歯周病原性プラークにおける栄養共生機構の解明

阐明牙周病菌菌斑的营养共生机制

基本信息

批准号：
16J07311
负责人：
坂中哲人
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

歯周病は微生物叢の高病原化（Dysbiosis）に由来する疾患である。Dysbiosisに寄与する微生物間の相互作用のひとつに，菌種間で代謝産物を分け合う栄養共生がある。最近我々は，口腔初期付着菌であるStreptococcus gordoniiの産生するオルニチンが，歯周病関連菌Fusobacterium nucleatumを栄養しバイオフィルム形成を促進することを見出した（Sakanaka et al., J Biol Chem, 2015）。本研究では，S. gordoniiとF. nucleatum間で行われる栄養共生現象の全容解明を目指すとともに，それがDysbiosisに及ぼす影響について評価することを試みた。共培養実験を行ったところ，F. nucleatum単独培養時と比べ，共培養時ではF. nucleatum菌体内のN-アセチルオルニチンとプトレシンが顕著に増加するとともに，グルタミン酸やアラニン等のアミノ酸や，AMPやNAD+等の核酸が増加することが示された。さらに共培養時には，S. gordonii由来代謝産物としてオルニチン，アラニン，グルタミン酸等が培地中で増加するとともに，F. nucleatum由来代謝産物として酪酸が増加することが分かった。F. nucleatumの主要なエネルギー産生経路として，グルタミン酸を代謝して酪酸を産生する経路が知られている。そこでqRT-PCRを行い同代謝経路上の酵素の発現量を評価したところ，共培養時にはブチリルCoAデヒドロゲナーゼ等，複数の酵素の発現が有意に上昇することが示された。このことからS. gordoniiから供与された複数のアミノ酸がF. nucleatumの酪酸発酵能を高めることが示唆された。この知見に関し，2017年7月にValenciaで行われたFEMS 2017で発表を行い反響を得た。

牙周病是由高致病性微生物群（菌群失调）引起的疾病。导致生态失调的微生物之间的一种相互作用是营养共生，其中代谢物在细菌物种之间共享。最近，我们发现戈登链球菌（一种早期口腔粘附细菌）产生的鸟氨酸可以滋养牙周病相关细菌具核梭杆菌并促进生物膜形成（Sakanaka 等人，J Biol Chem，2015）。在本研究中，我们旨在充分阐明S. gordonii和F. nucleatum之间发生的营养共生现象，并试图评估其对生态失调的影响。当我们进行共培养实验时，我们发现与单独培养时相比，共培养时具核梭菌细胞中的N-乙酰鸟氨酸和腐胺显着增加，并且谷氨酸和丙氨酸等氨基酸也明显增加。结果表明，AMP和NAD+等核酸增加。此外，在共培养期间，发现作为来自S.gordonii的代谢物的鸟氨酸、丙氨酸、谷氨酸等在培养基中增加，并且作为来自F.nucleatum的代谢物的丁酸在培养基中增加。已知具核梭菌的主要能量生产途径是代谢谷氨酸产生丁酸盐的途径。因此，我们进行了qRT-PCR来评估参与同一代谢途径的酶的表达水平，发现包括丁酰辅酶A脱氢酶在内的几种酶的表达在共培养期间显着增加。这表明S. gordonii捐赠的多种氨基酸增强了F. nucleatum的丁酸发酵能力。我们在 2017 年 7 月于巴伦西亚举办的 FEMS 2017 上展示了这一知识，并获得了热烈反响。

项目成果

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专利数量（0）

Butyrate production in Fusobacterium nucleatum is enhanced by cross-feeding with Streptococcus gordonii

与戈登链球菌交叉饲喂可增强具核梭杆菌的丁酸盐产量

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sakanaka A;Kuboniwa M;Amano A
通讯作者：
Amano A

歯周病重篤度評価における唾液代謝物カダベリンの有用性

唾液代谢物尸胺在评估牙周病严重程度中的作用

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
坂中哲人;久保庭雅恵;橋野恵衣;天野敦雄
通讯作者：
天野敦雄

Metabolic crosstalk regulates Porphyromonas gingivalis colonization and virulence during oral polymicrobial infection.

DOI：
10.1038/s41564-017-0021-6
发表时间：
2017-11
期刊：
Nature microbiology
影响因子：
28.3
作者：
Kuboniwa M;Houser JR;Hendrickson EL;Wang Q;Alghamdi SA;Sakanaka A;Miller DP;Hutcherson JA;Wang T;Beck DAC;Whiteley M;Amano A;Wang H;Marcotte EM;Hackett M;Lamont RJ
通讯作者：
Lamont RJ

Porphyromonas gingivalisの増殖に伴う代謝変動の解析

与牙龈卟啉单胞菌生长相关的代谢变化分析