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Porphyromonas gingivalisの代謝

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Metabolic pathways for cytotoxic end product formation from glutamate- and aspartate-containing peptides by Porphyromonas gingivalis.

PMID

10940008

スタディーの内容

P. gingivalisの洗浄細胞がグルタミン酸・アスパラギン酸含有ペプチドを代謝し、毒性末端産物を形成する代謝経路を検討した

アブストの内容

洗浄細胞は単独アミノ酸を使わずペプチドを利用。Glu-Gluは酪酸・プロピオン酸・酢酸・アンモニア、Asp-Aspは酪酸・コハク酸・酢酸・アンモニアを生成した。酵素検出と炭素収支から、ジペプチドはジペプチダーゼで加水分解され、脱アミノ化や酸化/還元反応を経てスクシニル-CoAやアセチル-CoAに至り、最終的に酪酸・プロピオン酸・酢酸が生じるという代謝経路が提案された(in vitro、提案段階)。

​選ばれた理由

論文のアブストラクトは、Porphyromonas gingivalisがペプチドを主にプロテアーゼ活性により短鎖脂肪酸と分岐鎖脂肪酸生成するメタボロミックパスウェイについて詳細に説明しており、これは仮説を直接支持しています。

関係する細菌(属レベル)

関係する細菌(種レベル)

porphyromonas

porphyromonas gingivalis

Butyric acid induces apoptosis in both human monocytes and lymphocytes equivalently.

PMID

22466881

スタディーの内容

歯周病菌由来の短鎖脂肪酸(酪酸)が免疫調節細胞に同等のアポトーシスを誘導するかを、ヒト単球系細胞株に菌培養濾液や酪酸を処理して評価した。

アブストの内容

P. gingivalisやF. nucleatumの培養濾液(酪酸21–36 mM)はTHP‑1およびU937単球/マクロファージ系細胞株で強くアポトーシスを誘導し、Prevotella種の濾液は誘導せず、歯肉線維芽細胞や口腔上皮細胞は抵抗性だった。これらから酪酸が免疫調節細胞を損なう可能性が示唆され、慢性歯周炎に関与し得るが、培養系での結果であり慎重な解釈が必要である。

​選ばれた理由

論文は短鎖脂肪酸(SCFAs)が歯周病菌から生産され、免疫細胞にアポトーシスを引き起こすことを示しています。これは仮説に沿っており、特にパラフィロモナス・ Gingivalis 由来の酢酸が免疫調節細胞に深刻な損傷を与えるという点で一致します。

関係する細菌(属レベル)

関係する細菌(種レベル)

fusobacterium, porphyromonas, prevotella

fusobacterium nucleatum, porphyromonas gingivalis, prevotella intermedia, prevotella nigrescens

Butyrate induces reactive oxygen species production and affects cell cycle progression in human gingival fibroblasts.

PMID

22834967

スタディーの内容

ヒト歯肉線維芽細胞に酪酸を24時間処理し、増殖・細胞周期・ROS産生および関連遺伝子・タンパク発現への影響を調べた。

アブストの内容

酪酸を処理するとヒト歯肉線維芽細胞の生存数が減少し、4–16 mMでG0/G1およびG2/Mの細胞周期停止が起きた。顕著なアポトーシスは見られず、cdc2・cdc25C・cyclinB1のmRNAとタンパクが減少し、ROS産生増加と関連していた。これらは病原菌由来酪酸が歯周病に関与する可能性を示唆するが、in vitroの結果にとどまる。

​選ばれた理由

論文は但酸が歯周病菌由来の代謝産物として、細胞周期進行と活性酸素種生成に影響を与えることを示しており、これはヒトの歯周組織における炎症に関連している可能性を示唆しています。

関係する細菌(属レベル)

関係する細菌(種レベル)

porphyromonas

porphyromonas gingivalis

Normal human gingival fibroblasts undergo cytostasis and apoptosis after long-term exposure to butyric acid.

PMID

27914813

スタディーの内容

ヒト歯肉線維芽細胞(HGF)を培養し、長期の酪酸曝露が細胞増殖と生存に及ぼす影響を調べた。

アブストの内容

培養HGFに長期酪酸曝露を行うと、サイクリンmRNA変化に伴う増殖抑制(細胞周期停止)とアポトーシスが誘導された。アポトーシスはまず内部経路(カスパーゼ9活性化、DNA損傷やp53活性化はみられず)で起こり、酪酸はTNF-αのmRNA・蛋白を増やしてTNF-αが外因性経路(カスパーゼ8)を介し追加のアポトーシスと炎症性サイトカイン産生を促した。著者は酪酸を細胞死・炎症促進物質と結論付けているが、本結果はin vitroに基づく。

​選ばれた理由

論文は但ryn酸が歯茎の成纤维细胞に細胞停滞と apoptosis を引き起こし、炎症を促進することを示しています。これはヒトの歯茎組織に関連した仮説を支持します。

関係する細菌(属レベル)

関係する細菌(種レベル)

clostridium, porphyromonas

clostridium butyricum, porphyromonas gingivalis

Consecutive intra-gingival injections of lipopolysaccharide and butyric acid to mice induce abnormal behavior and changes in cytokine concentrations.

PMID

33153485

スタディーの内容

マウスの歯肉にLPSとn‑酪酸を連日注射し、行動変化と血・脳の免疫・神経化学指標を解析した研究。

アブストの内容

歯肉注射したLPSや酪酸はマウスの運動持続性(高い習熟スコア)を示し、LPSは海馬でのIL‑6・BDNF mRNA低下やNTRK2増加、血中・脳の酢酸上昇、脳内アセチルコリン増、大気中(血漿)でのMCP‑1低下などを伴った。肝・脳の組織学的異常は認められず、著者はLPSと酪酸が異常行動の誘発・悪化に関与する可能性を示唆している。

​選ばれた理由

論文はP. gingivalisの代謝産物であるバチル酸とLPSが小鼠の免疫応答や行動に影響を与えることを示しており、これは仮説を支持しています。

関係する細菌(属レベル)

関係する細菌(種レベル)

porphyromonas

porphyromonas gingivalis

Porphyromonas gingivalis Produce Neutrophil Specific Chemoattractants Including Short Chain Fatty Acids.

PMID

33542906

スタディーの内容

歯周病菌Porphyromonas gingivalisが培養上清に放出する3 kDa未満の可溶性化学走化物を解析し、好中球への選択的誘引性を調べた。

アブストの内容

P. gingivalisの培養上清中の小分子成分が好中球を選択的に誘引し、その一部は短鎖脂肪酸(SCFA)でFFAR2受容体を介して作用した。単球など他の白血球はSCFAに応答せず、プロテアーゼを用いる代謝により歯周ポケットへの好中球惹起が起こり得ることを示唆するが、上清解析が中心でin vivoでの寄与や他因子の役割は明確でない。

​選ばれた理由

論文のアブストラクトは、P. gingivalisが放出する短鎖脂肪酸がネトロフィルを吸引し、これはネトロフィル特定の化学生引物であると示しています。

関係する細菌(属レベル)

関係する細菌(種レベル)

porphyromonas

porphyromonas gingivalis

Correlation Analysis of Gut Microbiota and Serum Metabolome With Porphyromonas gingivalis-Induced Metabolic Disorders.

PMID

35463645

スタディーの内容

マウスにP. gingivalisを投与し、腸内細菌叢と血清代謝物をメタゲノム解析と非標的代謝物解析で調べた。

アブストの内容

P. gingivalis投与マウスは脂肪量増加と耐糖能悪化、脂肪組織炎症と腸管透過性亢進を示した。腸内細菌叢の構成・機能と血清代謝物(トリプトファン代謝やコリン代謝に関連するもの)が変化し、細菌叢と代謝物に強い相関が認められた。これら微生物由来代謝物は代謝症候群の新たな治療標的になり得る可能性が示唆されるが、マウス実験であり因果関係やヒトでの再現は未確定である。

​選ばれた理由

論文は微生物メタボリームの変化とP. gingivalisによる代謝障害との関連性を示しており、短鎖脂肪酸やトリプトファン代謝などのメタボロミクス結果も報告しています。

関係する細菌(属レベル)

関係する細菌(種レベル)

porphyromonas

porphyromonas gingivalis

Possible roles of short-chain fatty acids produced by oral bacteria in the development of alveolar osteitis.

PMID

38417878

スタディーの内容

抜歯部で生成される短鎖脂肪酸が免疫応答と骨代謝へ与える影響を、口腔細菌上清とSCFAで培養細胞を用いて調べた。

アブストの内容

P. gingivalisやF. nucleatumの培養上清とそれを模したSCFA混合物は、マウス由来Raw264.7細胞のLPS誘導iNOSを抑制し、RANKL誘導のTRAP陽性細胞数とMC3T3‑E1の石灰化を抑えた。著者はSCFAが炎症応答を低下させ歯槽壁の鉱化に影響すると示唆するが、すべて培養系の結果である点に注意が必要。

​選ばれた理由

論文は短鎖脂肪酸(SCFAs)がパウロフィロモン・ Gingivalis によって生成され、免疫応答を抑制するという仮説を直接支持しています。

関係する細菌(属レベル)

関係する細菌(種レベル)

fusobacterium, porphyromonas

fusobacterium nucleatum, porphyromonas gingivalis

The microbial metabolite isovaleric acid aggravates gelatinase-mediated periodontal tissue destruction via the NF-κB signaling pathway.

PMID

40627764

スタディーの内容

歯周病患者の唾液中イソバレリック酸と、ラット局所投与およびヒト歯周靭帯幹細胞処理で歯周組織破壊や分子機序を調べた研究

アブストの内容

唾液中のイソバレリック酸は歯肉炎・歯周炎患者で高く、ラットへの局所注射やヒト歯周靭帯幹細胞処理で歯周組織損傷と骨吸収を悪化させた。イソバレリック酸はNF-κBを介してゼラチナーゼの発現と活性を増加させ、NF-κB抑制によりその増加は抑えられたと報告されている。

​選ばれた理由

論文はイソバーリック酸がP. gingivalisの代謝産物である短鎖脂肪酸であり、その作用が期間歯周組織の破壊と関連していることを示しています。

関係する細菌(属レベル)

関係する細菌(種レベル)

porphyromonas

porphyromonas gingivalis

Volatile fatty acids, metabolic by-products of periodontopathic bacteria, inhibit lymphocyte proliferation and cytokine production.

PMID

7560387

スタディーの内容

歯周病菌の代謝産物である揮発性短鎖脂肪酸が、マウス脾細胞の増殖とサイトカイン産生に与える影響を培養濾液と抽出物で調べた研究。

アブストの内容

Porphyromonas gingivalis、Prevotella loescheii、Fusobacterium nucleatumの培養濾液から抽出した揮発性短鎖脂肪酸(酪酸、プロピオン酸、バレリック酸、イソバレリック酸)は、Con AやLPSで誘導されるマウスのT・B細胞増殖を濃度依存的に抑制し、Con A刺激下の脾T細胞におけるIL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-10の産生も低下させた。ガスクロマトグラフィーは菌種ごとに主要な抑制成分が異なることを示唆している。

​選ばれた理由

論文は短鎖脂肪酸がP. gingivalisなどの歯周病菌の副産物であり、T細胞の増殖とサイトカイン生成を抑制することを示しています。

関係する細菌(属レベル)

関係する細菌(種レベル)

fusobacterium, porphyromonas, prevotella

fusobacterium nucleatum, porphyromonas gingivalis

Porphyrin-mediated binding to hemoglobin by the HA2 domain of cysteine proteinases (gingipains) and hemagglutinins from the periodontal pathogen Porphyromonas gingivalis.

PMID

10368154

スタディーの内容

Porphyromonas gingivalisの主要システイン蛋白分解酵素(HA2領域)がヘム/ヘミンやヘモグロビンに結合するか、組換え蛋白と細菌培養で調べた。

アブストの内容

組換えHA2ドメインはヘミンに高親和性で結合(Kd=16 nM)、鉄非存在プロトポルフィリンIXは結合を抑制(Ki=2.5 μM)。ヘモグロビン結合も高親和性(Kd=2.1 nM)でPPIXにより阻害(Ki=10 μM)され、プロトポルフィン側鎖の修飾で結合は消失した。P. gingivalis培養でもHA2関連のヘモグロビン結合活性が発現・放出され、これら酵素がヘム結合能を持つことを示すが、生体内でのヘム獲得や病原性への直接的影響は示されていない。

​選ばれた理由

論文のアブストラクトは、P. gingivalisの Gingipainsがヘモグロビンとヘモインからヘムを取得する機能に関与していることを明示的に述べており、これは仮説に直接一致しています。

関係する細菌(属レベル)

関係する細菌(種レベル)

porphyromonas

porphyromonas gingivalis

Biochemical and functional characterization of Porphyromonas gingivalis HmuS protein reveals its participation in heme metabolism.

PMID

42238880

スタディーの内容

Porphyromonas gingivalisのHmuSPg蛋白について、ヘム結合や代謝活性、遺伝子欠失の影響を生化学的・機能的に解析した。

アブストの内容

HmuSPgは6つのドメインと推定ヘム結合部位を持ち、in vitroでヘムを結合し、NADHや細胞内膜画分でヘム代謝への関与が促される。hmuSPg欠損株は細胞内および表面色素(PPIX)減少、バイオフィルム低下、ヘム取り込み・恒常性関連遺伝子の発現変化を示し、ヘム由来の鉄放出に関与する可能性が示唆される。ただし証拠は主にin vitro実験と欠失株の表現型に基づく。

​選ばれた理由

論文はHmuSPgプロテインがヘム代謝に関与することを示しており、これはヒメの吸収とメタボリック活動に寄与すると仮説が支持されています。

関係する細菌(属レベル)

関係する細菌(種レベル)

bacteroides, porphyromonas

bacteroides fragilis, porphyromonas gingivalis

 

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