口腔微生物学

口腔微生物学は、口腔内の微生物（微生物叢）と、口腔内微生物間または宿主との相互作用を研究する学問です。 ^[1]人間の口内 の環境は、そこに生息する特徴的な微生物の生育に適しています。水と栄養の供給源であり、適度な温度です。^[2] 口腔内の常在微生物は、口から胃への機械的洗浄に抵抗するために歯と歯茎に付着し、酸に敏感な微生物は塩酸によって破壊されます。^{[2] [3]}

口腔内の嫌気性細菌には、放線菌、アラクニア（プロピオニバクテリウム・プロピオニカス）、バクテロイデス、ビフィズス菌、ユーバクテリウム、フソバクテリウム、ラクトバチルス、レプトトリキア、ペプトコッカス、ペプトストレプトコッカス、プロピオニバクテリウム、セレノモナス、トレポネーマ、ベイロネラなどがあります。^{[4] [更新が必要]}最も一般的に見られる原生生物は、エントアメーバ・ジンジバリスとトリコモナス・テナックスです。^[5]口内によく見られる真菌の属には、カンジダ、クラドスポリウム、アスペルギルス、フザリウム、グロムス、アルテルナリア、ペニシリウム、クリプトコッカスなどがあります。^[6]細菌は、口腔の硬組織と軟組織の両方にバイオフィルムとして蓄積します。細菌の付着は口腔内の細菌にとって特に重要です。

口腔細菌は、環境を感知し、宿主を回避または改変するメカニズムを発達させてきました。細菌は、歯の表面と粘膜上皮の両方によって提供される生態学的ニッチを占めています。^{[7] [8]} 口腔内の微生物のコロニー形成に影響を与えることがわかっている注目すべき要因には、特定の口腔表面でのpH、酸素濃度とその利用可能性、口腔表面に作用する機械的力、口腔内の唾液と体液の流れ、および年齢などがあります。^[8]しかし、非常に効率的な生来の宿主防御システムが細菌のコロニー形成を常に監視し、細菌が局所組織に侵入するのを防ぎます。歯垢細菌と生来の宿主防御システムの間には動的平衡が存在します。^{[7]特に興味深いのは、2つの主要な歯科疾患で}あるう蝕と歯周病 における口腔微生物の役割です。^[7] さらに、研究では口腔衛生状態の悪さと口腔内細菌叢が体内に侵入して心臓の健康や認知機能に影響を及ぼす能力との相関関係が示されています。^[9]

口腔マイクロバイオームは主にヒトの免疫系に対する耐性を獲得した細菌から成り、虫歯に見られるように、宿主に利益をもたらすことが知られている。ヒトの口内の環境は、そこに生息する特徴的な微生物の増殖を可能にする。それは水と栄養源、そして適度な温度を提供する。^[2]口腔常在菌は歯と歯茎に付着して、口から胃への機械的洗い流しに抵抗し、胃では酸に敏感な微生物が塩酸に​​よって破壊される。^{[2] [3]}

口腔内の嫌気性細菌には、放線菌、アラクニア、バクテロイデス、ビフィズス菌、ユーバクテリウム、フソバクテリウム、ラクトバチルス、レプトトリキア、ペプトコッカス、ペプトストレプトコッカス、プロピオニバクテリウム、セレノモナス、トレポネーマ、ベイロネラなどがあります。[4] さらに、口腔内には、カンジダ、クラドスポリウム、アスペルギルス、フザリウム、グロムス、アルテルナリア、ペニシリウム、クリプトコッカスなど、多くの真菌も見られ^ます。[ 11 ]新生児の口腔内には細菌は存在しませ^んが、ストレプトコッカス・サリバリウスなどの細菌が急速に定着します。生後1年目に歯が生えてくると、ミュータンス菌とサンギニス菌によるコロニー形成が起こり、これらの細菌が歯の表面と歯肉に定着します。他の菌株の連鎖球菌は歯肉と頬に強く付着しますが、歯には付着しません。歯肉溝領域（歯の支持構造）は、さまざまな嫌気性菌種の生息地となります。バクテロイデスとスピロヘータは、思春期頃に口内に定着します。^{[7]特に興味深いのは、2大歯科疾患で}ある齲蝕と歯周病における口腔微生物の役割です。^[7]

多様な環境であるため、歯、歯肉、舌、頬、口蓋など口腔内の独特な生態学的ニッチには、さまざまな生物が生息することができます。^[12]

歯垢は歯の表面に付着した微生物群から構成されており、この歯垢はバイオフィルムとしても知られています。この歯垢は歯の表面に付着していると言われていますが、歯垢の微生物群は歯のエナメル質と直接接触しているわけではありません。代わりに、歯の表面に特定の唾液タンパク質を含むペリクルに付着する能力を持つ細菌がバイオフィルムの形成を開始します。歯垢が成熟すると、微生物群が成長して多様化し、歯垢は細菌間マトリックスで覆われます。^[8]

口腔内の歯石は、死んだ微生物の周囲やその周囲の石灰化の結果であり、この歯石に生きた細菌が定着することがあります。歯石は歯肉縁上および歯肉縁下の表面に存在することがあります。^[8]

口腔粘膜は、微生物叢が生息するためのユニークな生態学的場所を提供します。歯とは異なり、口腔粘膜は頻繁に剥離するため、口腔粘膜の微生物の生息数は歯よりも相対的に少なく保たれますが、剥離上皮の障害を克服できなければなりません。^[8]

口腔内の他の粘膜表面とは異なり、舌上面は多数の乳頭が存在することもあり、微生物の生息に適した生態学的ニッチを提供しています。この生息地の重要な特徴の1つは、乳頭間の空間に酸素を含んだ唾液がほとんど（または全く）流入しない傾向があり、微好気性および絶対嫌気性微生物叢に適した環境を作り出していることです。^[13]

口腔内微生物叢の獲得は、乳児の出産方法（経膣分娩か帝王切開か）に大きく依存します。生後3か月の乳児を比較すると、経膣分娩の乳児は帝王切開で生まれた乳児よりも口腔分類学的多様性が高いことが報告されています。^{[14] [12]}さらなる獲得は、食事、発達の成果、一般的な生活習慣、衛生、抗生物質の使用によって決まります。^[14]母乳で育てられた乳児は、粉ミルクで育てられた乳児よりも口腔内の乳酸菌のコロニー形成が高いことが知られています。^[12]口腔内微生物叢の多様性は、乳歯やその後の永久歯の萌出時にも繁栄することが示されており、口腔内に新しい生態学的ニッチが導入されます。^{[12] [14]}

唾液は口腔マイクロバイオームに多大な影響を与えます。^[15] 800種以上の細菌が口腔粘液に定着し、1,300種が歯肉溝に存在し、約1,000種が歯垢を構成しています。唾液は主に水で、毎日多くの栄養素が口を通過するため、口は何百種もの細菌にとって豊かな環境です。キスをすると、唾液の通過によって8000万個以上の細菌が交換されるのにわずか10秒しかかかりません。しかし、その効果は一時的で、各個体はすぐに自分の平衡状態に戻ります。^{[16] [17]}

分子生物学技術の進歩により、口腔生態学の科学的理解は向上しています。さまざまな微生物群が生息する舌、歯、歯茎、唾液腺など、口腔生態学はより包括的にマッピングされつつあります。^[18]

宿主の免疫系は口腔内の細菌の定着を制御し、組織の局所感染を防ぎます。歯垢の細菌と宿主の免疫系の間には動的な平衡が存在し、他のバイオフィルムが洗い流されても歯垢が口内に残ることを可能にします。^[19]

平衡状態では、口の中で糖が発酵してできた細菌バイオフィルムは、歯垢を除いて唾液によってすぐに洗い流されます。平衡状態が崩れると、口腔内の微生物が制御不能に増殖し、虫歯や歯周病などの口腔疾患を引き起こします。また、いくつかの研究では、口腔衛生の悪さと病原菌による感染との関連が指摘されています。^[9]

口腔微生物叢の病原性や口腔疾患を防ぐためには、口腔の健康を保つ必要がある要因が数多くあります。歯垢は歯に付着する物質で、細菌細胞（主にS. mutansとS. sanguis）、唾液ポリマー、細菌細胞外産物で構成されています。歯垢は歯の表面のバイオフィルムです。この微生物の蓄積により、歯と歯肉組織が細菌代謝産物の高濃度にさらされ、歯科疾患を引き起こします。歯磨きやフロスによるケアを怠ると、歯垢は歯石（歯垢が硬化した形）に変わり、歯肉炎や歯周病につながる可能性があります。虫歯の場合、歯へのストレプトコッカス ミュータンスの定着に関与するタンパク質が、う蝕原性プロセスを阻害する抗体を生成することがあり、これを使用してワクチンを作成できます。^{[19]口腔内微生物叢に典型的に関連する細菌種は、}細菌性膣炎の女性に存在することがわかっています。^[20]口内によく見られる真菌の属には、カンジダ、クラドスポリウム、アスペルギルス、フザリウム、グロムス、アルテルナリア、ペニシリウム、クリプトコッカスなどがあります。^[6]さらに、研究では、口腔衛生の悪さと、その結果として口腔内微生物叢が体内に侵入して心臓の健康や認知機能に影響を与える能力との間に相関関係があることが示されています。^{[9]口腔病原体であるカンピロバクター・}レクタス、ベイロネラ・パルブラ、プレボテラ・メラニノジェニカに対する循環抗体 の高レベルは、ヒトの高血圧と関連しています。^[21]

口腔内微生物叢は全身の健康に大きく関係しており、口腔内微生物叢の乱れは口腔内と体の他の部分の両方の疾患につながる可能性があります。^[22]口腔内微生物叢の多様性に影響を与える要因は、年齢、食事、衛生習慣、遺伝など多数あります。^[23]口腔内微生物叢の健康を最適に保つための最も重要な要因の1つは、適切な口腔衛生習慣の実践です。歯垢は、虫歯と歯周病という2つの極めて一般的な口腔疾患に関連しています。^[24]有害な歯垢の形成を阻害するには、継続的な歯磨きとフロッシングが不可欠です。研究によると、フロッシングは、虫歯形成に関与することが示されている細菌であるミュータンス菌の減少に関連しています。 ^{[25]ブラッシングとフロッシングが不十分だと、}歯肉や歯の病気につながり、最終的には歯が失われる可能性があります。^[26]さらに、歯の衛生状態が悪いと、骨粗鬆症、糖尿病、心血管疾患などの病気につながることが分かっています。^[26]口腔内細菌叢の変化による合併症を防ぐためには、毎日歯を磨き、フロスを使い、定期的に歯のクリーニングを行い、健康的な食事を摂り、歯ブラシを頻繁に交換することが重要です。^[26]

口腔環境（温度、湿度、pH、栄養素など）は、適応した（そして時には病原性の）微生物集団の選択に影響を与えます。^[27]健康で健康的な食事をしている若者や成人の場合、口の中に生息する微生物は粘液、歯、歯茎に付着して唾液による除去に抵抗します。最終的には、胃を通過する間に大部分が洗い流され、破壊されます。^{[27] [28]}唾液の流れと口腔の状態は人によって異なり、また時間帯や口を開けて眠るかどうかによっても異なります。若者から高齢者まで、口全体が口腔マイクロバイオームと相互作用し、影響を及ぼします。^[29]喉頭を介して、多数の細菌が呼吸器系を通って肺に移動します。そこで粘液が細菌の除去を担います。病原性口腔微生物叢は、乾癬や関節炎などの自己免疫疾患、ならびに大腸がん、肺がん、乳がんの原因となる因子の生成に関連している。^[30]

口内にいる細菌種のほとんどは、バイオフィルムと呼ばれる微生物群に属しており、その特徴の1つは細菌間コミュニケーションである。細胞間接触は特定のタンパク質接着因子によって媒介され、種間凝集の場合のように、相補的な多糖類受容体によって媒介されることが多い。コミュニケーションのもう1つの方法は、細胞間シグナル伝達分子を伴うもので、これには種内シグナル伝達に使用されるものと種間シグナル伝達に使用されるものの2つのクラスがある。種内コミュニケーションの例としては、クオラムセンシングがある。口腔細菌は、単一種のバイオフィルム形成を促進するのに役立つ、コンピテンス刺激ペプチドなどの小さなペプチドを生成することがわかっている。種間シグナル伝達の一般的な形態は、オートインデューサー-2 （Al-2）としても知られる4,5-ジヒドロキシ-2,3-ペンタンジオン（DPD）によって媒介される。^[31]

ヒトの口腔内微生物叢の進化は、歯石（本質的には化石化した歯垢）の配列を通じて時系列で追跡することができます。 ^[32]

前のセクションで述べたように、人間の口腔マイクロバイオームは、人類全体の健康と健康状態に重要な意味を持ち、古代の人々の唯一残っている健康記録であることが多いです。

口腔マイクロバイオームは、食生活、ライフスタイル、環境の変化、さらには調理の出現に応じて、人類とともに時間とともに進化してきました。^[32]また、ホミニンや他の霊長類種の間でも口腔マイクロバイオームの類似性が見られます。特定の細菌からなるコアマイクロバイオームはほとんどの個人に存在しますが、個人の独自の環境、ライフスタイル、生理、および遺伝によって大きな違いが生じる可能性があります。^[33]

口腔細菌は幼少期には主な養育者から垂直に伝わり、その後は家族間で水平に伝わることを考慮すると、考古学的な歯石は古代の人口構造、移動、文化間の混合、そして病気の蔓延を追跡するユニークな方法である。^[32]

古代人類は、環境を共有していたにもかかわらず、非ヒト霊長類とはかなり異なる口腔内微生物叢を維持していたと考えられています。既存のデータによると、チンパンジーはバクテロイデス門とフソバクテリア門の割合が高いのに対し、ヒトはフィルミクテス門とプロテオバクテリア門の割合が高いことが分かっています。^[32]ヒトの口腔内微生物叢は、他の霊長類と比較して多様性が低いことも分かっています。^[32]

ヒト科（ホモ・エレクトス、ネアンデルタール人、デニソワ人）のうち、ネアンデルタール人の口腔内微生物叢が最も詳細に研究されている。口腔内微生物叢のクラスターは、スペインのネアンデルタール人、約3000年前の狩猟採集民、および野生で捕獲された1頭のチンパンジーで共有されていることがわかっている。ベルギーの肉食ネアンデルタール人とヨーロッパとアフリカの狩猟民族との間にも類似点が見つかっている。Ozgaら（2019）は、ネアンデルタール人と人類は同様の口腔内微生物叢を共有しており、チンパンジーよりもお互いに似ていることを発見した。Weyrich（2021）は、これらの観察結果から、人類は少なくとも3000年前まではネアンデルタール人と口腔内微生物叢を共有していたことが示唆されると結論付けている。人類とネアンデルタール人が分離した瞬間（約70万年前）から絶滅するまで口腔内微生物叢を共有していた可能性はあるが、ウェイリッチは、その期間にネアンデルタール人と人類の間で類似した口腔内微生物叢が生じた理由は収斂進化によるという仮説も同様に可能性が高いとしている。^[34]

人間の口腔マイクロバイオームは、特にその進化の過程を理解する上で、ますます科学的に精査される対象となっています。口腔マイクロバイオームは、特に新石器時代や産業革命などの重要な歴史的時期に、構成が大きく変化してきました。

新石器時代は約1万年前に始まり、人類史の大きな転換点となった。この時代は狩猟採集生活から農耕生活への移行が見られた。この時期の最も重要な変化の1つは、炭水化物を多く含む食事、特に小麦や大麦などの栽培穀物の摂取の採用であった。この変化は口腔内微生物叢に大きな影響を与えた。発酵性炭水化物の増加は、一般的な口腔衛生問題である虫歯の急増につながった。さらに、新石器時代には口腔環境における微生物の多様性の減少も見られた。^[32]

約400年前に始まった新石器時代から中世への移行期には、口腔内微生物叢の構成にほとんど変化がなかった。この安定期は、農業や社会構造の進歩にもかかわらず、口腔内微生物叢が比較的一定であったことを示唆している。この時期には口腔内微生物群集に大きな変化は見られず、ある種の平衡状態に達したことを示している。^[32]

1850年頃に始まった産業革命は、人間のライフスタイルにもう一つの大きな変化をもたらし、その結果、口腔マイクロバイオームにも変化をもたらした。工業的に加工された小麦粉と砂糖が広く入手できるようになったことで、口腔環境にはう蝕原性細菌が優勢となった。この変化は今日まで続いており、現代の口腔マイクロバイオームはかつてないほど多様性に乏しく、食事の不均衡や病原性細菌種の侵​​入といった混乱に対する耐性が低くなっている。^[32]

口腔マイクロバイオームの経時的変化は、現代の健康に重大な影響を及ぼします。現在の口腔マイクロバイオームの多様性の欠如は、不均衡や病原体の侵入に対してより脆弱になっています。これは、今度は、虫歯から心血管疾患まで、口腔および全身の健康上のさまざまな問題につながる可能性があります。虫歯は、先進国の子供と成人の60〜90％に影響を及ぼし、医療システムの能力が低い発展途上国ではより深刻な影響を及ぼします。^[35]口腔マイクロバイオームの進化の調査を通じて口腔マイクロバイオームを理解することは、科学が過去の誤りを理解するのに役立ち、断続的な反応的介入で戦うのではなく、体の自然なシステムに積極的に取り組む持続可能な医療介入における最善の進路を知るのに役立ちます。

• ヒト口腔マイクロバイオームデータベース (HOMD)

Wikispeciesには微生物叢に関する情報があります。