歯周病が骨格筋の糖代謝異常に与える影響と関連遺伝子の探索

• 研究課題/領域番号: 20K18527
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分57030:保存治療系歯学関連
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 佐々木 直樹 東京医科歯科大学, 歯学部, 非常勤講師 (40848305)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 歯周病 / 骨格筋 / 糖代謝 / 糖尿病 / 代謝異常

研究開始時の研究の概要

歯周病は様々な全身疾患の増悪因子になることが知られている。本研究では、歯周病原細菌であるPorphyromonas gingivalis(Pg)の嚥下及び菌血症モデルマウスを作製し、骨格筋におけるglucose uptakeを始めとした糖代謝への影響を調査する。また動物実験の結果に基づいてPg由来LPSのマウス筋芽細胞株への作用を調査し、腸内細菌叢および遺伝子発現変動を網羅的に解析することで、代謝異常のメカニズムを解明する。さらには糖尿病患者における骨格筋脂肪化とPg 血清抗体価、唾液中のPgの量及び、総細菌数におけるPgの割合との関連を検討する。

研究成果の概要

メタボリックシンドローム（MS）患者において、歯周病原細菌であるPorphyromonas gingivalis (Pg)に対する抗体価は、骨格筋の脂肪化マーカーであるintramuscular adipose tissue content (IMAC)と正の相関を示すことを明らかにした。高脂肪食（HF）を与えたC57BL/6JマウスにPgを経口投与したところ、耐糖能異常、インスリン抵抗性が惹起され、IMACの増加が認められ、遅筋では脂肪化の亢進、糖の取り込みの減少が認められた。Pgの感染は腸内細菌叢を変化させ、骨格筋の代謝異常を引き起こしMSのリスクファクターとなっている可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

この研究の成果は、Porphyromonas gingivalisの感染が骨格筋の代謝異常を引き起こし、メタボリックシンドロームのリスクファクターとなっている可能性、およびサルコペニアへとつながる可能性を示すものです。サルコペニアは筋肉量の低下を主体とし、機能的低下をも含む概念ですが、動作の俊敏性が失われ転倒しやすくなる身体的問題に直結します。本研究により歯周病のさらなる危険性が注意喚起され、健康寿命の延伸へとつながることが期待されます。

研究成果

• [雑誌論文] Porphyromonas gingivalis Administration Induces Gestational Obesity, Alters Gene Expression in the Liver and Brown Adipose Tissue in Pregnant Mice, and Causes Underweight in Fetuses (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshida S、Hatasa M、Ohsugi Y、Tsuchiya Y、Liu A、Niimi H、Morita K、Shimohira T、Sasaki N、Maekawa S、Shiba T、Hirota T、Okano T、Hirose A、Ibi R、Noritake K、Tomiga Y、Nitta H、Suzuki T、Takahashi H、Miyasaka N、Iwata T、Katagiri S
  • 雑誌名: Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 巻: 11 ページ: 1-15
  • DOI: 10.3389/fcimb.2021.745117
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Association between periodontal bacteria and degenerative aortic stenosis: a pilot study (2021)
  • 著者名/発表者名: Kataoka Akihisa、Katagiri Sayaka、Kawashima Hideyuki、Nagura Fukuko、Nara Yugo、Hioki Hirofumi、Nakashima Makoto、Sasaki Naoki、Hatasa Masahiro、Maekawa Shogo、Ohsugi Yujin、Shiba Takahiko、Watanabe Yusuke、Shimokawa Tomoki、Iwata Takanori、Kozuma Ken
  • 雑誌名: Journal of Periodontal & Implant Science 巻: 51 号: 4 ページ: 226-226
  • DOI: 10.5051/jpis.2006040302
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Endotoxemia by Porphyromonas gingivalis Alters Endocrine Functions in Brown Adipose Tissue (2021)
  • 著者名/発表者名: Hatasa Masahiro、Ohsugi Yujin、Katagiri Sayaka、Yoshida Sumiko、Niimi Hiromi、Morita Kazuki、Tsuchiya Yosuke、Shimohira Tsuyoshi、Sasaki Naoki、Maekawa Shogo、Shiba Takahiko、Hirota Tomomitsu、Tohara Haruka、Takahashi Hirokazu、Nitta Hiroshi、Iwata Takanori
  • 雑誌名: Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 巻: 10 ページ: 1-12
  • DOI: 10.3389/fcimb.2020.580577
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Porphyromonas gingivalis impairs glucose uptake in skeletal muscle associated with altering gut microbiota (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K、Katagiri S、Takahashi H、Sasaki N、Maekawa S、Komazaki Ri、Hatasa M、Kitajima Y、Maruyama Y、Shiba T、Komatsu K、Ohsugi Y、Tanaka K、Matsuzawa A、Hirota T、Tohara H、Eguchi Y、Anzai K、Hattori A、Iwata T
  • 雑誌名: The FASEB Journal 巻: 35 号: 2 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1096/fj.202001158r
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Association between periodontal bacteria and degenerative aortic stenosis: a pilot study (2020)
  • 著者名/発表者名: Kataoka A, Katagiri S, Kawashima H, Nagura F, Sasaki N, Shiba T, Iwata T, Nara Y, Hioki H, Nakashima M, Hatasa H, Maekawa S, Ohsugi Y, Watanabe Y, Shimokawa T, Kozuma K
  • 雑誌名: Journal of Periodontal & Implant Science (in press) 巻: -
  • 査読あり
• [学会発表] Porphyromonas gingivalis administration induces obesity, modifies gene expression in the liver and brown adipose tissue in pregnant mice, and causes underweight in fetuses (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshida S, Hatasa M, Ohsugi Y, Tsuchiya Y, Liu A, Niimi H, Morita K, Shimohira T, Sasaki N, Maekawa S, Shiba T, Hirota T, Noritake K, Nitta H, Katagiri S, Iwata T
  • 学会等名: Europerio 10
  • 国際学会
• [学会発表] Endotoxemia by Porphyromonas gingivalis aggravates inflammation in brown adipose tissue (2020)
  • 著者名/発表者名: Hatasa M, Ohsugi Y, Katagiri S, Hirota T, Yoshida S, Morita K, Niimi H, Shimohira T, Watanabe K, Sasaki N, Maekawa S, Nitta H, Iwata T
  • 学会等名: The 106th Annual meeting American Academy of Periodontology
• [学会発表] Porphyromonas gingivalisによる菌血症は褐色脂肪の内分泌機能を変化させる (2020)
  • 著者名/発表者名: 畑佐 将宏, 大杉 勇人, 片桐 さやか, 新見 ひろみ, 森田 和機, 吉田 澄子, 下平 剛, 佐々木 直樹, 前川 祥吾, 芝 多佳彦, 廣田 朝光, 新田 浩, 岩田 隆紀
  • 学会等名: 第63回秋季日本歯周病学会学術大会