Identification of components of oral bacterial growth inhibitory activity in nutrient-rich sweet potatoes and these application to periodontal disease prevention.

• Project/Area Number: 21K10030
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57050:Prosthodontics-related
• Research Institution: Tokyo Dental College
• Principal Investigator: 三浦 直 東京歯科大学, 歯学部, 准教授 (10266570)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小田 由香里 東京歯科大学, 歯学部, 助教 (20778518) ; 志澤 泰彦 日本大学, 生物資源科学部, 准教授 (30413131) ; 塚越 絵里 国立医薬品食品衛生研究所, 医薬安全科学部, 任期付研究員 (60615384)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: サツマイモ / 歯周病原性細菌 / 歯周病予防 / Porphyromonas gingivalis / う蝕原性細菌 / Streptococcus mutans / デンタルプラーク / う蝕予防 / う蝕 / 代替甘味料 / P. gingivalis

Outline of Research at the Start

歯科の研究領域では、現在のところサツマイモを材料とした研究はない。
ヒトに対するう蝕予防効果や歯周病の発生を予防でき、低コストで、人体に対して無害で使用回数にも制限がないような天然物由来の物質が、口腔ケア組成物として望まれている。
そこで本研究課題では、普段の食生活で利用している国産サツマイモに着目し、口腔ケアとりわけ歯周病予防の応用につながる物質を探索し、その成分を特定することを目的としている。
現段階では歯周病原菌に対する増殖抑制の効果を示す、活性成分を探索し、これを特定することを目標としている。

Outline of Annual Research Achievements

サツマイモは準完全食と言われる栄養豊富食物で、栄養摂取の観点が重要視されてきたが、歯科領域の研究ではこれを利用したものはほぼ皆無であった。今回サツマイモの成分がう蝕原性細菌の形成するデンタルプラークを抑制する活性があることを発見した。さらに同じく口腔内感染症の原因菌である歯周病原性細菌にも効果がある可能性を見出したため、その仮説の真偽を証明すべく詳細を検討する研究を開始した。
国産サツマイモを１時間蒸煮し、水を加えてスラリー化した後、しばらく加温し圧搾した水溶液をさらに2時間以上煮詰めるとシロップ状の高粘度の液体となった。
この画分を用いて、う蝕原性細菌であるStreptococcus mutansを使用して、ショ糖による試験管内人工デンタルプラーク形成試験を行った結果、このサツマイモ画分を添加した試料にプラーク形成阻害が認められた。
さらに、歯周病原性細菌であるPorphyromonas gingivalisの菌液にこの液体画分を一部添加し、37℃嫌気培養を行ったところ、当該細菌の増殖が抑制され、生菌数が対照群に比較し、40%以下に減少した。この増殖抑制活性は、濃度依存的であることも示された。当該画分が培地中10%の濃度でほぼ生菌数がゼロになった。この画分を水で希釈し、遠心分離した上清画分を用いた培養試験でも、同様に歯周病原性細菌の増殖を抑制する活性があることが判明した。また、複数の品種でも試験したが、使用した全ての品種について、上記活性が認められたので、品種に関係なく普遍的に存在する水溶性成分であると考えられた。
一方、同様な試験をサツマイモの葉の粉末を用いて行ったが、葉の水溶性画分には歯周病原性細菌の増殖を抑制する活性は認められなかった。今後この活性を示す画分について、詳細な解析を行う予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

歯科の口腔内２大感染症に対して、サツマイモ成分が効果的に抑制する可能性について、実験し確認したところ、予想通りの抑制効果を見出した。この効果の原因となる成分を探索していく過程で、成分特定の範囲を絞っていくことができた。組み立てた作業仮説を実験で確認し、おおまかに正しいことが判明したので、今年度の進捗状況については、ほぼ予想通りの展開になったと言える。

Strategy for Future Research Activity

今年度で、口腔内2大感染症に対して、サツマイモの成分が抑制方向に活性をもつことが判明したので、さらにこの活性について、詳細な検討を行う。また、この活性を示す本体である、具体的な成分特定も可能な限り進めていく予定である。
現在のところ、活性を有するサツマイモの画分は、非常に高粘度の液体であるため、実験的に取扱いが難しい。この特性を、実験に適した状態に改変する方法も同時進行で実施している。

Research Products

• [Journal Article] Antimicrobial effects of gatifloxacin on canine periodontopathic bacteria in vitro (2022)
  • Author(s): Miura, T. , Oda, Y. , Tanabe, K. , Shizawa, Y. , Ito, T. and Yang, L.
  • Journal Title: Journal of Biomedical Science and Engineering Volume: 15 Pages: 89-96
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research