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Title
「顎骨疾患プロジェクトからの情報発信」７．感染制御
ラボ：歯周病原細菌の病原因子に関する研究の進捗
Author(s)
齋藤, 淳; 今村, 健太郎; 喜田, 大智; 太田, 功貴; 吉
川, 幸輝; 山下, 慶子; 北村, 友里恵; 深澤, 俊也; 国
分, 栄仁; 柴山, 和子; 菊池, 有一郞; 石原, 和幸
Journal
歯科学報, 119(3): 165-168
URL
http://doi.org/10.15041/tdcgakuho.119.165
Right
Description
はじめに
顎骨疾患プロジェクトからの情報発信の７回目
は，感染制御ラボの報告として，歯周病原細菌の病
原因子解析に関する研究について紹介する。感染制
御ラボ全体の取り組みの概要については，「４．歯
周炎の病因解析」
１）を参照されたい。
歯周病のリスクファクターとしては，細菌因子，
宿主因子および環境因子が挙げられる。現在，研究
およびテクノロジーの進歩に伴い，歯周病の病因論
も変化しつつある。細菌因子に関しては，特定細菌
の感染のみに焦点を当てるアプローチではなく，感
染とそれに対する生体の反応という視点で病因・病
態を考えることが重要となってきている。歯周病は
歯周病原細菌と宿主における防御機構のバランスの
乱れ，いわゆる Dysbiosis によって発症・進展する
と考えられている
２）（図１）。また，特定の歯周病原
細菌のみならず，個人が有する細菌叢（マイクロバ
イオーム）全体の変化を捉え，これを解析すべく研
究が行われている。
このような背景のなか，個々の歯周病原細菌につ
いて研究する意義が薄れているのかと言えば決して
そうではない。これまで膨大な in vitro, in vivo そし
て臨床研究の蓄積があり，それに基づき，より詳細
に病原因子の解明を行うことにより，マイクロバイ
オーム中の細菌間や宿主との相互作用について理解
歯学の進歩・現状
「顎骨疾患プロジェクトからの情報発信」
７．感染制御ラボ：歯周病原細菌の病原因子に関する研究の進捗
齋藤 淳
１）２）３）今村健太郎
１）２）３）喜田大智
１）２）３）太田功貴
３）４）吉川幸輝
３）山下慶子
３）北村友里恵
３）深澤俊也
３）国分栄仁
１）２）５）柴山和子
５）菊池有一郞
１）２）５）石原和幸
１）２）５） キーワード：私立大学研究ブランディング事業，東京歯科 大学顎骨疾患プロジェクト，感染制御，歯周 病原細菌，歯周炎 １）東京歯科大学口腔科学研究センター ２）東京歯科大学研究ブランディング事業 ３）東京歯科大学歯周病学講座 ４）千葉市 ５）東京歯科大学微生物学講座 （２０１９年５月８日受付，２０１９年６月１１日受理） http : //doi.org/１０.１５０４１/tdcgakuho.１１９.１６５ 連絡先：〒１０１‐００６１ 東京都千代田区神田三崎町２−９−１８ 東京歯科大学歯周病学講座 齋藤 淳Atsushi SAITOU１）２）３），Kentarou IMAMURA１）２）３），
Daichi KIDA１）２）３），Kouki OHTA３）４），Kouki YOSHIKAWA３）， Keiko YAMASHITA３），Yurie KITAMURA３），
Toshiya FUKAZAWA３），Eitoyo KOKUBU１）２）５）， Kazuko SHIBAYAMA５），Yuichirou KIKUCHI１）２）５）， Kazuyuki ISHIHARA１）２）５）: Report from the Jaw Bone Dis-ease Project ７ : Laboratory for Regulation of Infection： progress of research on virulence factors of periodontal pathogens（１）Oral Health Science Center, Tokyo Dental
College,２）Tokyo Dental College Research Branding
Pro-ject,３）Department of Periodontology, Tokyo Dental
Col-lege,４）Chiba City,５）Department of Microbiology, Tokyo
Dental College） 図１ 歯周病の発症・進展と Dysbiosis 特定の歯周病原細菌が増加，あるいは宿主防御機構 の低下によりバランスが崩れると Dysbiosis の状態に なり，歯周病の発症・進展につながる。 １６５ ― １ ―
が深まると考える。今回は，我々の取り組みの中で，
特に，代表的な歯周病原細菌である Porphyromonas
gingivalis
の病原因子についての研究成果を概説す
る。
Porphyromonas gingivalis のシグマ因子
細 菌 の Extracytoplasmic function（ECF）シ グ マ
因子は菌体外の環境変化に対し，遺伝子の転写量を
制御することでストレス応答に関与している。代表
的な歯周病原細菌である P. gingivalis が有している
ECF シグマ因子のうち，一部は DNA 修復や酸化
ストレス物質の消去に関与している
３）。また，鉄は
血液に多く含まれる成分であり，細菌の増殖に必須
の栄養素である。歯周炎患者の歯周ポケットは出血
しやすい環境であり，鉄の取り込み機構は P.
gin-givalis
が生育していくうえで重要な役割を担ってい
る。しかしながら，P. gingivalis の鉄取り込みにお
ける ECF シグマ因子の役割は明らかにされていな
い。そ こ で P. gingivalis の ECF シ グ マ 因 子 の１つ
である PGN_０３１９の遺伝子挿入変異株を作製し，ヘ
ミン取り込み機構との関連性を検討した
４）。
その結果，ヘミン制限条 件 下 に お い て，PGN_
０３１９変異株では，野生株と比較して対数増殖期にお
いて発育速度の有意な減少がみられた。変異株と野
生株間ではヘミン結合能に差を認めなかった。マイ
クロアレイおよびリアルタイム RT-PCR の結果，
変異株において鉄取り込みに関与している hmuY,
hmuR
および cdhR 発現の減少が認められた。また
相補株において，これらの遺伝子発現量は野生株レ
ベルにまで回復した。さらに，PGN_０３１９リコンビ
ナ ン ト タ ン パ ク 質 は，hmuY お よ び cdhR の プ ロ
モーター領域と特異的な結合を示した。
以上の結果より，ECF シグマ因子 PGN_０３１９は
HmuY およびその転写因子である CdhR の遺伝子
発現を直接的に制御し，P. gingivalis のヘミン取り
込みに関与することが示唆された（図２）。
Porphyromonas gingivalis Hgp４４の
Treponema denticola の付着ドメイン
P. gingivalis
および Treponema denticola は，歯周
炎に強く関連する菌群‘red complex’に分類され
る
５）。P. gingivalis による他の細菌との共凝集は，本
菌が病原性を発揮する方法の一つである。我々の研
究チームでは過去に，実際の歯周炎患者の歯肉縁下
プラーク中で P. gingivalis と T. denticola が近接した
関係を保って存在することを確認している
６）。
P. gingivalis
が産生する RgpA は，プロテアーゼ
ドメインおよび赤血球凝集／付着ドメインによって
構成されている。赤血球凝集／付着ドメインの一部
である Hgp４４が T. denticola との共凝集において重
要な付着因子であることが示されている
７）。しか
し，Hgp４４のどの部分が主に関与しているかは不明
である。そこで我々は，T. denticola に対する P.
gin-givalis
Hgp４４の付着ドメインを明らかにすべく研究
（文献４より引用） 図２ P. gingivalis における hmuYR の転写調節のモデル案SigCH が RNA polymerase core enzyme に結合し，RNA polymerase holoenzyme を 構成する。SigCH が cdhR のプロモーター領域に結合し，CdhR が発現。CdhR が hmuY プロモーター領域の上流に結合する。そして RNA polymerase holoenzyme が hmuY プロ モーター領域と作用し，その結果，hmuYR が転写を開始する。
１６６ 齋藤，他：感染制御ラボ：歯周病原細菌の病原因子に関する研究の進捗
を行った
８）。
P. gingivalis
ATCC３３２７７の Hgp４４
（アミノ酸配列
１‐４１９）の種々の長さのリコンビナントタンパク質
（r-Hgp４４）を 作 製 し，各 フ ラ グ メ ン ト に つ い て
T. denticola
と の 付 着 を ELISA で 解 析 し た 結 果，
r-Hgp４４，r-Hgp４４
１‐３１６，r-Hgp４４
１９９‐４１９の付着はコント
ロールに比べて有意に高い値を示した。さらに，
r-Hgp４４
１９９‐３１６と T. denticola の 付 着 は コ ン ト ロ ー ル
に比較して有意に高かった。Coaggregation assay
の 結 果，r-Hgp４４
１９９‐３１６と r-Hgp４４は 低 濃 度 で P.
gin-givalis
と T. denticola の共凝集を阻害した。走査型
電子顕微鏡，共焦点レーザー顕微鏡による解析の結
果，r-Hgp４４
１９９‐３１６はバイオフィルム形成を阻害した
（図３）。
以上の結果より，Hgp４４において T. denticola と
の付着に関わる主たるドメインは，アミノ酸配列の
１９９‐３１６間に存在することが明らかになった。さら
に詳細に付着ドメインを解明するために，合成ペプ
チドを使用した実験を予定している。
その他の関連研究
他の細菌因子に関しては，
Capnocytophaga ochracea
において，IX 型分泌機構（T９SS）の本菌の滑走運
動やバイオフィルム形成への関与の一端を明らかに
した
９）。臨床に直結した研究としては，これまで情
報が限られていた口腔 Treponema の抗菌薬感受性
について検討した
１０）。さらに T. denticola では，転
写調節因子の一つである AbrB-like transcriptional
regulator や DNA binding protein 様遺伝子の機能
について解析を進めている。
歯周炎の環境因子および宿主因子を含めた研究と
しては，タバコ煙の曝露下における P. gingivalis と
歯肉上皮細胞との相互作用に関する研究
１１，１２）を行っ
て き た。現 在，こ れ を ベ ー ス に，マ イ ク ロ RNA
（miRNA）レベルでの解析を行っている。
おわりに
一つの歯周病原細菌に対するアプローチで，多因
子性の疾患である歯周炎の発症・進展の抑制を目指
すことは現実的ではない。今回紹介した個々の歯周
病原細菌の病原因子に関して得られた知見は，従来
の治療法とは全く異なる新たな方法で，歯周病原細
菌によるバイオフィルム形成の阻害や病原因子を制
御する足がかりとなる。もちろん，細菌因子への対
応のみではなく，環境因子や宿主因子との相互作用
に関する研究もさらに進める必要がある。その他，
（文献８より引用） 図３ 共焦点レーザー顕微鏡による P. gingivalis と T. denticola のバイオフィルムの解析 上段：バイオフィルムの側面観（スケールバー；１０μm）。r-Hgp４４１９９‐３１６（rHgp４４６）の添 加によりバイオフィルム形成が減少した。 下段：定量結果。厚みにおいてもバイオマスにおいても，r-Hgp４４６添加により有意な減 少が認められる。 歯科学報 Vol．１１９，No．３（２０１９） １６７ ― ３ ―歯周病関連の研究としては，組織工学の３要素であ
る細胞，足場および成長因子を考慮した新たな歯周
組織再生療法の開発に向けた取り組みも行ってい
る。今後は，得られた知見を総合して，個々の患者
に応じたオーダーメイドな歯周炎予防・治療につな
げていきたい。
本研究は文部科学省私立大学ブランディング事業および JSPS 科研費 JP１５K１１０２３，１５H０６６３１，１６K１１４６１，１６K１１８４１， １７K１７３６０の助成を受けて行われた。 著者の利益相反：開示すべき利益相反はない。 文 献 １）石原和幸：「顎骨疾患プロジェクトからの情報発信」 ４．歯 周 炎 の 病 因 解 析．歯 科 学 報，１１８：４９８−５０４， ２０１８．２）Hajishengallis G : Periodontitis : from microbial im-mune subversion to systemic inflammation. Nat Rev Im-munol, １５：３０−４４，２０１５．
３）Yanamandra SS, Sarrafee SS, Anaya-Bergman C, Jones K, Lewis JP : Role of the Porphyromonas gingivalis extra-cytoplasmic function sigma factor, SigH. Mol Oral Micro-biol, ２７：２０２−２１９，２０１２．
４）Ota K, Kikuchi Y, Imamura K, Kita D, Yoshikawa K, Saito A, Ishihara K : SigCH, an extracytoplasmic function sigma factor of Porphyromonas gingivalis regulates the ex-pression of cdhR and hmuYR. Anaerobe, ４３：８２−９０， ２０１７．
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１６８ 齋藤，他：感染制御ラボ：歯周病原細菌の病原因子に関する研究の進捗
