ハンバーガーボタン

日本フィンランドむし歯予防研究会Japan FinLand Society for Caries Prevention

ハンバーガーボタン

予防歯科講演


開催告知

開催実績とダイジェスト

ルーク・タラハン教授来日記念シンポジウム

講師 ルーク・タラハン (カナダ ラバル大学教授)

基調講演

プラーク中のエコシステムにキシリトールがどのように作用するのか。
研究者として名高いタラハン教授がそのメカニズムを解説しました。

ルーク・タラハン(ラバル大学教授)
1970 ラバル大学にて生化学修士
1972〜 同大学歯学部助教授
1983〜 同大学歯学部教授
◇前カナダ・デンタルリサーチ協会会長


キシリトールの作用


1)非発酵性
2)唾液分泌を促し、唾液緩衝能を上げる
3)エナメル質の脱灰抑制、再石灰化促進
4)発酵性糖からの酸生成抑制
5)ミュータンス菌の成長抑制
6)病原毒性の弱いミュータンス菌の選択、増加
7)プラーク量の減少


PTS糖輸送システム

糖はPTSシステムによって細胞内に取り込まれ、糖-リン酸の状態になります。これは解糖系によってピルビン酸から乳酸に分解されます。この時、PEPのリンの部分がエンザイム1に渡されエンザイム1-Pとなり、次にHprに渡されHpr-Pとなり糖を細胞内に取り込むためのPTSのエネルギー源となり働きます。

フルクトースは2通りの輸送経路があります。一つはフルクトースPTSによって取り込まれフルクトース-6-リン酸になります。もう一つは誘導性のフルクトースPTSによって取り込まれフルクトース-1-リン酸になります。それぞれ解糖系によって乳酸に分解されます。また、PEPがフルクトースを細胞内に取り込むためのPTSのエネルギー源となります。


キシリトールによる成長阻害

菌株によっては非常に抑制されるものと全く抑制されないものとがあり、抑制効果に違いが見られました。

キシリトール非感受性菌はキシリトールの有無によって増殖スピードが変化していません。キシリトール感受性菌は水だけの場合に比べてキシリトールを添加すると増殖スピードが遅くなっているのが分かります。

C14の細菌内部の放射活性から、どの程度キシリトール-5-リン酸として菌体内に取り込まれたかを検討しました。非感受性菌ではほとんど蓄積していませんが、感受性菌では蓄積して110m/molまで達しています。

成長が休止しているミュータンス菌の酸生成量です。キシリトールのみを入れた場合は酸は全く生成していませんが、グルコースを入れた場合は多く酸が生成しています。ここでキシリトールを入れると、酸の生成がかなり低下しています。

菌株を変えて行った場合ですが、キシリトール非感受性菌は全く抑制されていませんが、感受性菌はほぼ50%抑制されています。

PTSは細胞膜の膜組織部分と可溶性部分に構成成分があり、二つを組み合わせた場合にキシリトールのリン酸化が起こっています。また、エネルギー源としてはPEPが必要であり、これを取り除いた場合や、他のエネルギー源であるATPを入れた場合にはキシリトール-5-リン酸は生成されませんでした。

キシリトール-5-リン酸の量を比較した場合、グルコース、マンノース、ガラクトースなどを加えても変化しませんでしたが、フルクトースを加えるとリン酸化はほとんど起こらなくなりました。このことから、キシリトールの取込み、リン酸化はフルクトースと競合状態にあることが分かります。

キシリトール感受性菌の細胞膜ではキシリトールのリン酸化が起こっていますが、非感受性菌では起こっていません。ここにフルクトースを入れると、感受性菌も起こらなくなります。つまり、感受性菌のキシリトールの取込み、リン酸化はフルクトースPTSが関与しており、非感受性菌はこのような反応は全く起こしません。

新鮮な菌株の場合にも、フルクトースPTS活性は感受性菌に比べると非感受性菌はほぼ10%以下になっており、非常に少なくなっています。

キシリトールはフルクトースPTSによって細胞内に取り込まれ、キシリトール-5-リン酸になります。誘導性のフルクトースPTSによっては取り込まれません。またこの時のエネルギー源としてはPTSを必要とします。ATPはエネルギー源とはなりません。
キシリトール-5-リン酸は細胞内に蓄積して、加水分解によってキシリトールとリンになり、そのキシリトールは細胞膜に存在する排出メカニズムによって細胞外に排出されます。その際にはより多くのエネルギーを必要とします。(ただし、この排出メカニズムの存在は証明されていますが、はっきり解明されていません。)
その後、排出されたキシリトールは再び取り込まれることになり、ここにエネルギーを消費するだけの無益回路が存在することになります。
他の糖の代謝によって得たエネルギーPEPもこの無益回路に使われるため、菌体内のエネルギー不足となり、糖を取り込むこともできなくなります。

キシリトール非感受性菌はフルクトースPTSを持っていないため、細胞外にキシリトールが存在しても取込み、蓄積は起こりません。

成長が休止しているソブリヌス菌では、キシリトール量を増やすとグルコースの取込み量が阻害されていることが分かります。

また、キシリトール-5-リン酸が細胞内に蓄積すると、解糖系の酵素PKやPGIなどは90%以上、6-PFKは50%以上阻害されています。

ソブリヌスの実験から解糖系酵素PGI活性はキシリトール-5-リン酸によって阻害されているのが分かります。

糖はPTSによって取り込まれ、多糖類グリコーゲンとして貯蔵されたり、解糖系で代謝されてPEPになります。PEPはPTSのエネルギーとして使用されたり、分解されピルビン酸、乳酸となり放出されます。

キシリトールが存在する場合はエネルギーを消費するだけの無益回路が存在するため、他の糖の取込みを阻害されます。また解糖系酵素を阻害するため、 PEPが少なくなり、ここでもエネルギー不足が起こります。

人の歯面では通常野生株1万個に一つの割合で変異株が存在します。これがフルクトースPTSのない非感受性菌です。長期にキシリトールを使用していると、感受性菌は数が減り、ほとんどが非感受性菌になります。

コントロール群では非感受性菌の割合は5〜8%でしたが、キシリトール群では80%近くにまでなっています。しかし19日目でキシリトールの消費を止めると非感受性菌の割合は低下して、15日後に15%位になっています。

コントロール群の地域ではキシリトール製品が全く販売されていなかったため、キシリトールの消費は天然のベリー類などごくわずかの量のみでした。コントロール群では非感受性菌の割合は10%程度でしたが、キシリトール群では87%までなっています。

1982年から1984年に行われたユリビエスカ研究で被験者となった患者さんの唾液中ミュータンス菌の検討結果です。コントロール群では35%でしたが、継続使用群では85%、使用を中止した群でも75%が非感受性菌でした。たった2年間使用してその後4年が経過しても非感受性菌は減少することなく留まっているという結果となっています。フィンランドでは市場にキシリトール製品があふれていたため、コントロール群も高くなっています。

キシリトールを消費すると、プラーク内ミュータンス菌が減るためプラーク量が減少する、唾液中ミュータンス菌数も減る、病原性の低い非感受性菌が選択され優勢になる、非感受性菌は付着能が非常に低いため唾液中に排出されやすくなるという特徴があります。

キシリトール非感受性菌の特徴は糖からの酸の生成量が少ない、細胞外多糖類の合成方法が変化していて歯面に付着しにくい、菌株どうしはくっつき固まりとなって排出されやすいということです。このように非感受性菌は毒性が非常に弱くなっていますが、ウ蝕の発現とどのような関係があるかは研究段階であり、臨床的な意義については十分解明されていません。

4種の感受性菌と非感受性菌を用いて、ハイドロキシアパタイトに対する付着能を調べた結果、どの菌株でも非感受性菌の付着能は感受性菌に比べて弱くなっています。

通常、口腔内では唾液中ミュータンス菌数とプラーク中ミュータンス菌数には正の相関関係があります。プラーク中のミュータンス菌数が増加すると唾液中のミュータンス菌数も増加します。

ユリビエスカでの1992年の研究からキシリトールを習慣的に摂取していると正の相関関係が崩れています。

以前キシリトールを使用していた人の場合にも正の相関関係は崩れています。つまり、キシリトールを消費することで非感受性菌の割り合いが増え、プラーク中に留まることができなくなるためであり、このことがキシリトールを消費していない人との大きな違いと言えます。

コントロール群では2年後約50%の子供からミュータンス菌が観察されましたが、クロルヘキシジン群では約28%、キシリトール群では約10%の子供からしか観察されませんでした。次の1年間を観察すると、コントロール群では65%、クロルヘキシジンでは35%でしたがキシリトール群では28%程度でした。子供の口腔内ミュータンス菌は常に母親から感染します。母親が感染に非常に重要な3ヶ月から2歳の間キシリトールを使用することで、ミュータンス菌感染を減少することができます。この研究は現在追跡調査中であり、子供に感染したミュータンス菌は感受性菌か非感受性菌かを研究しています。