1問1答 論文 歯周病

歯周病菌を叩いても、なぜ戻ってくる?

1問1答 論文 歯周病

ペリオ / 歯周病の病因

SRPで菌は減ったのに、半年後には同じ部位が同じように出血する。その理由を「環境が菌を選んでいる」という一本の線で説明したのが、生態学的プラーク仮説だ。

論文
Are dental diseases examples of ecological catastrophes?
著者
Marsh PD
掲載
Microbiology (Reading) 2003;149(Pt 2):279-294
種類
総説(SGM Colworth Prize Lecture)/in vitro モデル研究のレビュー
PMID
12624191

「P.g.は減った。でも半年後、また同じ場所」

SRPをして、必要なら抗菌療法も足して、菌数は確かに落ちた。それなのに半年後のリコールで、同じ6番遠心が、同じように出血している。「またP.g.が戻ってきましたね」——そう言って片付けてしまっていないだろうか。

戻ってくるのには理由がある。菌を減らしても、その菌が有利になる「環境」をそのままにしていたからだ。今日の1本は、その考え方を実験で組み立て直した総説を読む。

「悪玉菌を特定して叩く」が行き詰まった理由

歯周病の細菌学には、長く2つの立場があった。

特異的プラーク仮説(Loesche 1976)は、多様な細菌のうちごく一部だけが病気を起こす、という考え方。標的を絞って叩けばいい、という明快さがあった。一方の非特異的プラーク仮説(Theilade 1986)は、プラーク全体の総量と総合作用が問題だ、とした。だから量を減らせばいい。

どちらもきれいな理屈だが、現実と合わない部分が残った。PCRやELISA、16S rRNA解析といった感度の高い手法が普及すると、健康な部位からも「歯周病原菌」がごく低いレベルで検出されることがわかってきた。母子間や夫婦間で同一の株が見つかることもある。つまり「いる/いない」では説明がつかない。いるのに発症しない人が、たくさんいる。

さらに、歯周ポケットの細菌叢のうちおよそ50%は現在の培養法では培養できない。「主犯を1匹特定する」という発想そのものが、この生態系には合っていなかった。

つまり: 犯人捜しが行き詰まったのは、犯人がいないからではなく、同じ顔ぶれが健康な口にもいるから。問うべきは「誰がいるか」ではなく「なぜ今そいつが増えたのか」だった。

今回の一手:菌を選んでいるのは環境だ、と考え直す

Marshは、実験室でプラークを「再現」してこの問いに答えようとした。使ったのはケモスタットという連続培養装置だ。9〜10菌種の決まった組み合わせを入れ、pH・栄養・酸素といった条件を1つだけ動かせる。臨床では絶対に切り分けられない要因を、1本ずつ引き抜けるのがこの装置の強みになる。

そこから提唱されたのが生態学的プラーク仮説(ecological plaque hypothesis)。要するに、こうだ。

プラークの中の細菌は、環境が変われば勝ち負けが入れ替わる。歯周病原菌は外から「侵入してきた」のではなく、環境が変わった結果として「選ばれて増えた」

生態学的プラーク仮説(歯周版) 同じ3段のカスケードが、向きを変えるだけで健康にも病気にも進む

きっかけ 環境の変化 生態系の入れ替わり 結果

プラークが少ない =日々のPCが効いている

炎症が鎮まる GCFの流量が減る

グラム陽性菌が優位 レンサ球菌・放線菌

歯肉の健康

環境が変わると、勝つ菌が入れ替わる 炎症で歯肉溝は pH 7.0未満 → 7.5超、酸化還元電位は低下、GCF(=血清様の栄養)が流入する

プラークが溜まる 喫煙・食生活・口渇も

炎症が起きる GCF↑・出血・pH↑ 温度↑・酸化還元電位↓

グラム陰性嫌気性菌 P. gingivalis ほか

歯肉炎 そして歯周炎

プロテアーゼ・LPSが炎症をさらに煽り、環境が病気側で固定される
生態学的プラーク仮説の歯周版(本論文 Fig.4b を元に作図)。きっかけ → 環境の変化 → 生態系の入れ替わり、という同じ3段が、向きを変えるだけで健康にも病気にも進む

環境をひとつ動かすと、菌叢はここまで変わる

抽象的な話に聞こえるので、数字で見ていく。まずpHだ。

健康な歯肉溝のpHは7.0未満。ところが炎症が起きるとpHは7.5を超える(Eggert 1991)。人間の感覚ではわずかな差だが、菌にとっては決定的だった。黒色色素産生菌3種を入れたケモスタットのpHを6.70から段階的に上げていくと、優占種がきれいに入れ替わったのだ。

pHを少し上げるだけで、優占種が入れ替わる 黒色色素産生菌3種のケモスタット。菌は同じ、変えたのはpHだけ(Marsh et al. 1993)

pH 6.70〜7.00 pH 7.25 pH 7.50 ← 健康な歯肉溝(pH 7.0未満)   炎症で上がる(pH 7.5超)→

Prevotella melaninogenica 健康な部位に多い

Prevotella intermedia 歯周病部位で増える菌 これが最多になる

Porphyromonas gingivalis 重度歯周炎から 高率に分離される 培養を支配 発育至適pH=7.5

わずか0.5〜0.8の差で主役が交代する

pHだけを段階的に上げたときの優占種の交代(Marsh et al. 1993)。菌の顔ぶれは終始同じで、変えたのはpHだけ

そして P. gingivalis の発育至適pHは7.5。これは他の口腔内グラム陰性嫌気性菌より高い。炎症で上がったポケットのpHは、P. gingivalisにとって「あつらえたような」環境だったことになる。

次に栄養。炎症が起きると歯肉溝滲出液(GCF)が増える。GCFは血清に近い栄養豊富な浸出液で、タンパク・糖タンパクという新しい「エサ」をポケットに持ち込む。GCFの代わりに血清をケモスタットへ入れた実験では、こうなった。

血清(=GCFの代役)を入れると:
・酸化還元電位が −380 mV まで低下(=強い嫌気状態)
・pHが 6.95 → 7.5超 へ上昇(細菌代謝による)
P. gingivalis が全菌数の約80%を占めるまで増加し、プロテアーゼ活性も上昇

もうひとつ印象的な数字がある。もともとの歯肉縁下プラーク検体では検出限界以下だった Prevotella intermedia が、血清で2〜3回濃縮しただけで菌叢の約10%を占めた(ter Steeg 1987)。いなかった菌が現れたのではない。いたけれど抑えられていた菌が、環境が変わって解き放たれたのだ。

逆をやると、菌「だけ」が落ちる

環境が菌を選んでいるのなら、環境を戻せば菌は落ちるはずだ。それを正面から確かめた実験がある(Marsh et al. 2002)。

口腔細菌の混合培養に、酸化還元剤(メチレンブルー0.1%)を1時間作用させた。この薬剤は殺菌剤ではない。その場の酸化還元電位を約−330 mVから+70 mVへ引き上げるだけ、つまり「そこを嫌気的でなくする」だけの介入だ。

偏性嫌気性菌
レンサ球菌

0 2.7 5.3 8 生菌数 (log10 c.f.u./mL) 6.7 4.5 6.7 4 7.7 4.9 6.3 6.7 6.5 6 6.1 6 P. gingivalis P. nigrescens F. nucleatum S. oralis S. sanguinis S. mutans 濃=水(対照)/淡=酸化還元剤 オレンジ=偏性嫌気性菌・ティール=レンサ球菌

酸化還元剤を1時間作用させた後の生菌数(本論文 Table 3・ケモスタット)。濃い棒が水(対照)、淡い棒が酸化還元剤

結果は明快だった。偏性嫌気性菌だけが2〜3桁落ち、レンサ球菌はほとんど動かない。

P. gingivalis:6.67 → 4.48(およそ150分の1)
Prevotella nigrescens:6.65 → 4.00(およそ450分の1)
F. nucleatum:7.66 → 4.90(およそ570分の1)
・一方で S. oralis 6.32 → 6.70、S. sanguinis 6.53 → 6.00、S. mutans 6.13 → 6.00

つまり: 殺菌剤で全部をなぎ払ったのではない。「嫌気的である」という環境条件をひとつ外しただけで、それに依存していた菌だけが自動的に脱落した。狙って撃たなくても、居場所を消せば菌は減る。

ただし、正直な話も添えておく。同じ薬剤でもバイオフィルムにすると効きは鈍る。厚さ100µmのバイオフィルムでは F. nucleatum は7.07 → 5.18にとどまった。バイオフィルムの構造そのものが、内部の環境を守っているということでもある。

明日の臨床へ:SRPは「環境を戻す処置」でもある

この論文が面白いのは、新しい処置を提案しているからではない。ぼくらが毎日やっていることの意味づけを変えるからだ。

プラークを機械的に取るのは、菌数を減らすためだけではない。炎症を止め → GCFを減らし → pHと酸化還元電位を健康側へ戻す、というカスケードのいちばん上流を切っている。だから機械的清掃は今も最強の一手であり続けている。

炎症が残っている限り、環境は病気側のままだ。だからBOPが残る部位を「あと少しだから」で流さない。BOPは、その部位で菌への栄養供給(GCF)が続いているサインでもある。

抗菌薬は環境を変えない。菌を一時的に減らしても、GCFが出続けるポケットは同じ菌をもう一度選び直す。冒頭の「なぜ戻ってくるのか」への答えが、ここで揃う。

Marsh自身が挙げている補助的な方向は2つ。GCFの流量を減らす(抗炎症)ことと、その部位を嫌気的でなくする(酸素供給剤・酸化還元剤)こと。2003年時点では実験室からの提案という位置づけだが、発想の向きは今も生きている。

そして環境因子はポケットの中だけにあるのではない。論文の結語は、喫煙・不適切な食生活・唾液流量を落とす薬剤の長期服用・宿主防御の低下までを、すべて「局所の生態系を動かす原因」として並べている。問診で拾っているあの情報は、細菌学的にきちんと意味がある。

つまり: 「どの菌がいるか」から「なぜこの部位は、その菌にとって有利な場所になっているのか」へ。問いを立て替えると、SRPの後にやるべきことが見えてくる。

ここだけ、冷静に補助線

ここだけ、冷静に補助線
中心になっているデータはケモスタット・バイオフィルムモデルによるin vitroで、菌種も9〜10種に限定した人工的な群集だ。実際の口腔内は500種を超え、ポケット内の約半数は今も未培養。だからこの論文は「臨床で環境操作が有効だと証明した」ものではなく、“環境が菌を選ぶ”という因果の向きを実験で示したものと読むのが正確。2003年の総説なので、その後この考え方は多菌種共生破綻(polymicrobial synergy and dysbiosis)モデルへと発展している。個々の処置の根拠ではなく、臨床を見る枠組みとして今も現役——そのくらいの距離感がちょうどいい。

今日のひとこと

歯周病原菌は”侵入者”ではなく、環境が変わった結果の”当選者”。だから菌を減らす処置は、同時に環境を戻す処置でもある。BOPが残るなら、その部位はまだ菌にとって有利な場所のままだ。

出典:Marsh PD. Are dental diseases examples of ecological catastrophes? Microbiology (Reading). 2003;149(Pt 2):279-294. PMID: 12624191/DOI: 10.1099/mic.0.26082-0(文献情報はPubMedより/https://doi.org/10.1099/mic.0.26082-0
本記事は論文の要点を医療従事者向けにまとめた解説です。臨床判断は原著と最新のエビデンスをご確認ください。
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