う蝕に関連した小児の口腔マイクロバイオームの調査：系統的研究

Investigation of the oral microbiome of children associated with dental caries: A systematic study.

抄録

目的:

本研究の目的は、小児のう蝕（DC）に関連するマイクロバイオームの異常とメタボロームシフトの変動を調査することである。

OBJECTIVE: The present study aims to investigate the variations in dental caries (DC) related microbiome abnormality and metabolomics shift in children.

デザイン:

対象は、健常対照群（C）と高度のう蝕罹患群（DC）の2群に分けた。唾液サンプルを採取し、口腔微生物叢の分類学的および機能的特徴付けに使用した。

DESIGN: The patients were divided into two groups healthy control (C) and highly affected DC children based on inclusion and exclusion criteria. Saliva samples were collected and used for the taxonomic and functional characterization of oral microbiota.

結果:

メタトランスクリプトミクス解析により、C群とDC群における口腔内細菌叢の変化と構成が明らかになった。C群では、ファーミキューテス属、放線菌、バクテロイデーテス属が相対的に多かった。一方、DC群の微生物組成はかなり変化しており、プロテオバクテリア（25％）、フソバクテリア（15％）、シアノバクテリア（8％）の存在量が増加し、ファーミキューテス（10％）とバクテロイデーテス（23％）の存在量が減少していた。門の組成の変化は、糖（フルクトース、ソルボース、リボース、アロース、マンノースなど）やアミノ酸（アルギニン、リジン、トリプトファン、プロリンなど）のいくつかの代謝物と正負の相関があった。さらに、C群と比較して、DC群の代謝シフトは異なり、特定のトリカルボン酸サイクル中間体レベルが増加し、脂肪酸が減少した。このような変化は、口腔病原体の増殖を促進し、DCの発生に寄与する可能性がある。

RESULTS: Metatranscriptomics analysis revealed the alterations and composition of oral microbiota in the C and DC groups. Relative abundance in the C group was associated with Firmicutes, Actinobacteria, and Bacteroidetes. Whereas, the microbial composition in the DC group was found to be considerably altered with increases in the abundance of the Proteobacteria (25%), Fusobacteria (15%), and Cyanobacteria (8%) while decreases in the abundance of Firmicutes (10%) and Bacteroidetes (23%). Alterations in the phylum composition were positively and negatively correlated with several metabolites of sugars (such as fructose, sorbose, ribose, allose, and mannose) and amino acids (such as arginine, lysine, tryptophan, and proline). Moreover, in comparison with the C group, the metabolic shift of the DC group was different with an increase in certain tricarboxylic acid cycle intermediates levels, and a decrease in fatty acid. Such alterations can enhance the growth of oral pathogens and contribute to DC development.

結論:

本研究の結果は、アクチノバシラス、フソバクテリウム、シャトルワシアの存在量の変化が、小児におけるDCのバイオマーカーとして機能することを示唆している。

CONCLUSIONS: The findings of this study suggest that an altered abundance of Actinobacillus, Fusobacterium, and Shuttleworthia can serve as biomarkers of DC in children.