Elucidation of the relationship between P. gulae infection and periodontitis onset mechanism

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K11612
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 稲葉 裕明 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (70359850)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 仲野 道代 (松本道代) 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (30359848)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: P. gulae / 付着侵入 / 歯肉上皮細胞 / インテグリン / 歯周病

Outline of Annual Research Achievements

本研究費では、動物由来歯周病菌Porphyromonas gulaeのヒト歯肉上皮細胞への付着侵入能を解析から歯周病発症との関連性を理解し、その制御法につながる知見を得ることを目的とした。P. gulae は線毛タンパクを構成するFimA遺伝子の塩基配列の違いに基づき３タイプ（A, B, C型）の線毛が存在する。P. gulae 各線毛タイプ株のヒト歯肉上皮細胞株Ca9-22株（ヒト歯肉癌由来）への付着侵入をアンピシリン／ゲンタマイシンプロテクションアッセイを用いて解析した。P. gulae はA型線毛株： ATCC 51700株とDO66株、B型線毛株： DO40株とDO44株、C型線毛株： DO49株とST9-1株の各線毛保有株2株ずつにより解析を行った。実験上における付着侵入能の条件では、P. gulae は多重感染度100での感染で最も歯肉上皮細胞へ付着侵入し、付着能は感染後60分、侵入能は感染後90分でピークに達することを明らかにした。P. gulae全ての菌株が歯肉上皮細胞に付着するが、C型線毛保有の2株とB型線毛保有株1株のみ細胞内に侵入することが明らかにした。P. gulaeの歯肉上皮細胞への付着侵入は、インテグリンα5β１を介し、細胞膜のアクチン重合ならびに細胞内の様々なシグナル伝達や代謝の調節因子が関与することを明らかにした。さらにP. gulaeが保有するプロテアーゼが関与することも明らかにした。走査型ならびに透過型電子顕微鏡により、歯肉上皮細胞への付着過程だけでなく、細胞内への侵入後は細胞質内で小胞内に取り込まれることを可視化した。また、C型線毛保有株の侵入能は、ヒト由来歯周病菌P. gingivalis 菌の中で、最も宿主傷害能を有するII型線毛保有株と同等の侵入能を有することから、歯周病発症に関わる口腔細菌であることが示唆された。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Louisville(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: University of Louisville
• [Journal Article] Inhibition of Porphyromonas gulae and periodontal disease in dogs by a combination of clindamycin and interferon alpha (2020)
  • Author(s): Nomura, R.*, Inaba, H.*, Yasuda, H.*, Shirai, M., Kato, Y., Murakami, M., Iwashita, N., Shirahata, S., Yoshida, S., Matayoshi, S., Yasuda, J., Arai, N., Asai, F., Matsumoto-Nakano, M., Nakano, K. (*contributed equally to authors)
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 10 Pages: 3113
  • DOI: 10.1038/s41598-020-59730-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Inhibitory effect of a mouth rinse formulated with chlorhexidine gluconate, ethanol, and green tea extract against major oral bacterial species (2020)
  • Author(s): Nomura, R., Inaba, H., Matayoshi, S., Yoshida, S., Matsumi, Y., Matsumoto-Nakano, M., Nakano, K
  • Journal Title: Journal of Oral Science Volume: 62 Pages: 206-211
  • DOI: 10.2334/josnusd.18-0483
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] dhesion and invasion of gingival epithelial cells by Porphyromonas gulae (2019)
  • Author(s): Inaba, H., Nomura, R., Kato, Y., Takeuchi, H., Amano, A., Asai, F., Nakano, K., Lamont, R.J., Matsumoto-Nakano, M
  • Journal Title: PLoS One Volume: 14 Pages: e0213309
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0213309
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification and molecular characterization of Porphyromonas gulae fimA types among cat isolates (2019)
  • Author(s): Iwashita, N., Nomura, R., Shirai, M., Kato, Y., Murakami, M., Matayoshi, S., Kadota, T., Shirahata, S., Ohzeki, L., Arai, N., Yasuda, J., Yasuda, H., Inaba, H., Matsumoto-Nakano, M., Nakano, K., Asai, F
  • Journal Title: Veterinary Microbiology Volume: 229 Pages: 100-109
  • DOI: 10.1016/j.vetmic.2018.12.018
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Characterization of bacterial proteases from Porphyromonas gulae strains (2020)
  • Author(s): Urmi Saki Alam, Inaba, H., Yoshida, S., Nomura, R., Nakano, K., Matsumoto-Nakano, M
  • Organizer: 第93回日本細菌学会
• [Presentation] 岡山大学病院外来歯科領域における経口第三世代セフェム経口抗菌薬の使用量の削減について (2020)
  • Author(s): 東恩納司、岡崎昌利、稲葉裕明、飯尾耕治、筧彩佳、宮村純子、草野展周、塚原宏一
  • Organizer: 第35回日本環境感染学会
• [Presentation] VREのアウトブレイク事例とその解析 (2020)
  • Author(s): 筧彩佳、宮村純子、飯尾耕治、東恩納司、岡崎昌利、稲葉裕明、草野展周、塚原宏一
  • Organizer: 第35回日本環境感染学会
• [Presentation] 動物由来歯周病原菌のプロテアーゼ活性の評価 (2019)
  • Author(s): 吉田翔、稲葉裕明、Urmi Saki Alam、野村良太、仲野和彦、仲野道代
  • Organizer: 第40回岡山歯学会総会ならびに学術集会
• [Presentation] サイクロデキストランがStreptococcus mutansのバイオフィルム形成に与える影響 (2019)
  • Author(s): 浅海春華、松三友紀、髙島由紀子、仲周平、稲葉裕明、仲野道代
  • Organizer: 第40回岡山歯学会総会ならびに学術集会
• [Presentation] Porphyromonas gulae 由来のプロテアーゼ活性の評価 (2019)
  • Author(s): 吉田翔、稲葉裕明、Urmi Saki Alam、野村良太、仲野和彦、仲野道代
  • Organizer: 第38回日本小児歯科学会中四国地方会大会
• [Presentation] Porphyromonas gulae LPSによるTLR2／TLR4 を介した免疫応答制御の解明 (2019)
  • Author(s): 稲葉裕明、吉田翔、仲野道代
  • Organizer: 第61回歯科基礎医学会総会
• [Presentation] コンクールFとその構成物質における口腔細菌種への増殖抑制効果の検討 (2019)
  • Author(s): 又吉紗綾、野村良太、稲葉裕明、吉田 翔、松三友紀、仲野道代、仲野和彦
  • Organizer: 第57回日本小児歯科学会
• [Presentation] TLR2/TLR4 controls Porphyromonas gulae LPS- induced inflammatory responses in Ca9-22 cells (2019)
  • Author(s): Yoshida, S., Inaba, H., Nomura, R., Nakano, K., Matsumoto-Nakano M
  • Organizer: 97th IADR
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Streptococcus mutans transiently induces IgA nephropathy-like lesion in rats (2019)
  • Author(s): Wato, K.,, Naka, S., Misaki, T., Nagasawa, Y., Ito, S., Inaba, H., Nomura, R. Matsumoto-Nakano M., Nakano, K
  • Organizer: 97th IADR
  • Int'l Joint Research