Co odpowiada za próchnicę zębów

To przełomowe stwierdzenie, ponieważ do tej pory za największego winowajcę uważano Streptococcus mutans - gatunek tworzący płytkę nazębną i wytwarzający kwasy będące najważniejszym powodem rozwoju próchnicy.

Najnowsze badanie (http://dx.doi.org/10.1038/s41467-023-38346-3) naukowców z dwóch amerykańskich uczelni (University of Pennsylvania School of Dental Medicine oraz University of North Carolina) obala jednak wcześniejszą teorię. Wykazało bowiem, że to właśnie S. sputigena, wcześniej kojarzone wyłącznie z chorobami dziąseł, działa jako kluczowy partner S. mutans, znacznie pogłębiając zdolność tego drugiego do powodowania ubytków.

"To było zupełnie nieoczekiwane odkrycie, które daje nam nowy wgląd w rozwój próchnicy, określa potencjalne przyszłe cele zapobiegania tej chorobie i ujawnia zupełnie nowe mechanizmy tworzenia biofilmu bakteryjnego, które mogą mieć znaczenie w różnych kontekstach klinicznych" - podkreśla współautor badania prof. Hyun Koo.

Jak powstaje próchnica

Próchnica jest uważana za najczęstszą chorobę przewlekłą u dzieci i dorosłych. Powstaje, gdy S. mutans i inne bakterie kwasotwórcze nie są w wystarczającym stopniu usuwane podczas codziennych zabiegów higienicznych, w skutek czego tworzą na zębach biofilm, który nazywa się powszechnie płytką nazębną. Nagromadzone w płytce bakterie wychwytują cukry z żywności i napojów, po czym przekształcają je w kwasy. Jeśli płytka nazębna nie zostaje na czas usunięta, kwasy te zaczynają niszczyć szkliwo i tworzyć ubytki.

Wcześniejsze badania pozwoliły zidentyfikować kilka różnych gatunków bakterii tworzących płytkę nazębną, w tym najbardziej rozpowszechniony S. mutans. Także beztlenowe gatunki z rodzaju Selenomonas już od dawna wykrywano w jamie ustnej, jednak zawsze łączono je wyłącznie z chorobami dziąseł. Dopiero teraz okazało się, że odgrywają one jeszcze jedną, bardzo ważną rolę - sprzyjają rozwojowi próchnicy poprzez nieznany dotąd mechanizm.

Naukowcy pobrali próbki płytki nazębnej z zębów 300 dzieci w wieku 3-5 lat, z których połowa miała próchnicę. Wszystkie próbki przeanalizowali za pomocą szeregu zaawansowanych testów, obejmujących m.in. sekwencjonowanie aktywności genów bakteryjnych, przebieg szlaków biologicznych, a nawet bezpośrednie obrazowanie mikroskopowe. Następnie potwierdzili swoje odkrycia na kolejnym zestawie 116 próbek płytki nazębnej zebranych od 3-, 4- i 5-latków.

Okazało się, że chociaż S. sputigena jest tylko jednym z kilku - poza S. mutans - gatunków bakterii związanych z płytką nazębną i sam nie powoduje próchnicy, ma zadziwiającą zdolność do współpracy z S. mutans w celu przyspieszenia procesu próchnicowego.

Wiadomo, że S. mutans wykorzystuje dostępny cukier do budowy lepkich konstrukcji zwanych glukanami, które są częścią ochronnego środowiska płytki nazębnej. Badacze zaobserwowali, że bakterie S. sputigena, które posiadają na powierzchni małe wyrostki umożliwiające poruszanie się po podłożu, mogą zostać uwięziona przez wspomniane wyżej glukany. Jeżeli do tego dojdzie, S. sputigena zaczyna bardzo szybko się rozmnażać, wykorzystując własne komórki do tworzenia „nakładek” w kształcie plastra miodu, które otaczają i chronią komórki S. mutans. Rezultatem tego nieoczekiwanego partnerstwa - jak wykazali naukowcy na modelach zwierzęcych - jest znacznie większa i bardziej skoncentrowana produkcja kwasu, która sprzyja gwałtownemu nasileniu próchnicy.

„Nasze odkrycie ujawnia dużo bardziej złożoną interakcję mikrobiologiczną niż sądzono i pozwala lepiej zrozumieć, w jaki sposób powstają ubytki w zębach dzieci. A to zrozumienie jest kluczowe dla opracowania lepszych sposobów zapobiegania próchnicy” - podkreśla prof. Koo.

„Jeżeli udałoby nam się zakłócić powstawanie tych ochronnych nakładek tworzonych przez S. sputigena za pomocą jakichś enzymów lub bardziej precyzyjnych i skutecznych metod szczotkowania zębów, moglibyśmy dokonać przełomu w walce z tą chorobą” - dodaje.

Wraz ze swoim zespołem profesor zamierza teraz bardziej szczegółowo zbadać, w jaki sposób ta beztlenowa bakteria trafia do środowiska tlenowego na powierzchni zęba.

„Zjawisko, w którym bakteria z jednego rodzaju środowiska przenosi się do zupełnie innego i wchodzi w interakcje z żyjącymi tam bakteriami, budując te niezwykłe nakładki, jest unikalne i powinno stać się obiektem szerokiego zainteresowania mikrobiologów” – uważa Koo.