、歯周炎とアルツハイマー病（AD）との関連におけるアミロイド前駆体タンパク質（APP）プロセシングおよびアミロイドβ（Aβ）代謝産物の変化を調べることである。

OBJECTIVE: The study aimed to investigate the change of amyloid precursor protein (APP) processing and amyloid β (Aβ) metabolites in linking periodontitis to Alzheimer's disease (AD).

背景:

AβはADの主な病理学的特徴の一つであるが、末梢組織におけるその発現の変化について論じたり、末梢におけるAβ産生とクリアランスの不均衡との関係を分析した研究はほとんどない。

BACKGROUND: Aβ is one of the main pathological features of AD, and few studies have discussed changes in its expression in peripheral tissues or analyzed the relationship between the peripheral imbalance of Aβ production and clearance.

方法:

Porphyromonas gingivalis（P.gingivalis）の口腔内感染によりマウス歯周炎モデルを樹立した。マイクロCTを用いて歯槽骨の破壊を観察した。ネステッド定量ポリメラーゼ連鎖反応（qPCR）を用いて、さまざまな組織中の少量のP.gingivalis DNAを測定した。マウスの認知機能を測定するために行動実験を行った。歯肉組織または大脳皮質におけるTNF-α、IL-6、IL-8、RANKL、OPG、APP695、APP751、APP770、BACE1のmRNAレベルをRT-PCRで検出した。歯肉溝液（GCF）と血漿中のAβ1-40とAβ1-42のレベルはELISAで検査した。

METHODS: A murine model of periodontitis was established by oral infection with Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis). Micro-computed tomography (Micro-CT) was used to observe the destruction of the alveolar bone. Nested quantitative polymerase chain reaction (qPCR) was used to measure small quantities of P.gingivalis DNA in different tissues. Behavioral experiments were performed to measure cognitive function in the mice. The mRNA levels of TNF-α, IL-6, IL-8, RANKL, OPG, APP695, APP751, APP770, and BACE1 in the gingival tissues or cortex were detected by RT-PCR. The levels of Aβ1-40 and Aβ1-42 in gingival crevicular fluid (GCF) and plasma were tested by ELISA.

結果:

P.gingivalisの口腔内感染は、歯槽骨吸収および学習・記憶障害を引き起こすことが判明した。P.gingivalis DNAはnested qPCRによりP.gingivalisグループの歯肉、血液および皮質から検出された（p<.05）。歯肉組織におけるTNF-α、IL-6、IL-8、RANKL/OPGおよびBACE1のmRNA発現は、対照群と比較して有意に高かった（p<.05）。同様に、APP695とAPP770のmRNAレベルもP.gingivalisグループの歯肉組織と皮質で上昇した（p<.05）。P.gingivalis群のGCFおよび血漿中のAβ1-40およびAβ1-42のレベルは、コントロール群よりも有意に高かった（p<.05）。

RESULTS: P. gingivalis oral infection was found to cause alveolar bone resorption and impaired learning and memory. P.gingivalis DNA was detected in the gingiva, blood and cortex of the P.gingivalis group by nested qPCR (p < .05). The mRNA expression of TNF-α, IL-6, IL-8, RANKL/OPG, and BACE1 in the gingival tissue was significantly higher than that in the control group (p < .05). Similarly, upregulated mRNA levels of APP695 and APP770 were observed in the gingival tissuses and cortex of the P. gingivalis group (p < .05). The levels of Aβ1-40 and Aβ1-42 in the GCF and plasma of the P. gingivalis group were significantly higher than those in the control group (p < .05).

結論:

P.gingivalisは血行性感染を介して脳に直接浸潤する可能性がある。P.gingivalisの侵入は免疫反応を引き起こし、末梢組織におけるAβ産生とクリアランスの不均衡を引き起こし、それが脳における異常なAβ代謝産物の引き金となり、結果としてADの発生と発症につながる可能性がある。

CONCLUSION: P. gingivalis can directly invade the brain via hematogenous infection. The invasion of P. gingivalis could trigger an immune response and lead to an imbalance between Aβ production and clearance in peripheral tissues, which may trigger an abnormal Aβ metabolite in the brain, resulting in the occurrence and development of AD.