Kagoshima University · Medical Care Center · 助教

Research keywords周術期口腔機能管理・歯周病・Preventive dentistry・Porphyromonas gingivalis・Periodontal disease

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• Shota Mayumi, Masae Kuboniwa, Akito Sakanaka, Ei Hashino, Asuka Ishikawa, Yura Ijima, Atsuo Amano . Potential of Prebiotic D-Tagatose for Prevention of Oral Disease. . Fr2021 · 記述言語： 英語 掲載種別： 研究論文（学術雑誌） Recent studies have shown phenotypic and metabolic heterogeneity in related species including Streptococcus oralis, a typical oral commensal bacterium, Streptococcus mutans, a cariogenic bacterium, and Streptococcus gordonii, which functions as an accessory pathogen in periodontopathic biofilm. In this study, metabolites characteristically contained in the saliva of individuals with good oral hygiene were determined, after which the effects of an identified prebiotic candidate, D-tagatose, on phenotype, gene expression, and metabolic profiles of those three key bacterial species were investigated. Examinations of the saliva metabolome of 18 systemically healthy volunteers identified salivary D-tagatose as associated with lower dental biofilm abundance in the oral cavity (Spearman's correlation coefficient; r = -0.603, p = 0.008), then the effects of D-tagatose on oral streptococci were analyzed in vitro. In chemically defined medium (CDM) containing D-tagatose as the sole carbohydrate source, S. mutans and S. gordonii each showed negligible biofilm formation, whereas significant biofilms were formed in cultures of S. oralis. Furthermore, even in the presence of glucose, S. mutans and S. gordonii showed growth suppression and decreases in the final viable cell count in a D-tagatose concentration-dependent manner. In contrast, no inhibitory effects of D-tagatose on the growth of S. oralis were observed. To investigate species-specific inhibition by D-tagatose, the metabolomic profiles of D-tagatose-treated S. mutans, S. gordonii, and S. oralis cells were examined. The intracellular amounts of pyruvate-derived amino acids in S. mutans and S. gordonii, but not in S. oralis, such as branched-chain amino acids and alanine, tended to decrease in the presence of D-tagatose. This phenomenon indicates that D-tagatose inhibits growth of those bacteria by affecting glycolysis and its downstream metabolism. In conclusion, the present study provides evidence that D-tagatose is abundant in saliva of individuals with good oral health. Additionally, experimental results demonstrated that D-tagatose selectively inhibits growth of the oral pathogens S. mutans and S. gordonii. In contrast, the oral commensal S. oralis seemed to be negligibly affected, thus highlighting the potential of administration of D-tagatose as an oral prebiotic for its ability to manipulate the metabolism of those targeted oral streptococci. DOI： 10.3389/fcimb.2021.767944 PubMed
• Keiji Nagano, Yoshiaki Hasegawa, Yura Iijima, Takeshi Kikuchi, Akio Mitani2018
• Y Hasegawa, Y Iijima, K Persson, K Nagano, Y Yoshida, R J Lamont, T Kikuchi, A Mitani, F Yoshimura2016
• Keiji Nagano, Yoshiaki Hasegawa, Yura Iijima, Takeshi Kikuchi, Akio Mitani . Distribution of Porphyromonas gingivalis fimA and mfa1 fimbrial genotypes in subgingival plaques .

• 予防歯科学2025 · 2025年10月 - 現在 機関名： 鹿児島大学
• 社会歯科学2025 · 2025年6月 - 現在 機関名： 鹿児島大学
• 口腔と全身の健康をつなぐ複雑系代謝相互作用2000 · 配分額： 2200000円 （ 直接経費： 2200000円 ） 本研究では、生理活性の高い代謝物であるポリアミン(PA)によるヒト歯肉上皮細胞の表現型への影響の検討、及び歯周病原細菌Porphyromonas gingivalisのPA関連遺伝子変異株が感染したヒト歯肉上皮細胞の内外におけるPA代謝経路及びその近傍の変化の評価を通じて、P. gingivalis感染に付随するPA代謝反応による歯周病発症・進行・重症化メカニズムの理解に向けての知見を築くことを目的とする。 2021年度はP. gingivalisの野生株及びPA代謝関連遺伝子変異株を用いて、各種PAが不死化ヒト歯肉上皮細胞(IHGE)の表現型(増殖能、遊走能)に及ぼす影響を検討した。 P. gingivalis ATCC 33277(野生株)を親株にPGN_0265[スペルミジン(Spd)産生酵素]変異株を作製し、各菌株をIHGEに24時間感染させた場合の増殖能を細胞増殖アッセイで、遊走能をスクラッチアッセイで評価した。菌体構造による細胞表現型への影響の有無を確認するため、4%パラホルムアルデヒドにより不活化した本菌を用い同様に評価した。また、非感染条件下で、細胞培地中にSpd、スペルミン(Spm)を異なる濃度で添加した場合の増殖能・遊走能も同様に評価した。 本年度の研究を通じ、①低濃度SpmによりIHGEの増殖が亢進した一方、高濃度SpmによりIHGEの細胞増殖及び遊走が顕著に阻害されたこと②Spd産生酵素を有しないP. gingivalisおよび代謝反応を生じない本菌を感染させたIHGEでは、野生株感染IHGEに比して増殖能は減弱した一方、細胞遊走の阻害が観察されなかったことから、P. gingivalisはSpdを放出し宿主細胞にSpm産生を促進させることで、IHGE のPAホメオスターシスのバランスを崩し、増殖を促進し遊走を遅延させている可能性が示された。

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