0

Биопленки ротовой полости

by x_plaguedoctor_xФевраль 17, 2017

Биопленки ротовой полости

Бытует мнение, что ротовая полость (РП) — это самое грязное место во всём организме человека. С этим утверждением можно поспорить, но, по подсчётам учёных, в слюне и ротовой жидкости в среднем содержится 10^9 микроорганизмов в 1 миллилитре, а в зубном налёте — 10^11 в 1 грамме. Согласно последним данным, во рту у человека, не страдающего патологиями органов РП, неодномоментно обитают примерно 700 видов различных бактерий.

Несмотря на такое разнообразие микрофлоры, при хорошей гигиене и отсутствии соматических и психических отклонений (таких, как сахарный диабет, СПИД, постоянный стресс и многих других) мы живём в мире и согласии с колонизаторами слизистых оболочек (СО) нашей ротовой полости. Проявление наличия тех или иных бактерий в РП может служить диагностическим признаком (например, грибковые заболевания СО могут быть признаком нарушений Т-клеточного звена иммунитета).

Но помимо слизистых оболочек, микроорганизмы колонизируют и поверхность твёрдых тканей зуба. Как всем известно, это приводит к кариесу, а при откладывании визита к стоматологу и пускании процесса на самотёк — к таким осложнениям, как пульпиты, периодонтиты, а в дальнейшем — образование гранулём и кист. Чтобы разобраться, кто виноват и что делать, необходимо ближе рассмотреть то, с чего начинается любой кариес.

Ключевым механизмом возникновения кариеса является образование зубной бляшки. По своей сути, бляшка — это скопление большого количества разнообразных бактерий, которые потребляют и продуцируют органические вещества, а помимо этого представляют из себя многослойный конгломерат, каждый слой в котором выполняет свою собственную функцию. Получается небольшой “город” или “страна”, где есть “рабочие”, продуцирующие кислоты и витамины (стрептококки, коринобактерии и др.) , есть транспортные пути, по которым доставляются питательные вещества для разных слоёв микросообщества, есть “пограничники”, которые находятся на периферии и защищают наш город-страну от развала под действием внешних факторов (актиномицеты).

Процесс образования бляшки начинается сразу после того, как вы почистили зубы. На поверхности эмали образуется плёнка — пелликула, которая состоит из компонентов слюны и десневой жидкости (альбуминов, иммуноглобулинов, амилазы и липидов). В течении 2-4 часов бактерии колонизируют пелликулу, но они слабо связаны с плёнкой и легко удаляются. Если за это время никто им не помешал, они начинают активно расти и размножаться, образовывать микроколонии.

Стрептококки (S. mutans и S. sanguis) первыми приходят колонизировать эмаль. Они синтезируют из сахарозы молочную кислоту, которая способствует созданию кислой среды и деминерализации эмали. Бактерии закрепляются в углублениях зуба (именно поэтому самый распространённый вид кариеса — кариес жевательных поверхностей моляров и премоляров из-за наличия на них выраженных фиссур) и протягивают руку помощи тем, кто сам не способен закрепиться на эмали. Это явление получило название коагрегации. Самым распространенным примером является S. mutans, у которого есть специальные рецепторы к адгезии на эмали и который синтезирует из сахарозы внеклеточные полисахариды, что способствует связыванию стрептококков между собой и прикреплению к эмали других бактерий.

В первые 4 часа к стрептококкам присоединяются вейлонеллы, коринебактерии, актиномицеты. Вейлонеллы хорошо ферментируют уксусную, пировиноградную и молочную кислоты, тем самым нейтрализуя кариесогенное действие других бактерий. Коринебактерии синтезируют витамин К, который стимулирует рост анаэробных бактерий. Актиномицеты образуют переплетающиеся нити и способствуют прикреплению к эмали других бактерий, образуют каркас зубной бляшки, а также продуцируют кислоты, способствуя деминерализации эмали.
Перечисленные бактерии составляют “раннюю” бляшку.

“Динамичная” бляшка, которая формируется в течение 4-5 дней, преимущественно состоит из фузобактерий, вейлонелл и лактобактерий. Фузобактерии продуцируют мощные ферменты и совместно с трепонемами играют роль в развитии стоматитов. Лактобактерии обильно синтезируют молочную и другие кислоты, а также витамины В и К.

На 6 день формируется зрелая зубная бляшка, которая в основном состоит из анаэробных палочек и актиномицет.

Находясь в биоплёнке, бактерии начинают работать сообща. Колонии в микробиоценозе окружены защитным матриксом, который пронизан каналами и по своей сути является теми самыми транспортными путями, про которые говорилось выше. По этим путям циркулируют не только питательные вещества, но и продукты жизнедеятельности, ферменты, метаболиты и кислород.

Микроорганизмы в биоплёнке связаны между собой не только благодаря каркасу — актиномицетам, но и посредством межклеточных взаимодействий. Благодаря своей общности, бактерии становятся более устойчивыми к антибиотикам и защитным системам организма, начинают синтезировать несвойственные им вещества и приобретать новые формы для поддержания устойчивости биоплёнки.

В многоклеточном организме слаженность поведения клеток обеспечивается специальными системами управления (например, нервной системой). В группе отдельных самостоятельных организмов таких централизованных систем управления нет, поэтому согласованность действий обеспечивается иными способами, в том числе при помощи чувства кворума (ЧК) — способности бактерий в биоплёнках координировать своё поведение за счет секреции молекулярных сигналов.

Впервые ЧК было описано у морской бактерии Photobacterium fisheri. ЧК основано на сигнальном механизме, который осуществляется с помощью выделения бактериями при высокой плотности популяции специфических химических веществ, взаимодействующих с рецепторными регуляторными белками. Системы ЧК оценивают не только плотность популяции, но и другие параметры внешней среды посредством соответствующих генных регуляторов. ЧК играет ключевую роль в регуляции многих метаболических процессов у микроорганизмов (биолюминисценции у морских бактерий, стимуляции роста стрептококков, синтеза антибиотиков и др).

Некоторые недавние исследования показали, что в дополнение к традиционным системам коммуникации клетка-к-клетке, таким как чувство кворума, бактерия может использовать для коммуникации поток электронов. Внутри сообществ бактериальных биоплёнок ионные каналы проводят электрические сигналы большой дальности благодаря пространственно распределяющимся волнам калия, который деполяризует соседние клетки. Распространяясь через биопленку, эта волна деполяризации координирует метаболические состояния среди клеток внутри и на периферии биоплёнки.

Эта форма электрической коммуникации таким образом может усиливать метаболическую созависимость широкого радиуса в биоплёнках. Интересно, что из-за быстрой диффузии ионов калия в водной среде возможно, что даже физически разъединённые биоплёнки могут быть способны синхронизировать их метаболические колебания путем сходного обмена ионами калия.

Подробнее об этом механизме и о чувстве кворума можно прочитать по ссылкам в источниках.

Источники:
ИОННЫЕ КАНАЛЫ ОБЕСПЕЧИВАЮТ УСЛОВИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В БАКТЕРИАЛЬНЫХ СООБЩЕСТВАХ про ионные каналы
QUORUM SENSING IN BACTERIA про чувство кворума
Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body — количественный состав микрофлоры
www.homd.org — сайт с полным перечнем микрофлоры РП
Царев В.П. “Микробиология полости рта”
Зеленова Е. Г. и др. “Микрофлора полости рта: норма и патология”

About The Author
x_plaguedoctor_x