歯周病が人体の及ぼす影響について　その４　キーストーン病原体とPg菌＆ Red complex

Ⅰ.キーストーン（keystone）とは

Ａ．概要
　キーストーン（keystone）は、建築学や比喩的な文脈で使用される用語で、構造物やシステムの中で中心的で重要な要素を指します。キーストーンは、その存在や機能によって全体の安定性や機能性が支えられる要素として位置づけられます。歯周病の文脈で「キーストーン病原体」という用語が使われています。これは、歯周病の進行において中心的な役割を果たし、他の病原体との相互作用によって病態の進行を促進する微生物を指す言葉です。具体的には、Porphyromonas gingivalis（Pg）などの歯周病原菌がキーストーン病原体とされています。キーストーン病原体は、歯周病の発症や進行において、他の微生物との相互作用や宿主の免疫応答に影響を与え、病気の進行を助長する重要な要素とされています。そのため、キーストーン病原体をターゲットとした治療や予防戦略の開発が重要となっています。このように、「キーストーン」は中心的で不可欠な要素を表す言葉として、様々な分野で使用されており、特に医学や生物学では病原体や生物学的プロセスの中での重要な要素を指す際に使われます。

 Ｂ．口腔常在菌叢の中で、キーストーンの概念が生まれた理由
　特定の微生物が疾患の進行において中心的な役割を果たすという考えに基づいています。この概念が口腔常在菌叢に関連して広まった背後にはいくつかの要因が考えられます。 

●疾患の関連性
　口腔における歯周病などの疾患は、特定の微生物が増殖し、バイオフィルムを形成することで引き起こされることが知られています。これらの微生物は疾患の進行において特に重要であるため、キーストーン病原体として識別されました。

●関与する微生物の特異性
　歯周病などの口腔疾患において、特定の微生物（例: Pg菌）が他の微生物との相互作用を通じて疾患の進行に影響を与えることが確認されています。これらの微生物が他の微生物とのバランスを乱すことで疾患が進行しやすくなり、キーストーンとしての役割が強調されました。

●治療戦略の開発
　特定の微生物をキーストーンとして特定することは、治療戦略の開発に役立ちます。例えば、特定のキーストーン病原体を標的とする抗生物質や治療法の開発が可能になり、治療効果を向上させるために重要です。

●科学的研究の進展
　最近の分子生物学や遺伝学の進歩により、微生物叢の解析がより精密に行えるようになりました。これにより、特定の微生物が疾患にどのように関与するかを詳細に研究することが可能になり、キーストーン病原体の識別が進化しました。

 Ⅱ.Pg菌が歯周病のキーストーン病原体である根拠 

Ａ．Pg菌は歯周病の進行と病態に重要な役割を果たします。これらの特性をターゲットにした治療法の研究が行われており、歯周病の予防や治療に向けた新しいアプローチが模索されています。Pg（Porphyromonas gingivalis）が歯周病のキーストーン病原体である科学的な根拠は多くの研究によって解明されています。以下は、その根拠に関する考察です。 

●豊富な存在
　歯周ポケット内で頻繁に見られ、歯周病の進行において高い存在度を示します。Pg菌が歯周病疾患の進行において重要な役割を果たしている可能性を示唆しています。

●バイオフィルム形成
　バイオフィルム（微生物の集合体）の形成に関与します。バイオフィルムは細菌が歯の表面に固定されその下に隠れて免疫系や抗生物質から保護される環境を提供します。Pg菌のバイオフィルム形成能力は歯周病の病態においてキーストーン的な役割を果たします。

●炎症誘発
　免疫反応を変調し炎症を誘発することが示されています。特にPg菌がリポ多糖（LPS）を産生することで免疫応答を刺激し炎症を悪化させます。炎症は歯周組織の破壊に関与し歯周病の進行につながります。

●他の微生物との相互作用
　歯周病関連微生物と相互作用し共同でバイオフィルムを形成します。またPg菌が他の微生物の増殖を促進することもあり、これによりPg菌は歯周病を引き起こす他の微生物との連携においてキーストーン的な役割を果たします。
　これらの要因からPg菌が歯周病のキーストーン病原体である可能性が高まっています。ただし歯周病は複雑な疾患であり他の微生物や宿主の免疫応答との相互作用も関与します。そのため、Pg菌だけでなく、他の微生物との関連性や相互作用についても研究が行われており歯周病の病態解明に向けて継続的な研究が行われています。

Ｂ．Pg菌の特性を分子生物学的に考察します。 
●フィンブリエ：フィンブリエと呼ばれる鞭毛構造を持っています。このフィンブリエは細菌が粘膜に付着しホスト細胞に侵入するのに役立ちます。
●リポ多糖 (LPS)：細胞壁にはリポ多糖（LPS）が存在しこれが炎症の誘発に関与します。LPSは免疫応答を刺激し炎症性サイトカインの産生を促進します。
●キャプシュラ：キャプシュラと呼ばれる外皮構造を持っています。キャプシュラは免疫攻撃からPg菌を保護しホスト細胞への侵入を容易にします。
●プロテアーゼ：多くのプロテアーゼ（タンパク質分解酵素）を産生します。特に、「Gingipains」と呼ばれるプロテアーゼはホスト細胞や他の微生物を攻撃し環境を変化させます。これによりPg菌は他の微生物から栄養を奪い自身の増殖を促進します。
●アデヒル酸サイクル：アデヒル酸サイクル（クエン酸回路）を通じてエネルギーを生産します。このサイクルはPg菌が口腔内で存続し増殖するために重要です。
●バイオフィルム形成：他の細菌と共同して歯周ポケット内でバイオフィルムを形成する傾向があります。このバイオフィルムは細菌の集合体であり歯周病の進行に寄与します。

 

Ｃ．Pg菌の他に歯周病菌のキーストーンになる菌は？ 
　これらの微生物はキーストーン病原体として単独でなく相互作用を持ちながら歯周病の病態を促進する可能性があります。歯周病の発症や進行は複雑な相互作用によって引き起こされるため、これらの微生物の研究は重要です。歯周病のキーストーン病原体としてPg（Porphyromonas gingivalis）以外に考えられる微生物としては以下です。 

●Tf（Tannerella forsythia）: 歯周ポケット内で見られる一般的な歯周病菌の一つです。Pg菌と共生し歯周炎の進行に関与するとされています。
●Td（Treponema denticola）: 歯周病の病原体として知られており特に深いポケット内で増殖することがあり、Pg菌との相互作用が病態の進行に関与します。
●Aa（Aggregatibacter actinomycetemcomitans）: アグレッシブな歯周病の原因となり歯周炎の進行に強く関与します。 

Ｄ． キーストーン病原体は人体に存在するすべての常在菌叢にいるのか？　
　キーストーン病原体は、特に口腔内の微生物叢において注目されていますが人体全体の常在菌叢については一般的には「キーストーン」という具体的な概念が適用されることは少ないようです。キーストーン病原体の概念は特定の病気（歯周病など）においてその疾患の進行に中心的な役割を果たす特定の微生物に焦点を当てています。
　人体内の微生物叢は、さまざまな部位に存在しそれぞれが独自の生態系を形成しています。したがって口腔内だけでなく腸内、皮膚、呼吸器、泌尿器などさまざまな部位には様々な微生物が存在します。これらの微生物は、健康を維持するために重要な役割を果たすことがありますが、キーストーン病原体のように特定の微生物が中心的な役割を果たすとは限りません。
　一般的に人体内の微生物叢はバランスを保ちつつ共生しており特定の微生物が他の微生物との調和を乱すことは避けます。したがって微生物叢全体のバランスが重要であり病原体が増殖しすぎることを防ぐことが健康の維持に役立ちます。ただし特定の疾患においては特定の微生物が中心的な役割を果たすことがあるため、その微生物に焦点を当てた研究や治療戦略が重要となります。

 Ⅲ. 歯周病菌のred complex memberとは

 　Red complex（赤色複合体）は、歯周病（歯肉炎や歯周炎）の原因となる細菌のグループです。このグループは特に病態の進行や深刻度に関与することが解明されています。歯周病の深刻な段階でより頻繁に見られ特に重度の歯周病患者の口腔内に豊富に存在します。これらの細菌は、歯周病の炎症や組織へのダメージに関与すると考えられており、歯周病の予防や管理においてRed complexの存在を抑えることは重要です。定期的な歯科検診や歯のクリーニング、適切な歯磨き、健康的な生活習慣（禁煙、バランスの取れた食事など）はこれらの細菌の増殖を抑制し歯周病のリスクを低減させるのに役立ちます。

Ａ．キーストーン菌の種類
　＊Red complexに含まれる代表的な菌には、以下の3つがあります。

●Porphyromonas gingivalis（ポルフィロモナス・ジンジバリス）
　これは歯周病の主要な病原菌の一つで、歯垢中で見られます。ポルフィロモナス・ジンジバリスは歯茎の炎症を引き起こし、骨吸収を促進することがあります。また免疫系への攻撃性も持ち炎症性サイトカインを増加させることが報告されています。

●Tannerella forsythia（タネレラ・フォーサイシア）
　タネレラ・フォーサイシアも歯周病の原因となる細菌で特に歯根面部の歯周ポケット内で見られます。この菌はPg菌（ポルフィロモナス・ジンジバリス）と協力して感染を悪化させる可能性があります。

●Treponema denticola（トレポネマ・デンティコラ）
　トレポネマ・デンティコラは歯周ポケット内で増殖し歯周組織に対する攻撃性を持つことが知られています。また歯垢内で他の菌との相互作用を通じて病態の進行に関与する可能性があります。 

Ｂ．キーストーン菌の役割
　Red complexは歯周病の進行と深刻度に関与するとされています。そのメカニズムは複雑で、以下にRed complexの細菌が歯周病にどのように影響を与えるかを考察します 

●炎症誘発
　Red complexの細菌は歯周組織に感染し炎症を引き起こします。特にPg菌（ポルフィロモナス・ジンジバリス)は炎症性サイトカインの産生を増加させ歯周組織の炎症を悪化させます。これにより歯茎の腫れや出血、歯周ポケットの深化が起こります。

●組織破壊
　これらの細菌は歯垢中で酵素を産生し歯周組織の破壊を促進します。例えばPg菌はカテプシンBを産生し歯周組織のタンパク質を分解します。またタネレラ・フォーサイシアは歯根面部に付着し歯周組織への攻撃性を持ちます。

●免疫系への影響
　Red complexの存在は免疫応答にも影響を及ぼします。これらの細菌が存在すると免疫系が過剰な炎症反応を引き起こす可能性があり、これは全身的な炎症の拡大に関与します。

●微生物相互作用
　Red complexの細菌は他の口腔内細菌とも相互作用し歯周病病原体の生態系を形成します。これにより彼らはより効果的に増殖し病態の進行に寄与します。

 

Ｃ．Red complex が歯周病の進行に重要な役割をする根拠
　Red complexの細菌は歯周病の進行に深く関与し歯周組織への攻撃性や炎症の促進、治療への難しさなど多くの要因がその重要性を裏付けています。そのため歯周病の予防と治療においてRed complexの制御と管理は重要な課題です。

●病態学的関連性
　Red complexに属する細菌（Porphyromonas gingivalis、Tannerella forsythia、Treponema denticola）は歯周病の進行段階で特に高頻度で検出されます。これらの細菌は歯周ポケット内で増殖し歯周組織に深刻な損傷を引き起こすことが検証されています。

●病原性因子
　多くの病原性因子を持っておりこれらの因子が歯周組織に対する攻撃性を高めます。例えばP. gingivalisはリポ多糖を産生し免疫系の調節を妨げ炎症を促進します。またT. forsythiaは歯周組織に接着し酵素を分泌して組織を破壊します。

●共生と相互作用
　互いにも相互作用し他の細菌とも共生関係を築くことがあり、これにより細菌の増殖や病原性が増強され、歯周病の進行が助長されます。

●免疫応答への影響
　Red complexの存在は免疫応答にも影響を及ぼします。これらの細菌が歯周組織に感染すると免疫応答が活性化され炎症が増加します。長期間にわたる炎症は歯周組織の損傷を助長し、歯周病の進行に寄与します。

●治療への応答
　Red complexによって引き起こされた歯周病は、通常、従来の歯周治療法に対しても応答が悪いことがあります。これらの細菌は抗生物質に対しても耐性を持つことがあり、治療を難しくする要因となります。