Streptococcus mutans に対する trans-cinnamaldehyde とフッ化物およびクロルヘキシジンの相乗効果

Combinatorial effects of trans-cinnamaldehyde with fluoride and chlorhexidine on Streptococcus mutans.

抄録

研究目的:

本研究の目的は、Streptococcus mutans に対する trans-cinnamaldehyde (TC) の効果とクロルヘキシジン (CHX) およびフッ化物との相乗効果について検討することである。

AIMS: The aim of this study was to investigate the effects of trans-cinnamaldehyde (TC) and its synergistic activity with chlorhexidine (CHX) and fluoride against Streptococcus mutans.

方法および結果:

Streptococcus mutans UA159をTC単独およびCHXやフッ化ナトリウムとの併用で処理した。相乗効果のプロファイルは、Zero Interaction Potencyモデルを用いて分析した。TCはCHXと強い相乗効果（相乗スコア21～697）を示したが，フッ化物とは相加効果（相乗スコア5～298）を示した。S. mutansの酸産生（解糖系pH低下）とバイオフィルム形成，およびマクロファージにおける一酸化窒素産生について，TCおよびその組み合わせで試験した．TCはスクロース依存的なバイオフィルム形成とS. mutansの酸産生を有意に抑制した。その結果，TCは代謝，クオラムセンシング，バクテリオシンの発現，ストレス耐性およびバイオフィルム形成に関連する遺伝子を阻害することにより作用することが明らかとなった．

METHODS AND RESULTS: Streptococcus mutans UA159 was treated with TC alone and in combination with CHX or sodium fluoride. The synergy profile was analysed using the Zero Interaction Potency model. TC showed strong synergism (synergy score of 21·697) with CHX, but additive effect (synergy score of 5·298) with fluoride. TC and the combinations were tested for acid production (glycolytic pH drop) and biofilm formation by S. mutans, and nitric oxide production in macrophages. TC significantly inhibited sucrose-dependent biofilm formation and acid production by S. mutans. Mechanistic studies were carried out by qRT-PCR-based transcriptomic studies which showed that TC acts by impairing genes related to metabolism, quorum sensing, bacteriocin expression, stress tolerance and biofilm formation.

結論:

trans-Cinnamaldehyde は CHX およびフッ化ナトリウムの S. mutans バイオフィルムおよび病原性抑制作用を複数の機序で増強した．本研究は、TCを抗う蝕剤として開発する可能性について、重要な新しい光を当てた。

CONCLUSIONS: trans-Cinnamaldehyde potentiates CHX and sodium fluoride in inhibiting S. mutans biofilms and virulence through multiple mechanisms. This study sheds significant new light on the potential to develop TC as an anti-caries treatment.

本研究の意義と影響:

口腔疾患は、米国外科医総長による口腔保健に関する報告書において「静かな疫病」と分類されました。20年後の現在でも、世界では40億人以上がう蝕の影響を受けており、生活の質に大きな影響を及ぼしています。う蝕に対抗するための新規化合物や戦略の開発が急務となっています。本研究では、TCが複数のパスウェイをダウンレギュレートし、CHXとフッ化物の効果を増強して、S. mutansのバイオフィルムと病原性を抑制することを証明した。本研究は、TCとCHXやフッ化物との併用によるう蝕阻止の新たな治療法としての可能性に大きな光を当てた。

SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: Oral diseases were classified as a 'silent epidemic' in the US Surgeon General's Report on Oral Health. Two decades later, >4 billion people are still affected worldwide by caries, having significant effects on the quality of life. There is an urgent need to develop novel compounds and strategies to combat dental caries. Here, we prove that TC downregulates multiple pathways and potentiates the CHX and fluoride to prevent S. mutans biofilms and virulence. This study sheds significant new light on the potential to develop TC in combination with CHX or fluoride as novel treatments to arrest dental caries.