口腔マイクロバイオームの新機能：「副代謝系」の解明による口腔と全身の健康増進戦略

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H03151
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高橋 信博 東北大学, 歯学研究科, 教授 (60183852)
• 研究分担者: 佐藤 拓一 新潟大学, 医歯学系, 教授 (10303132) ; 鷲尾 純平 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (20400260) ; 坂本 光央 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 専任研究員 (50321766)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 口腔マイクロバイオーム / 副代謝系 / 硝酸塩代謝 / アルコール代謝 / ポリアミン代謝

研究実績の概要

代表的「副代謝系」である口腔マイクロバイオームのエタノール代謝は、アルコール飲料等に含まれるエタノールを発がん性の高いアセトアルデヒドに変換し、口腔・咽頭における発がん因子の一つと考えられている。そこで前年度に暫定的にエタノール代謝能が認められた口腔Streptococcusを用いてその代謝条件を検討した。その結果、この口腔細菌は低濃度（0.05%）から高濃度（50%）に渡る広範囲の濃度のエタノールを代謝でき、高濃度になるほどアセトアルデヒド産生が増加することが明らかになった。これらのエタノール濃度は、飲酒における口腔内エタノール濃度に相当し、実際の飲酒において口腔細菌がアセトアルデヒドを産生することを支持した。高エタノール濃度（20%～）では細菌が死滅しはじめるものの、アセトアルデヒド産生は維持・継続した。以上のことから、エタノールは飲酒程度の濃度ではアセトアルデヒドの産生基質となること、そして高濃度になってはじめて殺菌効果を表すという2面性をもつことが明らかになった。
葉物野菜に多く含まれる硝酸塩は口腔マイクロバイオームによって亜硝酸塩に代謝され、亜硝酸塩は小腸より血液循環に吸収されて全身の血管を拡張することで高血圧を予防すると考えられている。そこで前年度に暫定的に亜硝酸塩産生活性が認められたActinomycesとSchaaliaを用いてその産生条件を検討した。これらの口腔細菌は酸性環境、乳酸存在下で亜硝酸産生活性が高く、亜硝酸塩が抗菌活性をもつことを考慮すると、齲蝕発症因子に対し、拮抗的に作用しているものと考えられた。加えて、これらの口腔細菌は亜硝酸塩をさらに分解する代謝活性をもつことが明らかになり、口腔内における硝酸塩/亜硝酸塩代謝バランスに新たな視点を与えることとなった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

新型コロナウイルス感染症によって、当初、研究協力者の事情により、研究の進捗が遅れたが、最終的には、おおむね当初予定していた研究計画通りの進捗となったため。

今後の研究の推進方策

ボランティアを募り、研究倫理審査に基いてインフォームドコンセントを得たのち、口腔マイクロバイオーム（プラーク）を採取し、口腔マイクロバイオームによるエタノールからのアセトアルデヒド産生活性、さらにアセトアルデヒドの分解能を測定し、個人差を見る。試料の残りからエタノール産生能、アセトアルデヒド分解能を持つコロニーを検出し、菌種を同定する。口腔マイクロバイオームによる硝酸塩代謝活性についても並行して行い、亜硝酸産生能とともに亜硝酸塩分解能を測定し、個人差を見る。さらに、これらの活性能をもつ細菌を同定する。

研究成果

• [国際共同研究] FISABIO Foundation(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: FISABIO Foundation
• [国際共同研究] 四川大学華西口腔医学院(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 四川大学華西口腔医学院
• [国際共同研究] アイルランガ大学(インドネシア)
  • 国名: インドネシア
  • 外国機関名: アイルランガ大学
• [雑誌論文] Combined Treatment with Fluoride and Antimicrobial Peptide GH12 Efficiently Controls Caries in vitro and in vivo (2022)
  • 著者名/発表者名: Wang Y, Zeng Y, Feng Z, Li Z, Jiang X, Han S, Washio J, Takahashi N, Zhang L
  • 雑誌名: Caries Res. 巻: 56(5-6) ページ: 524-534
  • DOI: 10.1159/000528057
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Profiling of the microbiota of breast milk before and after feeding with an artificial nipple (2022)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Wakui A, Kawachi M, Maruyama S, Moriyama S, Nishikata M, Washio J, Abiko Y, Mayanagi G, Sakashita R, Tanaka K, Takahashi N, Sato T
  • 雑誌名: J Oral Biosci. 巻: 64(4) ページ: 431-436
  • DOI: 10.1016/j.job.2022.09.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Profiling of the microbiota in the remaining sports drink and orange juice in plastic bottles after direct drinking (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawachi M, Wakui A, Kaku N, Takahashi N, Maruyama S, Washio J, Abiko Y, Mayanagi G, Tanaka K, Takahashi N, Sato T
  • 雑誌名: J Oral Biosci. 巻: 64(4) ページ: 437-444
  • DOI: 10.1016/j.job.2022.08.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] All-solid-state Fluoride Ion-selective Electrode using LaF3 Single Crystal with Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) as Solid Contact Layer (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamada T, Kanda K, Yanagida Y, Mayanagi G, Washio J, Takahashi N
  • 雑誌名: Electroanalysis. 巻: 34 ページ: 1?8
  • DOI: 10.1002/elan.202200103
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development and evaluation of a chewing gum containing antimicrobial peptide GH12 for caries prevention (2022)
  • 著者名/発表者名: Jiang X, Wang Y, Li X, Feng Z, Zeng Y, Han S, Takahashi N, Zhang L
  • 雑誌名: Eur J Oral Sci. 巻: 130(5) ページ: e12887
  • DOI: 10.1111/eos.12887
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Investigation of drug resistance of caries-related streptococci to antimicrobial peptide GH12 (2022)
  • 著者名/発表者名: Li X, Wang Y, Jiang X, Zeng Y, Zhao X, Washio J, Takahashi N, Zhang L
  • 雑誌名: Front Cell Infect Microbiol. 巻: 12 ページ: 991938
  • DOI: 10.3389/fcimb.2022.991938
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Microbiota profiles on the surface of non-woven fabric masks after wearing (2022)
  • 著者名/発表者名: Maruyama S, Sano H, Wakui A, Kawachi M, Kaku N, Takahashi N, Miyazawa M, Abe T, Sato A, Washio J, Abiko Y, Mayanagi G, Tanaka K, Takahashi N, Sato T
  • 雑誌名: J Oral Biosci. 巻: 64(3) ページ: 376-379
  • DOI: 10.1016/j.job.2022.07.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantification of Porphyromonas gingivalis Bacteria in Final Trimester of Pregnant Women According to Their Oral Health Status (2022)
  • 著者名/発表者名: Roestamadji Retno I, Tedjosasongko Udijanto, Indrastie Nuraini, Diyatri Indeswati, Surboyo Meircurius DC, Sudarmo Subijanto M, Santoso Budi, Takahashi N
  • 雑誌名: Eur Journal of Gen Dent. 巻: 11(3) ページ: 201-206
  • DOI: 10.1055/s-0042-1759755
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A detection and analysis of Fusobacterium utilizing changes in the magnetic properties of magnetic nanoparticles-antibody-antigen aggregates (2022)
  • 著者名/発表者名: Yabukami S, Murayama T, Takahashi S, Ohno S, Washio J, Takahashi N
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: 58(8) ページ: 5300306
  • DOI: 10.1109/TMAG.2022.3161508
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Facile Fabrication of All-solid-state Ion-selective Electrodes by Laminating and Drop-casting for Multi-sensing (2022)
  • 著者名/発表者名: Okubo S, Ozeki Y, Yamada T, Saito K, Ishihara N, Yanagida Y, Mayanagi G, Washio J, Takahashi N
  • 雑誌名: Electrochem. 巻: 90(72022) ページ: 77001
  • DOI: 10.5796/ELECTROCHEMISTRY.22-00020
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Oral Microbiome Profiles and Inflammation in Pregnant Women Who Used Orthodontic Appliances (2022)
  • 著者名/発表者名: Kurniawan FKD, Roestamadji RI, Takahashi N, Tedjosasongko U, Narmada IB, Surboyo MDC, Diyatri I
  • 雑誌名: Dent J (Basel). 巻: 10(7) ページ: 118
  • DOI: 10.3390/dj10070118
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Importance of Nitrate Reduction for Oral Health (2022)
  • 著者名/発表者名: Rosier BT, Takahashi N, Zaura E, Krom BP, Mart?nez-Espinosa RM, van Breda SGJ, Marsh PD, Mira A
  • 雑誌名: J Dent Res. 巻: 101(8) ページ: 887-897
  • DOI: 10.1177/00220345221080982
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effectiveness of an actuator-driven pulsed water jet for removal of softened carious dentin (2022)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama-Sato Y, Nishioka T, Naganuma Y, Takahashi M, Nakagawa A, Yoda N, Sasaki K, Takahashi N, Tominaga T, Iikubo M
  • 雑誌名: Dent Mater J. 巻: 42 ページ: 527-533
  • DOI: 10.4012/dmj.2021-234
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Influence of alcohol sensitivity on bone metastases and skeletal-related events in primary operable breast cancer: A retrospective cohort study (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanda N, Tada H, Washio J, Takahashi N, Ishida T, Koseki T
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 17(6) ページ: e0269335
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0269335
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rewired Cellular Metabolic Profiles in Response to Metformin under Different Oxygen and Nutrient Conditions (2022)
  • 著者名/発表者名: Liu S, Washio J, Sato S, Abiko Y, Shinohara Y, Kobayashi Y, Otani H, Sasaki S, Wang X, Takahashi N
  • 雑誌名: Int J Mol Sci. 巻: 23(2) ページ: 989
  • DOI: 10.3390/ijms23020989
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 母乳と新生児口腔内細菌叢との関連 (2023)
  • 著者名/発表者名: 涌井杏奈，佐野拓人，河内美帆，丸山伸吾，安彦友希，鷲尾純平，高橋信博，佐藤拓一
  • 学会等名: 第12回口腔保健用機能性食品研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 飲みかけの緑茶ペットボトルの細菌について (2023)
  • 著者名/発表者名: 今井真奈美，佐藤遥菜，河内美帆，賀来ながら，涌井杏奈，高橋七瀬，宮沢美里，佐藤 彩，阿部峰士，加藤優希，岡部璃佳，成瀬悠香，佐藤奈緒，丸山伸吾，佐野拓人，樋口真由、安彦友希，鷲尾純平，高橋信博，佐藤拓一
  • 学会等名: 第12回口腔保健用機能性食品研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 緑茶カテキンの歯周病関連細菌に対する抗菌作用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 樋口真由，安彦友希，鷲尾純平，髙橋信博
  • 学会等名: 第12回口腔保健用機能性食品研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of health-related nitrite-producing bacteria and the regulatory mechanism of their nitrite production (2023)
  • 著者名/発表者名: Jumpei Washio, Kazuko Ezoe, Yuki Abiko, Tomona Otake, Dimas Prasetianto Wicaksono and Nobuhiro Takahashi
  • 学会等名: CA+inD International Symposium, 2023
  • 国際学会
• [学会発表] The creation of SHOKU-gaku (Transdisciplinary Science of Eating, Food, and Nutrition for Health and Wellbeing) and its goals: with an example of food function enhancement by the oral microbiome. (2022)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Takahashi, Jumpei Washio.
  • 学会等名: The 22nd IUNS-ICN (International Union of Nutrition Science-International Congress of Nutrition)
  • 国際学会
• [学会発表] Growth promotion factors of ECC-associated bacterium, Scardovia wiggsiae. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kameda M, Abiko Y, Washio J, Takahashi N
  • 学会等名: 2022FJMU-HKU-TU International Online Symposium on Oral Health Sciences
  • 国際学会
• [学会発表] New Challenges for Tohoku University Graduate School of Dentistry. (2022)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Takahashi
  • 学会等名: The Creation of Shoku-gaku (Transdisciplinary Science of Eating, Food, and Nutrition for Health and Wellbeing)
  • 国際学会
• [学会発表] Scardovia wiggsiae の増殖促進因子の検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 亀田 真衣，安彦 友希，鷲尾 純平，佐藤 聡子，高橋 信博
  • 学会等名: 第64回歯科基礎医学会学術大会
• [学会発表] How oral bacteria contribute to the onset of periodontitis?―Bacterial effects on the glucose metabolic activity of host cells. (2022)
  • 著者名/発表者名: Otani H，Washio J，Liu S，Sasaki S，Yamada S，Takahashi N
  • 学会等名: 第64回歯科基礎医学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 口腔細菌によるがん性物質アセトアルデヒド”の産生?飲酒や食事との関連性? (2022)
  • 著者名/発表者名: 互野亮
  • 学会等名: 令和4年度第3回『革新的食学拠点』ミーティング
  • 招待講演
• [学会発表] Effectiveness and safety of the Micro Scale Mist spray for removing oral biofilm in vitro (2022)
  • 著者名/発表者名: Hihara H, Tagaino R, Washio J, Izumita K, Koide R, Takahashi N, Sasaki K
  • 学会等名: Interface Summer Seminar 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Rewired cellular metabolic profiles in response to metformin under different oxygen and nutrient conditions (2022)
  • 著者名/発表者名: Liu S, Washio J, Sato S, Abiko Y, Shinohara Y, Kobayashi Y, Otani H, Sasaki S, Wang X, Takahashi N
  • 学会等名: Interface Summer Seminar 2022
  • 国際学会
• [学会発表] 歯科訪問診療における水質管理方策の検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 伏見 国拡, 山田 将博, 渡辺 隼, 鷲尾 純平, 高橋 信博, 江草 宏
  • 学会等名: 第79回 東北大学歯学会
• [学会発表] Oral Environmental Factors Regulated Nitrate/Nitrite Metabolism of Oral Neisseria (2022)
  • 著者名/発表者名: Jumpei Washio, Kazuko Ezoe and Nobuhiro Takahashi
  • 学会等名: 2022 International Association of Dental Research General Session ＆Exhibition Virtual Experience
  • 国際学会
• [学会発表] 飲みかけのペットボトル飲料物から検出される細菌の量・構成（第 4 報）、緑茶についての解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 宮沢美里，河内美帆，涌井杏奈，臼田紫乃，今井真奈美，坂井ふたば，佐藤遥菜，加藤優希，佐藤 彩，高橋七瀬，賀来ながら，樋口真由，鷲尾純平，安彦友希，眞柳 弦，高橋信博，佐藤拓一
  • 学会等名: 第11回口腔保健用機能性食品研究会
  • 招待講演
• [学会発表] The antimicrobial properties of green tea derived-catechins and their combined effect with fluoride on Streptococcus mutans (2022)
  • 著者名/発表者名: Han S, Washio J, Abiko Y, Zhang L, Takahashi N
  • 学会等名: 第11回口腔保健用機能性食品研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Metabolic functions of the oral microbiome: How does the oral microbiome function and contribute to our health? (2022)
  • 著者名/発表者名: Washio J, Mayanagi G, Abiko Y, Tagaino R, Dimas Prasetianto Wicaksono, Domon H, Ezoe K, Sato S, Takahashi N
  • 学会等名: International Symposium for Interface Oral Health Science 2022 (IOHS)
  • 国際学会
• [学会発表] Shoku-gaku: Transdisciplinary Science of Eating, Food, and Nutrition? Promoting lifelong health and wellbeing through right eating and right food ? (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi N
  • 学会等名: International Symposium for Interface Oral Health Science 2022 (IOHS)
  • 国際学会
• [学会発表] A novel ECC-related bacterium, Scardovia wiggsiae, has a unique carbohydrate metabolism with fluoride resistance (2022)
  • 著者名/発表者名: Kameda M, Abiko Y, Washio J, Takahashi N
  • 学会等名: International Symposium for Interface Oral Health Science 2022 (IOHS)
  • 国際学会
• [学会発表] Profiling of Microbiota in Sport-Drink and Orange Juice of Plastic Bottle After Drinking Directly From Plastic Bottles (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawachi M, Wakui A, Washio J, Abiko Y, Mayanagi G, Takahashi N, Sato T
  • 学会等名: International Symposium for Interface Oral Health Science 2022 (IOHS)
  • 国際学会
• [学会発表] Profiling of Microbiota in Liquid Baby Formula and a Baby Drink Consumed with an Artificial Nipple (2022)
  • 著者名/発表者名: Wakui A, Kawachi M, Nishikata M, Washio J, Abiko Y, Mayanagi G, Takahashi N, Sato T
  • 学会等名: International Symposium for Interface Oral Health Science 2022 (IOHS)
  • 国際学会
• [学会発表] Bifacial aspects of ethanol: antibacterial effect and carcinogenic effect by metabolism to acetaldehyde depend on ethanol concentration (2022)
  • 著者名/発表者名: Tagaino R, Washio J, Sasaki K, Takahashi N
  • 学会等名: International Symposium for Interface Oral Health Science 2022 (IOHS)
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of rapid increases in oxygen levels on glucose metabolism of cancer cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Shinohara Y, Washio J, Kobayashi Y, Abiko Y, Morishima H, Sasaki K, Takahashi N
  • 学会等名: International Symposium for Interface Oral Health Science 2022 (IOHS)
  • 国際学会