歯周病の真実

口腔バイオフィルムの正体を探る

歯周組織を破壊する歯周病菌は歯周ポケットの奥の口腔バイオフィルムの中でひそやかに、そしてたくましく生息しています。「口腔バイオフィルム」とはいったい何か。そしてどんな問題があるのでしょうか。

一緒に住めば強くなる----口腔バイオフィルムの「なぜ?」

バイオフィルムは複数の細菌が集まって構成されています。その内部では、ある種の細菌が産生する老廃物を他の細菌が栄養素にするなど、細菌による生態系が作られています。バイオフィルム内部の細菌は普段はあまり活発に活動しておらず、単独でいる場合と比べて性質が異なります。また細菌は、バイオフィルムを形成することで外部環境の変化に対応する抵抗力を獲得して生育します。

例えば歯周病菌では、口腔内に漂っている状態だと通常の殺菌剤でたちまち死滅しますが、口腔バイオフィルムを形成した歯周病菌は、口腔バイオフィルムが殺菌剤に対する抵抗性を持っているために、表層の一部を殺菌するだけで内部の歯周病菌を殺菌することができません。

殺菌剤探索のための口腔バイオフィルムモデルの開発

そこで、殺菌剤の探索にむけて、実際の口腔に極めて近い均一なサンプルを大量に作製できる口腔バイオフィルムモデルの開発に着手しました。当時バイオフィルム研究の最先端機関であった米国のモンタナ州立大学バイオフィルム工学センターで基礎を学び、約1年の歳月を費やして再現性に優れた口腔バイオフィルムモデルを確立しました。

口腔バイオフィルムができる過程

殺菌剤IPMPに効果があることを確認

実験のイメージ図

実験のイメージ図

このモデルを用いて口腔バイオフィルムの内部まで浸透して殺菌できる薬剤の探索を行いました。方法はフィルター上に口腔バイオフィルムを作製し、その上部に薬剤を、下部に人工唾液を添加しました。ここで薬剤が人工唾液に届けば、口腔バイオフィルムの層を浸透・通過したことになり、殺菌剤として使える可能性があると考えました。数百種類の薬剤について試験を行った結果、イソプロピルメチルフェノール(IPMP)を見出しました。

IPMPが口腔バイオフィルムに浸透し殺菌できたわけ

ハミガキや洗口剤(デンタルリンス)などに従来から使用されてきた殺菌剤の塩化セチルピリジニウム(CPC)は、口腔内の浮遊性細菌に対して強力な殺菌作用を持っています。しかし、口腔バイオフィルムに対しては表面の菌にしか殺菌作用を示しません。これは、CPCがカチオン性物質でプラスの電荷を持っているために、マイナスに帯電した口腔バイオフィルムの表層の細菌に吸着し、それ以上奥まで浸透することができないと考えられます。そのため、口腔バイオフィルムに浸透する殺菌剤は、プラスまたはマイナスの電荷を持たない非イオン性物質が好ましいと推察されました。

イメージ:イソプロピルメチルフェノールの殺菌過程

そこで、各種非イオン性物質の口腔バイオフィルムへの浸透性を評価したところ、疎水性指標(LogP)が重要であることを見出しました。口腔バイオフィルムへ浸透性が高いのは、親水性(水になじみやすい性質)と疎水性(水になじみにくい性質)の中間の性質が必要で、この条件を満たす殺菌剤がIPMPでした。

薬剤の殺菌力を比較したグラフで、数値が小さいほど殺菌力が強いことを示します。CPCやトリクロサン(TC)はコントロールと大差がなく、ほとんど口腔バイオフィルムに対する殺菌効果がありません。一方、IPMPはコントロールの1/10,000以下の細菌しか検出されず、高い殺菌効果があることを示しています。

 

緑色が生菌、赤色が死菌。CPC処理は表面、断面ともに生菌部分が多く、口腔バイオフィルムに対し殺菌成分として機能していません。IPMP処理は表面、断面ともに死菌が多く、口腔バイオフィルム内部まで浸透して殺菌していることが分かります。

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