歯科用ユニット水ライン汚染における微生物叢多様性の評価

Assessment of microbiota diversity in dental unit waterline contamination.

抄録

背景:

歯科用ユニットウォーターライン（DUWL）は、ハンドピース、エア／ウォーターシリンジ、および洗口用水出口に水を供給する。DUWLの汚染は、使用環境および公衆衛生に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、さまざまな歯科診療科のDUWLにおける細菌濃度および微生物組成を明らかにすることが重要である。

BACKGROUND: Dental unit waterlines (DUWLs) provide water for handpieces, air/water syringes, and mouth-rinse water outlets. DUWL contamination can negatively affect the operating environment and public health. Therefore, it is important to elucidate the bacterial concentrations and microbial composition in the DUWLs from different dental specialties.

方法:

歯科病院の60台の歯科用チェアユニット（DCU）から5mLの歯科用飲料水350検体（高速ハンドピース、エア/ウォーターシリンジ、洗口水出口）を採取し、培養法により細菌濃度を測定した。一方、DUWLにおける微生物の多様性と群集構造を調査するために、同じ60のDCUから採取された60の250mLのエア/ウォーターシリンジ水サンプルからの17の高品質DNAを、16S rDNAハイスループットシークエンシングを用いて解析した。

METHODS: We collected 350 5-mL dental water samples (from high-speed handpieces, air/water syringes, and mouth-rinse water outlets) from 60 dental chair units (DCUs) at a dental hospital to determine the bacterial concentrations by culture methods. Meanwhile, to investigate the diversity and community structure of microbe in the DUWLs, 17 high-quality DNA from 60 250-mL air/water syringe water samples, which were collected from the same 60 DCUs, were analyzed using 16S rDNA high-throughput sequencing.

結果:

細菌濃度の中央値は166（31.5、672.5）CFU/mL、範囲は0～3,816,000CFU/mLであった。細菌濃度が100 CFU/mL未満であったのは、水サンプルの42.6%のみであった。Kruskal-Wallis検定により、3つの歯科専門分野から採取された水サンプルは、細菌濃度が有意に異なることが明らかになった（= 27.441, < 0.01）。ハイスループットシークエンシングの結果、歯周病科と他の2つの歯科診療科の間で細菌群集構造に有意差が認められた。3つの歯科診療科のサンプルでは、508 OTUが検出され、それぞれ歯周病科、歯内療法科、補綴歯科診療科に固有の160、182、176 OTUであった。線形判別分析（LDA）の効果量（LEfSe）は、Hydrocarboniphaga、Zoogloea、Aquabacterium、Hydrogenophagaが歯周病専門科で濃縮され、Acinetobacter、Geothrix、Desulfovibrioが補綴専門科で濃縮され、Alistipes、Clostridium XIVa、Serratiaが歯内療法専門科で濃縮されることを示唆した。DUWLには、相対存在量が1％を超えるヒト病原性の可能性のある7属（Pseudomonas、Acinetobacter、Sphingomonas、Ochrobactrum、Rhizobium、Brevundimonas、Methylobacterium）も検出された。

RESULTS: The median bacterial concentration was 166 (31.5, 672.5) CFU/mL and the range was 0-3,816,000 CFU/mL. Only 42.6% of the water samples had bacterial concentrations below 100 CFU/mL. The Kruskal-Wallis -test revealed that the water samples from three dental specialties had significantly different bacterial concentrations ( = 27.441, < 0.01). High-throughput sequencing results showed significant differences in bacterial community structure between periodontics and the other two dental specialties. In the samples from three dental specialties, 508 OTUs were detected, with 160, 182 and 176 OTUs unique to the periodontics, endodontics and prosthodontics specialties, respectively. Linear discriminant analysis (LDA) effect size (LEfSe) suggested that Hydrocarboniphaga, Zoogloea, Aquabacterium, and Hydrogenophaga were enriched in the periodontics specialty; Acinetobacter, Geothrix, and Desulfovibrio were enriched in the prosthodontics specialty; and Alistipes, Clostridium XIVa, and Serratia were enriched in the endodontics specialty. Seven potentially human-pathogenic genera (Pseudomonas, Acinetobacter, Sphingomonas, Ochrobactrum, Rhizobium, Brevundimonas, and Methylobacterium) with relative abundance exceeding 1% were also detected in the DUWLs.

結論:

細菌濃度および微生物組成は歯科診療科の違いにより影響を受けるため、異なる歯科診療科におけるDUWL汚染を制御するためには、有効な消毒プロトコルを使用すべきである。

CONCLUSIONS: The bacterial concentrations and microbial composition were influenced by different dental specialties, so a validated disinfection protocol should be used to control DUWL contamination in different dental specialties.