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1999年4月より3年間にわたって大学院卒業者とのプロジェクトを設立し,「プラーク関連疾患の解析」のテーマの下に,(1)プラークの解析,(2)齲蝕の解析,(3)歯周炎の解析,(4)根尖性歯周炎の解析,(5)歯科インプラント治療の解析という五種類の解析に取り組んだ.それぞれには多様な研究課題あるいは研究分野があるが,今回はとくに基礎的解析を中心的目標とした.「プラーク関連疾患の解析」の基礎の中の基礎であるプラークそのものについては,歯肉縁上プラークおよび歯肉縁下プラークの形成過程の形態的追跡をテーマとした.このプラーク形成過程はとくにヒトでは殆んど知られていない.これはヒト天然歯面上のプラークをintactな状態でしかも大量に採取することが不可能なことによる.そこで本研究では,天然歯硬組織成分に近縁なcarbonate apatiteを応用し,この薄片をヒト天然歯面に貼り付ける方法(歯肉縁上プラーク)と,3mm以上の歯周ポケットに挿入する方法(歯肉縁下プラーク)の二法でこの問題点を解決した.その結果,歯肉縁上プラークはペリクル形成期,細菌付着期,初期コロニー形成期,前オーガナイズ期,細菌叢変換期,後オーガナイズ期の六期で成熟プラークが完成し,これに対して歯肉縁下プラークはペリクル形成期,細菌付着期,初期コロニー形成期,前オーガナイズ期,後オーガナイズ期の五期にわたることが明らかになった.両プラークは,ペリクル形成,細菌付着,初期コロニー形成,オーガナイズという形成期は一致していたが,それぞれの形成時期が歯肉縁下プラークでは著しく緩慢に経過し,互いにオーバーラップを見せ,明確な菌叢変換期がないという三つの点で歯肉縁上プラークとは大きく違っていた.またペリクルは,歯肉縁上の場合,唾液成分が関連したのに対し,歯肉縁下のそれは主として歯肉滲出液であり,ペリクル付着細菌については,歯肉縁上では主としてグラム陽性球菌,一部にグラム陽性桿菌であったのに対し,歯肉縁下ではグラム陽性桿菌のみである点でも著しい違いがみられた.さらに,歯肉縁上では菌叢変換前まではこのグラム陽性球菌を中心としてプラークが形成され,それ以降はグラム陽性桿菌が中心であったのに対し,歯肉縁下では終始initial colonizerのグラム陽性桿菌が主要な細菌の位置を占める点でも異なっていた.なお,両プラーク形成期のinitial colonizerである桿菌が,オーガナイズ期でsecondary colonizerのグラム陰性線状菌と二層性の定常的細菌構築を形成したことは共通していた.歯肉縁下プラークでは,この二層性の定常的構築が,いわゆるtooth-associated plaqueの主要細菌であり,その表面にグラム陰性球菌群や桿菌群が増殖し,いわゆるenithelium-associated plaqueを形成すると見なし得た.そして,tooth-associated plaque中の細菌叢はとくに二層性構築形成細菌の菌叢が変化しないのに対して,epithelium-associated plaque中の細菌は常に量的・質的変動を反復し,この量的・質的変動が歯肉炎の発症や経過に関連していることが示唆された.このような歯肉縁下プラークと歯周炎の発症や経過に関しては,ヒトにおいても実験的歯肉炎発症実験である程度明らかにされている.しかし,プラーク細菌の形成過程との関係,およびその際の細菌構築との関係といった分野の基礎的データは全く得られていない.そこでこの点を明らかにするために,我々はやはりCAPをヒト歯周ポケットに挿入し,細菌の動向を歯肉炎発症と関連づけて検索した.その結果,歯肉炎は歯肉縁下プラーク形成過程の確立期に,被験者の約50%に発症し,その際のプラークは, tooth-associated plaqueにおいて細菌増殖期に一致するか,あるいはtooth-associated plaque表層に著しい貪食細胞が浸潤し,細菌が殆んど見られないかの二つの状態を示した.この所見は,ある種のepithelium-associated plaque細菌が直接的に歯肉に炎症反応を惹起させる作用のあること,そしてその一過程として浸潤した貪食細胞が同部の細菌を捕食することによって防御的に作用していること,さらにこれらの貪食細胞の自己融解が二次的に組織破壊性に作用することの三点が示唆された.齲蝕の継発症である根尖性歯周炎については二つの検索を行った.その一つは,Actinomycesを中心とした口腔内細菌の病巣への侵襲の有無と程度,およびこれら細菌の生体組織に与える影響についてであり,もう一つは根管内細菌と根尖性歯周炎との関係についてである.病巣内の細菌の検出には培養法等種々あるが,組織レベルでは免疫組織化学的手法が最も妥当である.しかし,病巣の細菌成分が可溶状態である場合にはこれらの方法では検出は不可能に近い.この観点に立てば,これまでの根尖性歯周炎病巣内への細菌侵襲に関するデータはかなり正確性に欠くものと考えられる.そこで今回,この点を解決するために,免疫組織化学的手法だけでなく,病巣からの溶出液のimmunoblot解析法をも検索に加えた.その結果,免疫組織化学的手法では, This review describes the results both basic and clinical studies on dental plaque and its associated diseases, such as supra-and sub-gingival plaque formation, initiation of dental caries, periodontal diseases and apical periodontitis, and a series of basic examinations of implant therapy which were carried out in a joint study with several post-graduated doctors. Morphological analysis of dental plaque formation, the starting point of a chain of major infections in the oral cavity, was performed with deposits on a synthesized carbonate apatite thin layer applied both on human tooth surfaces (supragingival plaque), and in human periodontal pockets (subgingival plaque). The morphological studies clarified that the sequential phase of supragingival plaque formation over a 3-week period can be subdivided into 6 phases ; pellicle formation phase, microbial adherence phase, initial colonization phase, pre-organization phase, microflora alteration phase and post-organization phase. Subgingival plaque formation could be subdivided into 5 phases ; pellicle formation phase, microbial adherence phase, initial colonization phase, pre-microbial organization phase and past-microbial organization phase. From the results, it was clear that the sequential phase of dental plaque formation is different between supragingival and subgingival plaque. Immuno-electron microscopy using colloidal gold conjugated antibodies to the human parotid salivary proteins or to human plasma proteins revealed that the main components of supragingival pellicle and subgingival pellicle are salivary proteins and plasma proteins which derived from gingival exudates. SEM and TEM showed that the predominant microbiota which adhere to such pellicle in the supragingival plaque formation were Gram-positive coccoid types and Gram-positive bacillary types, while examination of the microbiota in subgingival pellicle revealed only one genus showing Gram-positive bacillary type. After the adherence to the pellicle, they proliferated on the pellicle as the initial colonizers. These initial colonizers, however, exhibited a difference in a velocity of proliferation. It was observed that the coccoid types proliferated faster than the bacillary types. Thus, the predominant microbiota among the initial colonizers until the microflora alteration phase of supragingival plaque formation were the coccoid types. However, genera of initial colonizers after both the microflora alteration phase of supragingival plaque formation and in all sequential phases of subgingival plaque formation were Gram-positive bacillary types and furthermore, minute investigation of these bacillary cells demonstrated them to be the same genus of microbiota both in supragingival and in subgingival plaque. The formation of stable structure by combination of certain genera of microbiota was a common phenomenon between supragingival and subgingival plaque. The genera of the stable structure composing cells were the coccoid initial and filamentous secondary colonizers in the pre-organization phase of supragingival plaque formation. In the formation of subgingival plaque, such initial and secondary colonizers proliferated on the CAP surface, and other genera of microbiota multiprecated on the superficial layer of the stable structures. In subgingival plaque, therefore, the plaque on the CAP formed by initial and secondary colonizers was considered to correspond to the so-called tooth-associated plaque, and the plaque on the superficial layer was thought to be epithelium-associated plaque. The microbiota in epithelium-associated plaque consisted of Gram-negative cocci, coccobacilli and spirochetes, and showed a tendency to repeatedly increase and decrease in number. Quantitative and qualitative changes of microbiota in epithelium-associated plaque were considered to be closely related with initiation and progression of periodontal diseases. In spite of a number of studies concerning periodontal disease, the relations