フッ素環境下における拮抗的二種バイオフィルム内のフッ素耐性の影響

Influence of Fluoride-Resistant Within Antagonistic Dual-Species Biofilms Under Fluoride .

抄録

極めて有効な齲蝕予防剤であるフッ化物の普及は，フッ化物耐性菌（Fluoride-Resistant）などの日和見性齲蝕原性細菌の発生を誘導する．しかし，このフッ化物耐性株がフッ化物環境下での口腔内生態系ホメオスタシスに与える影響については不明である．そこで本研究では，フッ化物耐性株がフッ化物による抗う蝕効果に影響を及ぼすかどうかをバイオフィルム制御の観点からさらに明らかにするため，and（）からなる拮抗型二種バイオフィルムモデルを用いて，フッ化物耐性株がフッ化物下の二種バイオフィルム形成およびプレフォーミングバイオフィルムに与える影響について検討した．定量的リアルタイム PCR 法および蛍光ハイブリダイゼーション法により，二重種バイオフィルム内の細菌比率を調査した．バイオフィルムバイオマス，バイオフィルム構造，代謝活性の評価には，クリスタルバイオレット染色，走査型電子顕微鏡イメージング，3-（4，5-ジメチルチアゾール-2-イル）-2，5-ジフェニル-2H-テトラゾリウムブロマイドアッセイをそれぞれ使用した．バイオフィルムの酸性質は，乳酸とpHの測定値を用いて決定した．バイオフィルムのEPS産生については，アントロン法およびエクソポリサッカライド（EPS）染色を用いて検討した．その結果，フッ化物環境下での2種バイオフィルム形成において，フッ化物耐性菌が圧倒的な優位性を占め，バイオフィルム生物量，バイオフィルム構造，代謝活性（0.275 g/Lフッ化ナトリウム［NaF］を除く），EPS生産，酸性質形成が強いことが明らかとなった．しかし，形成前のバイオフィルムでは，フッ化物耐性菌のバイオフィルム形成に対する優位性は十分に発揮されなかった．したがって，フッ化物耐性は，拮抗的な二種バイオフィルム形成に対するフッ化物の抗齲蝕効果に影響を及ぼす可能性がある一方で，バイオフィルム制御の観点から，形成前のバイオフィルムでは大きく割り引かれることが示唆された．

The widespread application of fluoride, an extremely effective caries prevention agent, induces the generation of fluoride-resistant strains of opportunistic cariogenic bacteria such as fluoride-resistant (). However, the influence of this fluoride-resistant strain on oral microecological homeostasis under fluoride remains unknown. In this study, an antagonistic dual-species biofilm model composed of and () was used to investigate the influence of fluoride-resistant on dual-species biofilm formation and pre-formed biofilms under fluoride to further elucidate whether fluoride-resistant strains would influence the anti-caries effect of fluoride from the point of biofilm control. The ratio of bacteria within dual-species biofilms was investigated using quantitative real-time PCR and fluorescence hybridization. Cristal violet staining, scanning electron microscopy imaging, and 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide assay were used to evaluate biofilm biomass, biofilm structure, and metabolic activity, respectively. Biofilm acidogenicity was determined using lactic acid and pH measurements. The anthrone method and exopolysaccharide (EPS) staining were used to study the EPS production of biofilms. We found that, in biofilm formation, fluoride-resistant occupied an overwhelming advantage in dual-species biofilms under fluoride, thus showing more biofilm biomass, more robust biofilm structure, and stronger metabolic activity (except for 0.275 g/L sodium fluoride [NaF]), EPS production, and acidogenicity within dual-species biofilms. However, in pre-formed biofilms, the advantage of fluoride-resistant could not be fully highlighted for biofilm formation. Therefore, fluoride-resistant could influence the anti-caries effect of fluoride on antagonistic dual-species biofilm formation while being heavily discounted in pre-formed biofilms from the perspective of biofilm control.