豊富な過酸化水素産生を介してう蝕病原菌のバイオフィルム形成を阻害する菌株

A Strain of Inhibits Biofilm Formation of Caries Pathogens via Abundant Hydrogen Peroxide Production.

抄録

歯肉縁上バイオフィルムに定着する口腔内連鎖球菌は、そのニッチ内で競合菌と闘うためのメカニズムを展開している。ここでは、7菌種のパネルにおいて、バイオフィルム形成をより効果的に阻害することを明らかにした。この表現型は、アッセイしたすべての, の分離株で共通であったが、ATCC 49456の単一株に特異的であった。の使用済み上清には、増殖阻害因子は効果的に持ち込まれなかった。 しかし、ATCC 49456は、試験した他の菌種よりも4〜5倍、アッセイした他の菌株よりも5〜18倍、過酸化水素（HO）を蓄積することが確認された。カタラーゼを含む培地やピルビン酸オキシダーゼの変異体（；）で培養すると、バイオフィルム形成阻害の表現型は減少し、SpxB依存的なHO産生が主な拮抗因子であることが確認された。接種後数時間以内の添加はバイオフィルムのバイオマスを減少させるのに有効であったが、24時間前に形成されたバイオフィルムには効果がなかった。トランスクリプトーム解析の結果、いくつかの発現差遺伝子はすでに報告されている遺伝子発現パターンに従ったものであったが、他の遺伝子は.Netとの相互作用に特有なものであった。最後に、我々は、他のいくつかの常在連連鎖球菌の共培養バイオフィルム形成にも影響を与えることを示した。我々の研究から、HOを豊富に産生する菌株は、齲蝕病原体である , , の初期増殖を抑制する効果はあるが、あらかじめ形成されたバイオフィルムを破壊する効果は低く、他の口腔内常在菌の安定性に影響を及ぼす可能性があることが示された。

Commensal oral streptococci that colonize supragingival biofilms deploy mechanisms to combat competitors within their niche. Here, we determined that more effectively inhibited biofilm formation of within a seven species panel. This phenotype was common amongst all assayed isolates of , but was specific to a single strain of , ATCC 49456. The growth inhibitory factor was not effectively carried in spent supernatants of . However, we documented ATCC 49456 to accumulate 4-5 times more hydrogen peroxide (HO) than other species tested, and 5-18 times more than other strains assayed. The biofilm formation inhibitory phenotype was reduced when grown in media containing catalase or with a mutant of pyruvate oxidase (; ), confirming that SpxB-dependent HO production was the main antagonistic factor. Addition of within hours after inoculation was effective at reducing biofilm biomass, but not for 24 h pre-formed biofilms. Transcriptome analysis revealed responses for both and , with several differentially expressed genes following a gene expression pattern previously described, while others being unique to the interaction with . Finally, we show that also affected coculture biofilm formation of several other commensal streptococci. Our study shows that strains with abundant HO production are effective at inhibiting initial growth of caries pathogens like , but are less effective at disrupting pre-formed biofilms and have the potential to influence the stability of other oral commensal strains.