ペンシルベニア大学などの研究チームは、細菌にさらされた細胞で、細胞同士をつなぐタンパク質が移動し、防御バリアが弱まる仕組みを明らかにしました。タンパク質は分解されず、細胞膜から細胞内へ移動していました。
口や消化管、肺の表面を覆う細胞は、細菌の侵入を防ぐ物理的なバリアを形成しています。研究チームは、細菌への曝露から数時間で、このバリアが損なわれる経路を見いだしました。
細胞をつなぐタンパク質が内側へ移動
研究では、細胞間の結合に関わるE-カドヘリンとβ-カテニンという2種類のタンパク質に着目しました。細菌にさらされた後、両者は消失せず、細胞の外側から内部へ移動していました。その結果、細胞間の結び付きが弱まり、バリアが物質を通しやすくなりました。
従来、細菌がバリアを壊す仕組みとして、細胞間をつなぐ物質を酵素で分解する経路や、その物質を作る遺伝子の働きを抑える経路が考えられていました。今回の研究で示された経路では、結合に必要な分子そのものは破壊されません。分子の場所が変わることで、バリアの形成を支えられなくなります。
研究は3年間にわたり、ペンシルベニア大学歯学部とジョージタウン大学の研究者らが共同で進めました。研究チームは、口腔細菌にさらした動物でも、一連の変化を確認しました。動物での結果は、実験室で得られた結果と一致していました。
FOX01が細菌への反応に関与
今回の経路では、細胞のストレスを感知し、遺伝子の働きに関わるタンパク質「FOX01」が重要な役割を果たします。細菌をきっかけにFOX01が細胞の核へ移動すると、一連の反応が始まります。その結果、E-カドヘリンとβ-カテニンが細胞膜から移動します。
研究を率いたダナ・グレイブス氏は、ペンシルベニア大学歯学部の歯周病学教授で、研究を担当する副学部長です。共同で研究を率いたステラ・アリンペルティ氏は、ジョージタウン大学の生化学分野の助教です。グレイブス氏は、糖尿病における創傷治癒の障害などに関わるFOX01を長年研究してきました。
グレイブス氏は、細菌が細胞を結合させる仕組みを破壊しなくても、関連する分子を移動させることでバリアを通しやすくできると述べています。また、細胞が細菌に接触してから、バリアを維持する能力が急速に失われたことを研究結果の一つに挙げました。研究成果は11月6日にNature.comで公表されました。
歯周病とバリアを巡る課題
歯周炎は、細菌が関わる炎症によって歯を支える組織が失われる病気です。歯の表面に形成される細菌の膜である歯垢が、重要な要因となります。初期には症状がない場合もあり、進行して失われた歯周組織は元に戻りません。
歯肉炎と歯周炎は別の病気ですが、どちらも歯垢をきっかけに始まります。歯肉炎は歯肉に限られた炎症で、歯垢を減らすことで元に戻せます。一方、歯肉炎があるすべての人や部位で歯周炎が発症するわけではありません。
英国の保健当局などの指針は、糖尿病とその合併症のリスクを減らす上で歯周治療が重要だとする専門家の合意を紹介しています。一方、歯周炎が心血管疾患に果たす役割については議論が続いています。
口腔細菌と関節リウマチの関連を調査
口腔細菌と全身疾患の関係を調べた別の研究では、欧州系の参加者の遺伝情報を使い、細菌の多さと自己免疫疾患との関連が分析されました。自己免疫疾患は、免疫の働きが自分の体に向かう病気です。分析には、遺伝情報を利用して因果関係の可能性を調べるメンデルランダム化という手法が使われました。
この研究では、口腔内のBacteroidales目に属する細菌が多い遺伝的傾向と、関節リウマチのリスク上昇に関連が見られました。研究者らは、両者に因果関係がある可能性を挙げています。
別の症例対照研究では、関節リウマチの女性32人と対照群の女性33人を対象に、唾液や歯肉の下の歯垢、便に含まれる微生物を調べました。唾液中の細菌の構成は、患者群と対照群で異なっていました。また、唾液中のPorphyromonas属の細菌の量は、歯周病とリウマチの両方の指標に正の相関を示しました。
口から腸への細菌の移動も研究対象に
口腔細菌と全身の健康を巡っては、血流を通じた移動に加え、飲み込まれた細菌が腸に到達する経路も研究されています。口腔内の一部の細菌は胃の酸性環境を生き延び、腸に定着する場合があります。腸内の微生物のバランスが崩れると、腸の上皮バリアの機能が損なわれる可能性があります。
動物実験では、口腔細菌の一種であるPorphyromonas gingivalisをマウスに投与した後、腸の上皮で細胞間の結合に関わるタンパク質の発現が低下しました。また、同じ細菌を投与した肥満の2型糖尿病マウスでは、腸内細菌の変化と、高血糖を悪化させる代謝の変化が報告されています。
グレイブス氏は、今回明らかになったバリアの破綻の仕組みが、全身疾患を予防・治療する方法の開発につながる可能性を挙げています。研究チームは、この経路を新たな治療機会につながり得る知見と位置付けています。
