2020.7

No.

65

う蝕病原性細菌が脳血管疾患に及ぼす影響の追究
大阪大学大学院歯学研究科

口腔分子感染制御学講座（小児歯科学教室）

野村良太、仲野和彦

口腔には 700 種類もの細菌が存在しており、大腸と並んで人体において最も多くの細菌種が生息する。
抜歯や歯石除去などの観血的な歯科処置や日常生活におけるブラッシングにより、口腔細菌は血液中に侵入することが知られている 1）。また、重度う蝕で歯冠が崩壊して歯髄腔と称される歯髄（神経）と毛細血管に富む組織が露出した場合や、重度の歯周炎で歯周ポケット内に潰瘍が生じた場合においても、持続的な菌血症が誘発されると考えられている 1）。健常者では、血液中の口腔細菌は免疫系によりすみやかに排除されるため問題が生じることは稀であるが、何らかの基礎疾患を有する患者では、血液中に侵入した口腔細菌が全身疾患に関わることがある。
口腔常在菌のうち、Streptococcus mutans はう蝕の主要な原因細菌として知られている。S. mutans は砂糖を代謝して粘着性のグルカンと呼ばれる多糖を作り出し歯面に強固に付着するとともに、酸を産生して歯質を脱灰することによりう蝕を誘発する。2004 年に、S. mutans の菌体表層に発現する分子量約 120

kDa のコラーゲン結合タンパク（Collagen-binding protein; CBP）である Cnm の詳細が明らかにされた 2）。その後、2012 年には Cnm
血管内皮細胞と相同性を有するもう一つのCBP として Cbm が同定された 3）。
こ れ ら の CBP 陽 性 の S. mutans

核は、各種コラーゲンへの高い結合能を有し、コラーゲンに富む歯髄細胞や血管内皮細胞に対して高い付着能を示す 4）5）（図 1）。

Cnm 陽性の S. mutans は、健常者の口腔から約 10〜20％の頻度で検 出 さ れ 1）、Cbm は 約 2 ％ の 頻度で検出される 3）。

10µmS. mutans

図 2．血管内皮細胞に付着する CBP 陽性 S. mutans（共焦点レーザー顕微鏡像）

S. mutans をはじめとする口腔レンサ球菌種は、古くから感染性心内膜炎の起炎菌であることが知られている 1）。これまでに、CBP 陽性の S. mutans が感染性心内膜炎発症に対して高リスク株であることを様々な角度から分析してきた。動物実験では、ラットの頸動脈からカテーテルを挿入して大動脈弁に傷害を与えた後に S. mutans を頸静脈投与すると、CBP 陽性 S. mutans を感染させたラットでは大動脈弁に菌塊形成が生じることを明らかにした 6）。また、感染性心内膜炎の診断のもとに心臓弁置換術を施行された患者を対象とした研究では、PCR 法により S. mutans に陽性反応を示した心臓弁検体のほとんどがCBP をコードする遺伝子に対して陽性反応を示した 4）。
感染性心内膜炎では中枢神経合併症が高頻度に認められる 1）。そこで我々は、CBP 陽性 S. mutans が脳血管疾患に及ぼす影響に着目して、ヒトを対象とした疫学的研究を行ってきた。脳出血の治療中もしくは治療後の患者のうち口腔内から S. mutans の存在が確認された 41 名の対象では、CBP 陽性 S. mutans が20 名（48.8%）の割合で検出され、本菌が存在することにより脳出血のリスクが 4〜5 倍上昇することを突き止めた（図 2）7）。その後、脳血管疾患患者 429 名を対象とした検討から、CBP 陽性 S. mutans は脳出血患者だけでなく心原性脳塞栓症や破裂脳動脈瘤の患者の口腔からも高い頻度で検出されることを明らかにした 8）。急性脳卒中患者 99 名の脳 MRI 画像を用いた分析では、CBP 陽性 S. mutans と脳微小出血の増加との間に相関を認め 9）、70 歳以上の健常者では CBP 陽性 S. mutans を保有することにより脳微小出血を発症するリスクが約 14 倍上昇するとともに 10）、認知機能が低下することを示した。

CBP 陽性 S. mutans が脳血管疾患に関わることを検証するために、我々は Balb/c 系マウスの中大脳動脈傷害モデルを用いて、脳出血における CBP 陽性 S. mutans によ脳出血（41名）る影響を評価した 7）。このモデ

心原性脳塞栓症（22名）

ルでは、マウスの中大脳動脈を非心原性脳梗塞（90名）露出させて光照射を行い、頸静破裂脳動脈瘤（23名）

脈から投与された光増感剤から発生した活性酸素により軽度の脳 出 血 を 誘 発 さ せ た。そ の 後、

CBP 陽性 S. mutans を頸静脈から投与して 24 時間後に摘出した脳未破裂脳動脈瘤（55名）
健常者・微小脳出血あり（73名）
健常者・微小脳出血なし（206名）
0

組織の観察を行うと、中大脳動脈を傷害させた側に生じた脳出血の著しい悪化が認められた。

20406080

CBP 陽性 S. mutans の検出率 (%)
文献 7、8、10 をもとにグラフを作成

図 2．CBP 陽性 S. mutans と脳血管疾患の関連性

この脳出血は、傷害部位で露出した脳血管内皮のコラーゲン線維に CBP 陽性 S. mutans が付着することにより、同部への血小板の凝集が阻害され出血が延長した結果生じるものと考えられている。
前述のマウスを用いた脳出血モデルは、手技に熟練を要し結果にばらつきが生じやすい上に分析可能な数に限界があることから、現在は脳卒中易発症高血圧ラット（SHRSP/Izm）を用いた研究に従事している。これまでの検討から、CBP 陽性 S. mutans を投与した SHRSP/Izm では、脳出血面積の増加に加えて四肢の屈曲、前肢の運動機能や姿勢反射などの神経学的な異常が認められた 7）。供試菌の投与は、

SHRSP/Izm の尾静脈から行うことにより、抜歯などの侵襲的な歯科処置において一過性に多量の菌が血液中に侵入する場合を想定してきた。今後の展開としては、当研究室で開発し長年にわたり維持してきた「ラットう蝕誘発モデル」

う蝕なしを SHRSP/Izm に 応 用 す る 計 画

重度う蝕を立てている（図 3）。この研究で は、SHRSP/Izm の 口 腔 内 にCBP 陽 性 S. mutans を 投 与 し た
後、スクロースを摂取させながら長期的に飼育することで歯髄まで及ぶ重度う蝕を誘発させ、日常において少量ではあるが持続的に菌が血液中に侵入する状態を再現する予定である。今後

図 3．ラットの顎骨に生じたう蝕（矢印）の SHRSP/Izm を用いた研究成果をもとに、口腔の健康が脳血管疾患の予防に有効であることを示していきたいと考えている。
参

1. Nakatani S, et al. Circ J. 2019,83: 1767-1809.
2. Sato Y, et al. J Dent Res. 2004,83: 534-539.
3. Nomura R, et al. Mol Oral Microbiol. 2012,27: 308-323.
4. Nomura R, et al. Oral Dis. 2013,19: 387-393.
5. Nomura R, et al. PLoS One. 2016,11: e0159613.

考文献

6. Nomura R, et al. Infect Immun. 2014,82: 5223-5234.
7. Nakano K, et al. Nat Commun. 2011,2: 485.
8. Inenaga C, et al. World Neurosurgery. 2018,113: 77-81.
9. Tonomura S, et al. Sci Rep. 2016,6: 20074.
10. Watanabe I, et al. Sci Rep. 2016,6: 38561.

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