腸内細菌叢は歯周炎が糖尿病予備軍に与える影響を媒介する可能性がある

Gut Microbiota May Mediate the Influence of Periodontitis on Prediabetes.

• L Li
• J Bao
• Y Chang
• M Wang
• B Chen
• F Yan

抄録

歯周炎が糖尿病と関連していることを示す証拠が増えています。しかし、その因果関係はまだ解明されていません。最近の研究では、歯周炎が糖尿病の発症に重要な役割を果たしている腸内細菌叢と関連している可能性が報告されています。そこで、我々は、歯周炎と糖尿病の関連性を腸内細菌叢が仲介しているのではないかと考えた。歯周炎は結紮によって誘発された。血糖値の恒常性は、空腹時血糖値（FBG）、血清グリコシル化ヘモグロビン（HbA1c）、腹腔内ブドウ糖負荷試験により評価した。歯周破壊の評価には，マイクロコンピュータ断層撮影とヘマトキシリン・エオジン染色を用いた。腸内細菌叢は，16SリボソームRNA遺伝子配列解析とバイオインフォマティクスを用いて解析した。血清エンドトキシン、インターロイキン（IL）6、腫瘍壊死因子α（TNF-α）、IL-1βを測定し、全身の炎症負荷を評価した。その結果、FBG、HbA1c、耐糖能異常のレベルは、歯周炎（PD）群の方が対照（Con）群よりも高かった（< 0.05）。歯周炎が解消されると、FBGは有意に低下した（<0.05）。PD群の腸内細菌叢では、酪酸産生菌が減少しており、血清HbA1cとの負の相関が認められた（< 0.05）。その後、抗生物質を用いて腸内細菌叢を枯渇させたり、コホートを用いて移植したりした。PD群と比較して、歯周炎の腸内細菌叢を枯渇させたマウス（PD + Abx）では、HbA1cと耐糖能異常のレベルが低下し（< 0.05）、血清中のエンドトキシンとIL-6のレベルも低下した（< 0.05）。PD + Abx群のIL-6、TNF-α、IL-1βの血清レベルはCon群よりも高かった（< 0.05）。抗生物質は歯周病菌に限られた影響を及ぼした。PDマウスを健康なマウスと同居させると、FBGとHbA1cの上昇が有意に回復し（< 0.05）、前述の酪酸産生能も回復した（< 0.05）。このように、本研究の制限内で、我々のデータは、歯周炎が糖尿病に及ぼす影響を腸内細菌叢が仲介している可能性を示している。

Mounting evidence has shown that periodontitis is associated with diabetes. However, a causal relationship remains to be determined. Recent studies reported that periodontitis may be associated with gut microbiota, which plays an important role in the development of diabetes. Therefore, we hypothesized that gut microbiota might mediate the link between periodontitis and diabetes. Periodontitis was induced by ligatures. Glycemic homeostasis was evaluated through fasting blood glucose (FBG), serum glycosylated hemoglobin (HbA1c), and intraperitoneal glucose tolerance test. Micro-computed tomography and hematoxylin and eosin staining were used to evaluate periodontal destruction. The gut microbiota was analyzed using 16S ribosomal RNA gene sequencing and bioinformatics. Serum endotoxin, interleukin (IL) 6, tumor necrosis factor α (TNF-α), and IL-1β were measured to evaluate the systemic inflammation burden. We found that the levels of FBG, HbA1c, and glucose intolerance were higher in the periodontitis (PD) group than in the control (Con) group ( < 0.05). When periodontitis was eliminated, the FBG significantly decreased ( < 0.05). Several butyrate-producing bacteria were decreased in the gut microbiota of the PD group, including , , , and ( < 0.05), which were negatively correlated with serum HbA1c ( < 0.05). Subsequently, the gut microbiota was depleted using antibiotics or transplanted through cohousing. Compared with the PD group, the levels of HbA1c and glucose intolerance were decreased in the gut microbiota-depleted mice with periodontitis (PD + Abx) ( < 0.05), as well as the serum levels of endotoxin and IL-6 ( < 0.05). The serum levels of IL-6, TNF-α, and IL-1β in the PD + Abx group were higher than those of the Con group ( < 0.05). Antibiotics exerted a limited impact on the periodontal microbiota. When the PD mice were cohoused with healthy ones, the elevated FBG and HbA1c significantly recovered ( < 0.05), as well as the aforementioned butyrate producers ( < 0.05). Thus, within the limitations of this study, our data indicated that the gut microbiota may mediate the influence of periodontitis on prediabetes.