プロバイオティクス・バクテリオシンであるナイシンは、歯周病によって引き起こされる脳内マイクロバイオーム異常症とアルツハイマー病様神経炎症を緩和する

Nisin a probiotic bacteriocin mitigates brain microbiome dysbiosis and Alzheimer's disease-like neuroinflammation triggered by periodontal disease.

抄録

はじめに:

歯周炎に関連した口腔内微生物のディスバイオーシスは、アルツハイマー病（AD）の神経炎症および脳アミロイド産生に寄与すると考えられている。プロバイオティクスは歯周炎/口腔内細菌異常症を調節することができるため、本研究ではプロバイオティクス/抗生物質であるナイシンが歯周炎によって引き起こされる脳病理を調節する効果を検討した。

INTRODUCTION: Periodontitis-related oral microbial dysbiosis is thought to contribute to Alzheimer's disease (AD) neuroinflammation and brain amyloid production. Since probiotics can modulate periodontitis/oral dysbiosis, this study examined the effects of a probiotic/lantibiotic, nisin, in modulating brain pathology triggered by periodontitis.

方法:

歯周病モデルマウスを用いて、歯周病が脳内マイクロバイオーム異常、神経炎症、アルツハイマー病関連変化に及ぼす影響、およびナイシンの治療可能性を評価した。

METHODS: A polymicrobial mouse model of periodontal disease was used to evaluate the effects of this disease on brain microbiome dysbiosis, neuroinflammation, Alzheimer's-related changes, and nisin's therapeutic potential in this context.

結果:

16SシークエンシングおよびリアルタイムPCRのデータから、ナイシン処理により脳内マイクロバイオームの組成、多様性、群集構造の変化が緩和され、歯周病によって誘導された脳内の歯周病菌DNAレベルが減少することが明らかになった。また、歯周病菌感染により上昇した脳内炎症性サイトカイン（Interleukin-1β/IL-1 β、Interleukin 6/IL-6、Tumor Necrosis Factor α/TNF-α）のmRNA発現をナイシン処理により有意に低下させた。また，アミロイドβ42（Aβ42），総タウ，タウ（pS199）濃度（445.69±120.03，1420.85±331.40，137.20±36.01）は、それぞれ対照群（193.01±31.82、384.27±363.93、6.09±10.85）と比較して感染群で有意に高かった。ナイシン処理により、感染群の脳におけるAβ42（261.80±52.50）、総タウ（865.37±304.93）およびリン酸化タウ（82.53±15.77）の沈着が顕著に減少した。

RESULTS: 16S sequencing and real-time PCR data revealed that Nisin treatment mitigated the changes in the brain microbiome composition, diversity, and community structure, and reduced the levels of periodontal pathogen DNA in the brain induced by periodontal disease. Nisin treatment significantly decreased the mRNA expression of pro-inflammatory cytokines (Interleukin-1β/IL-1 β, Interleukin 6/IL-6, and Tumor Necrosis Factor α/TNF-α) in the brain that were elevated by periodontal infection. In addition, the concentrations of amyloid-β 42 (Aβ42), total Tau, and Tau (pS199) (445.69 ± 120.03, 1420.85 ± 331.40, 137.20 ± 36.01) were significantly higher in the infection group compared to the control group (193.01 ± 31.82, 384.27 ± 363.93, 6.09 ± 10.85), respectively. Nisin treatment markedly reduced the Aβ42 (261.80 ± 52.50), total Tau (865.37 ± 304.93), and phosphorylated Tau (82.53 ± 15.77) deposition in the brain of the infection group.

考察:

ナイシンによる脳内マイクロバイオーム異常症の抑制は、AD様の病態変化および神経炎症に対して有益な効果をもたらし、歯周病が関与するADの治療薬となる可能性が示唆された。

DISCUSSION: Nisin abrogation of brain microbiome dysbiosis induces beneficial effects on AD-like pathogenic changes and neuroinflammation, and thereby may serve as a potential therapeutic for periodontal-dysbiosis-related AD.