口腔内のバイ菌が胎児の発育に与える影響
研究によると、バイ菌が妊娠の結果や赤ちゃんの脳の発達に影響を与えることがわかった。
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妊娠は母親の体に多くの変化をもたらし、口内のバクテリアにも変化が起こるんだ。妊娠中は血流やホルモンが増加して、特定の有害なバクテリアが成長しやすくなるんだよ。そういったバクテリアの一つがポルフィロモナス・ジンギバリス(Pg)で、これは口内感染と関連してるんだ。これらの感染は母親の健康だけじゃなくて、赤ちゃんの発育にも影響を与えることがあるっていう研究もあるよ。アメリカでは妊娠の約40%にPgが見つかっていて、世界的には2-11%なんだ。このバクテリアの存在は歯周病みたいな深刻な病気を引き起こすことがあって、これは体全体に炎症を起こす可能性がある。
妊娠中のPg感染は、早産や妊娠高血圧症候群(高血圧の症状が特徴)や低体重出生など、赤ちゃんにいくつかのリスクをもたらすことがあるんだ。PgのDNAは妊婦の胎盤や羊水にも見つかっているよ。Pgが妊娠の結果にどんな影響を与えるかについては多くの研究があるけど、赤ちゃんの子宮内での発育にどう影響するかについてはあまり注目されていないんだ。
動物モデルにおけるPgの研究
特にげっ歯類を使った動物モデルの研究から、Pgにさらされることで体内で炎症が起こったり、低体重で生まれたり、早産が起きることが示されているよ。このバクテリアは、リポ多糖(LPS)やジンギペインと呼ばれるプロテアーゼみたいな特定の因子を持っていて、体が感染にどう反応するかに影響を与えるんだ。これらの因子は、血流に入ることができる外膜小胞(OMV)という小さな粒子にも含まれているよ。
PgのLPSは、例えば大腸菌とは違って、炎症を引き起こすけど免疫反応を引き起こすのはあまり得意じゃないんだ。このユニークなジンギペインはPgが免疫系を避けて感染を引き起こすのを助けて、炎症を引き起こす。Pgの感染は胎盤に変化を及ぼすことがあり、これが赤ちゃんに悪影響を与えることがあるんだけど、Pg-OMVが赤ちゃんの成長を制限するかどうかはまだ不明なんだ。
母体の炎症と胎児の発育
ポルフィロモナス・ジンギバリスは母親の炎症と関連があって、赤ちゃんの発育に悪影響を与えることがあるよ。研究によれば、母親がPgにさらされることで、動物モデルでも炎症が増加することが示されているんだ。Pg-OMVへの曝露も同じような影響を示していて、これらの小粒子は同じ有害な因子を運んでいるんだ。
例えば、ある研究では、妊娠前にPgに感染した母親から生まれた子マウスの脳に炎症の兆候があったんだ。脳の構造や認知能力に変化が見られたことで、早期の脳発達が悪影響を受けた可能性が示唆されているよ。同様に、Pg-OMVにさらされた成長したマウスも炎症や脳の構造や行動に変化が見られたんだ。
これらの発見は、PgとPg-OMVへの長期的な曝露が炎症に関連する免疫反応を引き起こす可能性があることを示しているけど、妊娠中の免疫系は妊娠していないときとは異なる働きをするんだ。この違いが、炎症や脳の構造が病原体にどう反応するかにバリエーションをもたらすんだよ。
タウタンパク質の役割
タウは神経細胞がうまく機能するのを助ける重要なタンパク質だ。タウがちゃんと働くためには大事な化学的変化が必要なんだ。タウが変化すると、アルツハイマー病やパーキンソン病みたいな神経変性疾患でよく見られるベータアミロイドプラークと呼ばれる粘着性の塊を形成することがあるんだ。これが免疫反応を引き起こして炎症を助長することがあるよ。
マウスを使った研究では、Pg-OMVがタウのプロファイルを変えて、炎症を増加させながらベータアミロイドプラークの形成を引き起こす可能性が示唆されているんだ。でも、リン酸化タウ(p-Tau)が発達中の脳にどう影響するかや、妊娠中の病原体への曝露がこのプロファイルを変えるかどうかはあまり知られていないんだ。
研究によれば、胎児とアルツハイマーの大人の間にp-Tauの類似点があることが示されていて、赤ちゃんにおけるp-Tauの存在は大人におけるような危害を与えないかもしれないんだ。面白いことに、胚のマウスではタウは修飾された状態で見られることが多くて、妊娠中にタウを減少させると神経細胞の正常な移動が妨げられるんだ。だから、p-Tauはマウスの脳発達にとって重要なようだね。Pg-OMVが発達中の脳のタウのレベルを変えるかどうかはまだ分からないよ。
Pg-OMVの影響に関する提案された研究
Pg-OMVが発達中のマウスの脳にどう影響するか、そして宿主と病原体の相互作用を理解するために研究がデザインされたんだ。感染を模倣するために、妊娠中のマウスにPg-OMVを注射したよ。妊娠18.5日目には、炎症反応、タウのレベル、子マウスの脳の神経細胞の密度を評価して、Pgが脳の発達にどう影響するかを理解しようとしたんだ。
体重と脳の重さの観察
以前の研究では、妊娠中のPg感染が子供マウスの体重を小さくすることが示されているんだ。妊娠中のマウスとその赤ちゃんの体重を測定して、Pg-OMVが同じ影響を与えるかを見たよ。母親とその子供の体重はコントロール群とPg-OMV群で似ていたけど、Pg-OMVにさらされた子マウスの脳は治療14日後に明らかに軽かったんだ。
Hif1aっていう、体内の低酸素レベルに関連するタンパク質も調べてみたよ。Pgがマウスに低酸素状態を引き起こすことが知られているので、ここでもその影響を見たかったんだ。でも、Hif1aのレベルは群間で違いがなくて、Pg-OMVが胚に低酸素レベルを引き起こさなかったことを示唆しているんだ。
発達中の胚における炎症の評価
母体の炎症は発達中の赤ちゃんに影響を与えることがあるので、Pg-OMVが子マウスに炎症を引き起こすかを見たかったんだ。脳内の活性化された免疫細胞のマーカーであるIba-1のレベルを測定したよ。テストの結果、Pg-OMVにさらされた子マウスの脳のIba-1レベルはコントロール群に比べて顕著に高かったんだ。
また、炎症を増加させるタンパク質であるプロ炎症性サイトカインのレベルも調べたよ。コントロールの子マウスはPg-OMV群に比べてIL-6のレベルが高かったけど、他のサイトカインは両群で似たようなレベルだったんだ。
Iba-1の増加が抗炎症反応を示しているかを理解するために、典型的な抗炎症応答の他のサイトカインも測定したんだけど、どれも重要な差は見られなかったよ。これにより、期待された抗炎症反応は見られなかったことを示唆しているんだ。
最後に、Pg-OMVによって炎症に関連する特定の遺伝子が影響を受けたかをテストしてみたけど、その表現レベルはコントロールと異ならなかったよ。面白いことに、Pgによって通常増加する遺伝子がPg-OMV群で低く見つかったんだ。
免疫応答における性差
サイトカインのレベルがオスの子マウスとメスの子マウスで違うかどうかも気になったんだ。母体の炎症が彼らに違った影響を与える可能性があるからね。結果を性別ごとに分けてみたら、Pg-OMV群のメスの子マウスはコントロール群に比べてIL-6とIL-1βのレベルが低かったんだ。オスの子マウスもPg群ではTNFαのレベルが低かったけど、これが統計的に有意な差ではなかったんだ。
サイトカインの異なるレベルは、子マウスの性別に基づいた異なる免疫反応の可能性を示唆しているけど、サンプルが少なかったからオスの子マウスについては強い結論は出せなかったんだ。
脳構造の変化の検討
Pg-OMVへの曝露が発達中の脳の構造を変えたかも見たかったんだ。神経細胞が脳の異なる層内でどう発達するかを理解するために特定のタンパク質を調べたよ。全体的に、これらのタンパク質の分布や密度はPg-OMV曝露によって影響を受けたことが示されているんだ。
三つのマークされたタンパク質のうち二つで有意な減少が見られたから、これはPg曝露の結果脳の層構造が変わったことを示唆しているかもしれないね。脳の構造におけるこれらの変化は、異常な発育や行動に長期的な影響を与えるかもしれない。
タウレベルに対するPg-OMVの影響
Pg-OMVへの曝露が神経炎症疾患に関連する特定のタウの変異体のレベルに影響を与えたかを評価したんだ。分析の結果、特定のタウの形式がPg-OMVとコントロールの脳に存在していたけど、量が違っていたんだ。Pg-OMVにさらされた脳では、別の形式のタウがより顕著になっていたよ。
タウレベルの増加は、Pg-OMVが発達中のマウスの脳におけるタウのバランスや多様性に影響を与える可能性が示唆されているね。
全体として、母体がPg-OMVにさらされたことが炎症反応に関連する他の発見を完全には再現しなかったけど、それでも脳の構造やタンパク質レベルに影響を与えたことは、Pgが異なるメカニズムを通じて脳の発達に影響を与える可能性があることを示しているよ。
結論
Pg-OMVと妊娠中の発達への影響に関する研究は、口内のバクテリアが母体と胎児の健康にどのように影響を与えるかを理解する上で重要なんだ。特定の炎症反応が見られなかったけど、タンパク質のレベルや脳の構造における重要な変化は、Pgが胎児の発達に影響を与える可能性を強調してるよ。今後の研究では、これらの影響のメカニズムと、母親と子供の長期的な健康への影響を明らかにする必要があるね。
タイトル: Porphyromonas gingivalis outer membrane vesicles alter neuronal architecture and Tau phosphorylation in the embryonic mouse brain
概要: Porphyromonas gingivalis (Pg) is an oral bacterial pathogen that has been associated with systemic inflammation and adverse pregnancy outcomes such as low birth weight and preterm birth. Pg drives these sequelae through virulence factors decorating the outer membrane that are present on non-replicative outer membrane vesicles (OMV) that are suspected to be transmitted systemically. Given that Pg abundance can increase during pregnancy, it is not well known whether Pg-OMV can have deleterious effects on the brain of the developing fetus. We tested this possibility by treating pregnant C57/Bl6 mice with PBS (control) and OMV from ATCC 33277 by tail vein injection every other day from gestational age 3 to 17. At gestational age 18.5, we measured dam and pup weights and collected pup brains to quantify changes in inflammation, cortical neuron density, and Tau phosphorylated at Thr231. Dam and pup weights were not altered by Pg-OMV exposure, but pup brain weight was significantly decreased in the Pg-OMV treatment group. We found a significant increase of Iba-1, indicative of microglia activation, although the overall levels of IL-1{beta}, IL-6, TNF, IL-4, IL-10, and TGF{beta} mRNA transcripts were not different between the treatment groups. Differences in IL-1{beta}, IL-6, and TNF concentrations by ELISA showed IL-6 was significantly lower in Pg-OMV brains. Cortical neuron density was modified by treatment with Pg-OMV as immunofluorescence showed significant decreases in Cux1 and SatB2. Overall Thr231 was increased in pups exposed to Pg-OMV with the appearance of a secondary band of 60 kD. Together these results demonstrate that Pg-OMV can significantly modify the embryonic brain and suggests that Pg may impact offspring development via multiple mechanisms.
著者: Christian Lauber, A. Bradley, L. Mashburn-Warren, L. C. Blalock, F. Scarpetti
最終更新: 2024-10-01 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.03.611094
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.03.611094.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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