最 近 の ト ピ ッ ク ス

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最 近 の ト ピ ッ ク ス

歯周ポケットから分離される酪酸産生性糖非分解性嫌気性グラム陽性桿菌のアルギニンを中心としたアミノ酸代謝
Degradation of arginine and otheramino acids by butyrate-producing
asaccharolytic anaerobic Grampositive rods in periodontal pockets
新潟大学・医歯学系・口腔生命科学系列 ,口腔環境・感染防御学分野

いる11）。E. infirmum は Cheeseman らが 1996 年に報告している4）。E. sulci, Fi. alocis は当初 1985 年に Cato らがFusobacterium 属の新菌種として報告し3），Jarava らが1999 年に 16SrRNA Gene の検討から現在のグラム陽性桿菌に移行した6）。E. saphenum は筆者らが 1993 年に報告した新菌種である18）。以上のように，酪酸を産生す
る AAGPR は多数存在し，酪酸というひとつの病原因子を考えても，通説とは異なり，グラム陽性桿菌も疾患に関与していることが明らかである。
歯周ポケット内の環境は，浸出液としての血清あるいは白血球や細菌由来のタンパク質分解酵素による歯周組悦郎

織の炎症，破壊によるタンパク質，ペプチド，アミノ酸

Oral Ecology in Health and Infection, Niigata Universityが供給される。いわば糖分解性というよりも糖非分解性

Graduate School of Medical and Dental Sciencesの環境下にある。そのため，歯周ポケット内に多く存在

Hiroyuki Uematsu and Etsuro Hoshino

する糖非分解性の AAGPR が歯周ポケット内での重要上松弘幸，星野な生態学的役割を果たしていることが期待されるが，生化学的な代謝については殆ど知られていない。

【はじめに】【酪酸産生基質の比較】
歯周疾患における細菌性の病原性は種々研究されていPrevotella loescheii のように糖を分解す細菌種で酪酸る。近年，歯周ポケット内に存在する細菌が産生する酪酸（butyrate）が問題視され，研究されてきている。酪を産生する場合はピルビン酸経由あることが推測され，酸は実際，歯周ポケットから検出される2）においのする

Porpyromonas gingivalis は Glu-Glu（グルタミン酸ジペ有機酸である。この酪酸に，病原性のあることが指摘プチド）を取り込み菌体内で代謝して酪酸を産生するこされているが14），特に，ヒト歯肉繊維芽細胞の増殖抑制とがわかっている13）。Fusobacterium nucleatum などは，やタンパク質合成を抑制すること7），ヒトの内皮細胞のリジンから 3-keto-5-aminohexanoate

増殖を抑制すること

12，15），ヒト及びマウス T,B 細胞にアポトーシス8-10）を誘導することが報告されている。この

pathway により酢酸と酪酸が産生される経路がわかっているが1），他のアミノ酸については報告がない。
我々の検索では，酪酸産生性 AAGPRs は 3 つのグルーような酪酸を産生する歯周ポケット内の細菌種としては

Fusobacterium, Prevotella, Porphyromonas gingivalis

プに分けられた19）。

といったグラム陰性の桿菌が考えられてきた。

アルギニンとリジンを利用：E. nodatum 17），E. minutum

ところが筆者らの検索によれば歯周ポケット内には酪酸を産生する糖非分解嫌気性グラム陽性桿

アルギニンのみを利用：Fi. alocis
リジンのみを利用 : E. infirmum, E. sulci, E. saphenum

菌（Asaccharolytic Anaerobic Gram-positive Rods:AAGPRs）が多数存在する16）。これらの細菌種は人工培すなわち E. nodatum, E. minutum はアルギニン，リ地での増殖が極めて悪く，厳密な嫌気的培養や増殖因子ジンによって増殖が促進し，洗菌ではアルギニンからの研究などによりその存在が明らかになってきている。

は酪酸（butyrate）と，リジンからは酢酸（acetate）と酪

これらの細菌種は歯周ポケット内で多数を占めることか酸が検出され，他のアミノ酸は代謝されなかった。Fi.

ら，歯周ポケットから組織内に進入する際，酪酸が病

alocis はアルギニンのみで増殖が促進し，洗菌ではアル原因子として作用すると推測される。それらの細菌種

ギニンから酪酸が産生された。他のアミノ酸は代謝さは Eubacterium nodatum, E. minutum, E. infirmum, E.

れなかった。E. infirmum, E. sulci, E. saphenum ではリsulci, E. saphenum, Filifactor alocis である。E, nodatum
は 1980 年 に Moore ら が 報 告 し た 細 菌 種 で あ る5）。E.
minutum は我々の研究室のポコらが 1996 年に報告してジンのみで増殖が促進し，洗菌ではリジンから酢酸と酪酸が産生された。他のアミノ酸は代謝されなかった。
（Table 洗菌代謝の結果）− 55 −

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新潟歯学会誌35（1）：2005

アルギニンとリジンはトリプシン分解物の C 末端のアミノ酸で歯周ポケットでペプチド分解物として供給されている。

E. minutum は洗菌による代謝で中間代謝産物と思われる，シトルリン，オルニチンが検出され，arginine
deiminase pathway による代謝が考えれ事実酵素活性が検出された。またオルニチンから酪酸が産生されていることがわかった。
一方 Fi. alocis は中間代謝産物としてのシトルリンが検出されず，酵素活性でも直接オルニチンまで代謝されていた。またオルニチン添加で増殖が促進され酪酸が産生されることから，オルニチンが酪酸に代謝される過程でエネルギーを獲得しており，アルギニンの全く新しい代謝経路が存在すると思われた（図参照）。リジン代謝については今後の課題である。

【まとめ】
以上のように酪酸を産生する糖非分解性グラム陽性桿菌が，多数歯周ポケットに存在すること。そして酪酸
Proposed pathway of arginine to ornithine. in E.
), and in Fi. alocis (). 1:
arginine deiminase; 2: ornithine carbamoyltranseferase; 3:carbamate kinase; 4: Enzymatic conversion of arginine toornithine and ammonia.

産生の栄養気質として，トリプシン分解産物の C 末端

図 .のアルギニンとリジンを利用していることがわかってきminutum and E. nodatum (た。よって酪酸産生という病原性ひとつとっても，従来のグラム陰性桿菌のみでなく，AAGPR を中心とした，グラム陽性桿菌の重要性がクローズアップされてきた。

Table
Amino acid utilization of washed microorganisms of AAGPR.
Substratea
Arginine
Organismsb

AAGPRT

Eubacterium minutum ATCC700079
TFilifactor alocis ATCC35896
Eubacterium inrmum NCTC12940T
T

Eubacterium sulci ATCC35585

Eubacterium saphenum ATCC49989

T

LysineMetabolic products (mM)
Acetatec

Butyrate

AcetateButyrate

9.5

̶

1.2

7.4

7.9

15.8

̶

0.4

̶

̶

6.8

̶

̶

0.7

0.7

6.5

̶

̶

5.0

2.8

22.8

̶

̶

1.1

1.1

aThe concentration of each amino acid was 10 mM.
From the other amino acids, no metabolic products were detected.
b
Cell concentration (mg/mL) in the reaction mixture.
cNot detected (< 0.05 mM).

− 56 −上松弘幸57

ほか

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