2 型糖尿病における歯周炎と関連する歯肉縁下マイクロバイオーム

The subgingival microbiome associated with periodontitis in type 2 diabetes mellitus.

抄録

2型糖尿病（T2DM）は全身性疾患であり、患者は歯周炎を含む他の炎症性疾患に罹患しやすくなる。歯周炎発症のキープレイヤーである歯肉縁下のマイクロバイオームは、T2DM患者において十分に特徴付けられていない。そこで、T2DM患者（15名）と非糖尿病患者（16名）を対象に、歯肉縁下マイクロバイオームの経時的解析を行った。メタゲノムショットガンシーケンスを用いて、健康な歯周状態、歯周炎状態、治療後の治癒状態におけるマイクロバイオームを調査した。その結果，歯周炎状態では，健康な状態からの歯肉縁下のマイクロバイオームの変化は，T2DMではNDと比較して小さいが，疾患の臨床的徴候は両者で類似していることが判明した．さらに、T2DMでは歯周炎状態だけでなく、健康な状態でも病原性の高い菌種が相対的に多く存在し、歯周炎への進行リスクが高いことが示唆された。さらに、歯肉縁下のマイクロバイオームの機能的可能性を検討し、臨床状態と関連する微生物マーカー遺伝子群を同定した。これらの遺伝子は21のパスウェイに有意に濃縮されており、そのうちのいくつかは歯周炎と関連し、いくつかはT2DMと歯周炎を関連づける可能性があることがわかった。本研究は、T2DMの歯周炎に関連する歯肉縁下マイクロバイオームの縦断的変化を明らかにし、T2DM患者は、宿主の代謝および免疫調節の障害に起因する、歯肉縁下マイクロバイオームのディスバイオシスへの移行をより受けやすいことを示唆している。

Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is a systemic disease, predisposing patients to other inflammatory conditions including periodontitis. The subgingival microbiome, a key player in periodontitis pathogenesis, is not well characterized in T2DM population. To better understand whether the subgingival microbiome is different between T2DM and systemically healthy, nondiabetic (ND) subjects, we performed a longitudinal analysis of the subgingival microbiome in T2DM patients (n = 15) compared with ND subjects (n = 16). Using metagenomic shotgun sequencing, we investigated the microbiome in the healthy periodontal state, periodontitis state, and resolved state after treatment. We found that in the periodontitis state, the shift in the subgingival microbiome from the healthy state was less prominent in T2DM compared with ND subjects, yet the clinical signs of disease were similar for both. Furthermore, we revealed highly correlated presence of pathogenic species in relative abundance not only in the periodontitis state, but also in the healthy state in T2DM, suggesting an elevated risk of progression to periodontitis in this cohort. We further investigated the functional potentials of the subgingival microbiome and identified a set of microbial marker genes associated with the clinical states. These genes were significantly enriched in 21 pathways, some of which are associated with periodontitis and some potentially link T2DM and periodontitis. This study identified the longitudinal changes of the subgingival microbiome associated with periodontitis in T2DM and suggests that T2DM patients are more susceptible to shifts in the subgingival microbiome toward dysbiosis, potentially due to impaired host metabolic and immune regulation.