歯周病バイオフィルムの形成と微生物病原性

歯周病はバイオフィルムから始まる。バイオフィルムとは、歯肉縁上および歯肉縁下の歯面に定着する、自己産生マトリックスに包埋された構造化された付着性微生物群集である。この群集が成熟し組成が変化するにつれて、健康と両立する状態から、破壊的な宿主炎症を引き起こすディスバイオシス状態へと移行する可能性があり、歯肉縁下バイオフィルムの形成は歯周病原性の上流事象となる。

Definition

歯周バイオフィルムとは、歯および歯肉溝内に存在する、マトリックスに包埋された付着性の多菌性群集であり、その成熟とディスバイオシスへの組成変化が歯周炎の炎症反応を開始させ、維持する。

Scope

このトピックでは、歯肉縁上および歯肉縁下バイオフィルムがどのように集合するか、ソクランスキーの微生物複合体によって捉えられた秩序だった定着、多菌性ディスバイオシスとキーストーン病原体の概念、そしてバイオフィルムの増殖様式が群集を抵抗性のあるものにし、治療が困難な標的となる理由について扱う。本稿では、バイオフィルムを親領域で記述されている宿主応答の微生物学的駆動因子として扱い、治療ガイダンスではなく参照概要として位置づける。

Core questions

• バイオフィルムはどのようにして歯面および歯肉溝内に集合するのか？
• 健康関連の群集とディスバイオシス状態の疾患関連群集を区別するものは何か？
• 微生物複合体は歯肉縁下種の共起をどのように記述するのか？
• 低存在量のキーストーン生物は、どのようにして群集全体を不均衡に再構築できるのか？
• バイオフィルムの増殖様式が宿主防御および除去に対して抵抗性を示すのはなぜか？

Key concepts

• ペリクルと初期付着
• 初期定着菌と後期定着菌
• 歯肉縁上バイオフィルムと歯肉縁下バイオフィルム
• 細胞外マトリックス
• レッドコンプレックスとオレンジコンプレックス
• 多菌性ディスバイオシス
• キーストーン病原体
• バイオフィルム関連耐性

Key theories

微生物複合体（ソクランスキーのカラーコンプレックス）

歯肉縁下種は特徴的なクラスターで共起し、レッドコンプレックス（Porphyromonas gingivalis、Tannerella forsythia、Treponema denticola）は疾患と強く関連しており、オレンジコンプレックスのような先行定着菌に依存している。

多菌性ディスバイオシスとキーストーン病原体仮説

疾患は単一の病原体からではなく、ディスバイオシス状態の群集から生じる。低存在量のキーストーン生物は、群集を不均衡に再構築し、宿主免疫を回避してディスバイオシスを促進する可能性がある。

Mechanisms

バイオフィルムの形成は、獲得性唾液ペリクルが歯を覆い、初期定着菌が付着することから始まる。その後、後期種の共凝集と、群集を安定させる細胞外マトリックスの産生が続く。歯肉縁下では、種は秩序だった複合体として蓄積し、群集が成熟するにつれて疾患関連微生物が出現する。その後、ディスバイオシスは群集の集合的活動をタンパク質分解と免疫回避へと移行させ、P. gingivalisのようなキーストーン生物は、その数に不釣り合いなほどこれを増幅させる可能性がある。バイオフィルム構造は、その構成員を宿主防御および抗菌剤から保護し、ディスバイオシス状態の持続と歯周組織への継続的な挑戦を助ける。

Clinical relevance

バイオフィルムの構造とディスバイオシスは、歯周病が特定の歯肉縁下群集プロファイルと関連している理由、およびバイオフィルムが治療困難な標的とされている理由を説明する。本稿は、教育的参照のために疾患の微生物学的駆動因子を特徴づけるものであり、個人のための抗菌療法や機械的治療を処方するものではない。

Epidemiology

レッドコンプレックスを含む疾患関連の歯肉縁下プロファイルは、健康な部位よりも罹患部位でより頻繁に、より高レベルで検出され、これは群集組成と集団における臨床状態との関連性を示す一貫した観察結果である。

History

培養研究、そして分子生物学的研究によって、この分野は非特異的プラークから特異的プラーク、そして生態学的プラークへと見解を変化させてきた。ソクランスキーの1998年の微生物複合体は歯肉縁下の共起をマッピングし、ダーボーらが微生物学的挑戦を枠組み化し、2012年のキーストーン病原体と多菌性ディスバイオシスの概念は微生物学と宿主免疫を統合した。その後、ハイスループットシーケンシングは、より広範な口腔マイクロバイオームへと視野を広げた。

Debates

特定の病原体対生態学的ディスバイオシス

以前の特異的プラークの考え方は、レッドコンプレックスのような特定の病原体を中心としていたが、ディスバイオシスモデルは群集の集合的、多菌的特性を強調する。この2つの見解は、キーストーン病原体の概念によって部分的に調和されている。

Key figures

• Sigmund Socransky
• Anne Haffajee
• Richard Darveau
• George Hajishengallis
• Yvonne Kapila

Seminal works

• socransky-1998
• hajishengallis-2012

Frequently asked questions

レッドコンプレックスとは何か？

レッドコンプレックスとは、ソクランスキーが歯周病と強く関連していると同定した3つの歯肉縁下種（Porphyromonas gingivalis、Tannerella forsythia、Treponema denticola）のグループであり、これらは初期のオレンジコンプレックスの微生物の後に定着する傾向がある。

なぜ歯垢は単なる細菌ではなくバイオフィルムと呼ばれるのか？

微生物が表面に付着した構造化されたマトリックスに包埋された群集として増殖するためである。これにより、浮遊細菌にはない、協力、コミュニケーション、防御および抗菌剤に対する耐性といった特性を持つようになる。