Микробиология полости рта — это изучение микроорганизмов ( микробиоты) полости рта и их взаимодействия между микроорганизмами полости рта или с хозяином. [1] Среда, присутствующая в ротовой полости человека , подходит для роста обнаруженных там характерных микроорганизмов. Он обеспечивает источник воды и питательных веществ, а также умеренную температуру. [2] Резидентные микробы полости рта прикрепляются к зубам и деснам, чтобы противостоять механическому промыванию изо рта в желудок, где чувствительные к кислоте микробы уничтожаются соляной кислотой . [2] [3]
К анаэробным бактериям полости рта относятся: Actinomyces , Arachnia ( Propionibacterium propionicus ), Bacteroides , Bifidobacterium , Eubacterium , Fusobacterium , Lactobacillus , Leptotrichia , Peptococcus , Peptostreptococcus , Propionibacterium , Selenomonas , Treponema и Veillonella . [4] [ нужно обновить ] Наиболее часто встречающимися протистами являются Entamoeba gingivalis и Trichomonas tenax . [5] Роды грибов, которые часто встречаются во рту, включают Candida , Cladosporium , Aspergillus , Fusarium , Glomus , Alternaria , Penicillium и Cryptococcus и другие. [6] Бактерии накапливаются как на твердых, так и на мягких тканях полости рта в виде биопленок . Бактериальная адгезия особенно важна для бактерий полости рта.
Бактерии полости рта развили механизмы, позволяющие чувствовать окружающую среду и уклоняться от хозяина или изменять его. Бактерии занимают экологическую нишу, образованную как поверхностью зубов , так и эпителием слизистой оболочки . [7] [8] Примечательные факторы, которые, как было обнаружено, влияют на микробную колонизацию полости рта, включают pH, концентрацию кислорода и его доступность на определенных поверхностях полости рта, механические силы, действующие на поверхности полости рта, поток слюны и жидкости через ротовую полость. полость и возраст. [8] Однако высокоэффективная врожденная защитная система хозяина постоянно контролирует бактериальную колонизацию и предотвращает бактериальную инвазию в местные ткани. Между бактериями зубного налета и врожденной защитной системой хозяина существует динамическое равновесие . [7] Особый интерес представляет роль микроорганизмов полости рта в двух основных стоматологических заболеваниях: кариесе зубов и заболеваниях пародонта . [7] Кроме того, исследования коррелируют с плохим здоровьем полости рта и, как следствие, способностью микробиоты полости рта проникать в организм, влияя на здоровье сердца, а также на когнитивные функции. [9]
Известно, что микробиом полости рта, в основном состоящий из бактерий, развивших устойчивость к иммунной системе человека, воздействует на хозяина ради собственной выгоды, как это видно на примере кариеса зубов . Среда, присутствующая во рту человека, способствует росту обнаруженных там характерных микроорганизмов. Он обеспечивает источник воды и питательных веществ, а также умеренную температуру. [2] Резидентные микробы полости рта прикрепляются к зубам и деснам, чтобы противостоять механическому промыванию изо рта в желудок, где чувствительные к кислоте микробы уничтожаются соляной кислотой. [2] [3]
К анаэробным бактериям полости рта относятся: Actinomyces , Arachnia , Bacteroides , Bifidobacterium , Eubacterium , Fusobacterium , Lactobacillus , Leptotrichia , Peptococcus , Peptostreptococcus , Propionibacterium , Selenomonas , Treponema и Veillonella . [4] Кроме того, в полости рта обнаружен ряд грибов, в том числе: Candida, Cladosporium , Aspergillus , Fusarium , Glomus, Alternaria , Penicillium и Cryptococcus . [11] Полость рта новорожденного не содержит бактерий, но быстро заселяется такими бактериями, как Streptococcus salivarius . С появлением зубов в течение первого года жизни происходит колонизация Streptococcus mutans и Streptococcus sanguinis , поскольку эти микроорганизмы колонизируют поверхность зубов и десны. Другие штаммы стрептококков прочно прикрепляются к деснам и щекам, но не к зубам. Область десневой щели (опорные структуры зубов) обеспечивает среду обитания для множества анаэробных видов. Бактероиды и спирохеты колонизируют ротовую полость в период полового созревания. [7] Особый интерес представляет роль микроорганизмов полости рта в двух основных стоматологических заболеваниях: кариесе зубов и заболеваниях пародонта . [7]
В разнообразной среде разнообразные организмы способны заселять уникальные экологические ниши, присутствующие в полости рта, включая зубы, десны, язык, щеки и небо. [12]
Зубной налет состоит из микробного сообщества, прилипшего к поверхности зуба; этот налет также считается биопленкой . Хотя говорят, что этот налет прилипает к поверхности зуба, микробное сообщество налета не находится в непосредственном контакте с эмалью зуба. Вместо этого бактерии, способные образовывать прикрепления к приобретенной пелликулы , содержащей определенные белки слюны, на поверхности зубов, начинают формирование биопленки. По мере созревания зубного налета, при котором микробное сообщество растет и диверсифицируется, налет покрывается межбактериальным матриксом. [8]
Зубной камень в полости рта является результатом минерализации мертвых микроорганизмов и окружающих их микроорганизмов; этот камень затем может быть заселен живыми бактериями. Зубной камень может присутствовать на наддесневой и поддесневой поверхностях. [8]
Слизистая оболочка полости рта представляет собой уникальную экологическую среду для обитания микробиоты. В отличие от зубов, слизистая оболочка полости рта часто отслаивается, и поэтому ее микробные обитатели не только сохраняются в более низкой относительной численности, чем таковые в зубах, но также должны быть в состоянии преодолеть препятствие в виде отслаивающегося эпителия. [8]
В отличие от других поверхностей слизистой оболочки полости рта, природа верхней поверхности языка, отчасти благодаря наличию многочисленных сосочков, обеспечивает уникальную экологическую нишу для обитания микробов. Одной из важных характеристик этой среды обитания является то, что пространства между сосочками, как правило, не получают большого количества насыщенной кислородом слюны, если таковая вообще имеется, что создает среду, подходящую для микроаэрофильной и облигатной анаэробной микробиоты. [13]
Приобретение микробиоты полости рта во многом зависит от способа родоразрешения в младенческом возрасте – вагинального или кесарева сечения ; При сравнении младенцев через три месяца после рождения было обнаружено, что младенцы, рожденные естественным путем, имеют более высокое таксономическое разнообразие полости рта, чем их сверстники, рожденные с помощью кесарева сечения. [14] [12] Дальнейшее заражение определяется диетой, развитием, общим образом жизни, гигиеной и применением антибиотиков. [14] Отмечено, что у младенцев, находящихся на грудном вскармливании, наблюдается более высокая колонизация лактобактериями в ротовой полости, чем у их сверстников, находящихся на искусственном вскармливании. [12] Также показано, что разнообразие микробиома полости рта процветает при прорезывании молочных зубов, а затем и взрослых зубов, поскольку в полости рта появляются новые экологические ниши. [12] [14]
Слюна играет значительную роль во влиянии на микробиом полости рта. [15] Более 800 видов бактерий колонизируют слизистую полости рта, 1300 видов обнаруживаются в десневой щели и почти 1000 видов составляют зубной налет. Рот является богатой средой для сотен видов бактерий, поскольку слюна состоит в основном из воды, и каждый день через рот проходит множество питательных веществ. При поцелуе требуется всего 10 секунд, чтобы не менее 80 миллионов бактерий обменялись слюной. Однако эффект носит временный характер, поскольку каждый человек быстро возвращается к своему равновесию. [16] [17]
Благодаря прогрессу в методах молекулярной биологии научное понимание экологии полости рта улучшается. Экология полости рта составляется более подробно, включая язык, зубы, десны, слюнные железы и т. д., которые являются домом для сообществ различных микроорганизмов. [18]
Иммунная система хозяина контролирует бактериальную колонизацию полости рта и предотвращает местное инфицирование тканей. В частности, существует динамическое равновесие между бактериями зубного налета и иммунной системой хозяина, что позволяет налету оставаться во рту, когда другие биопленки смываются. [19]
В равновесии бактериальная биопленка, образующаяся в результате ферментации сахара во рту, быстро сметается слюной, за исключением зубного налета. В случаях нарушения равновесия микроорганизмы полости рта выходят из-под контроля и вызывают заболевания полости рта, такие как кариес и заболевания пародонта. Некоторые исследования также связали плохую гигиену полости рта с заражением патогенными бактериями. [9]
Существует множество факторов здоровья полости рта, которые необходимо сохранять, чтобы предотвратить патогенез микробиома полости рта или заболеваний полости рта. Зубной налет — это материал, который прилипает к зубам и состоит из бактериальных клеток (в основном S. mutans и S. sanguis ), полимеров слюны и бактериальных внеклеточных продуктов. Налет – это биопленка на поверхности зубов. Такое скопление микроорганизмов подвергает зубы и ткани десен воздействию высоких концентраций бактериальных метаболитов, что приводит к стоматологическим заболеваниям. Если не позаботиться о нем с помощью чистки щеткой или зубной нитью, налет может превратиться в зубной камень (его затвердевшую форму) и привести к гингивиту или заболеванию пародонта . В случае кариеса белки, участвующие в колонизации зубов Streptococcus mutans, могут вырабатывать антитела, ингибирующие кариесогенный процесс, которые можно использовать для создания вакцин . [19] Было обнаружено, что виды бактерий, обычно связанные с микробиотой полости рта, присутствуют у женщин с бактериальным вагинозом . [20] Роды грибов, которые часто встречаются во рту, включают Candida , Cladosporium , Aspergillus , Fusarium , Glomus , Alternaria , Penicillium и Cryptococcus , среди других. [6] Кроме того, исследования выявили корреляцию между плохим здоровьем полости рта и, как следствие, способностью микробиоты полости рта проникать в организм, влияя на здоровье сердца, а также на когнитивные функции. [9] Высокие уровни циркулирующих антител к патогенам полости рта Campylobacter rectus , Veillonella parvula и Prevotella melaninogenica связаны с гипертонией у человека. [21]
Микробиота полости рта во многом связана с общим здоровьем, а нарушения в микробиоте полости рта могут привести к заболеваниям как полости рта, так и остального организма. [22] Существует множество факторов, влияющих на разнообразие микробиоты полости рта, таких как возраст, диета, правила гигиены и генетика. [23] Одним из наиболее важных факторов в обеспечении оптимального здоровья микробиоты полости рта является использование надлежащей практики гигиены полости рта . Зубной налет связан с двумя чрезвычайно распространенными заболеваниями полости рта: кариесом и заболеваниями пародонта. [24] Регулярная чистка зубов и использование нити необходимы для предотвращения образования вредного зубного налета. Исследования показали, что использование зубной нити связано с уменьшением количества бактерий Streptococcus mutans , которые, как было доказано, участвуют в образовании кариеса. [25] Недостаточная чистка зубов щеткой и зубной нитью может привести к заболеванию десен и зубов и, в конечном итоге, к потере зубов . [26] Кроме того, плохая гигиена полости рта связана с такими заболеваниями, как остеопороз , диабет и сердечно-сосудистые заболевания . [26] Чтобы предотвратить любые возможные осложнения, вызванные изменением микробиоты полости рта, важно ежедневно пользоваться щеткой и ниткой, планировать регулярные чистки, соблюдать здоровую диету и часто заменять зубные щетки. [26]
Среда полости рта (температура, влажность, pH, питательные вещества и т. д.) влияет на отбор адаптированных (а иногда и патогенных) популяций микроорганизмов. [27] У молодого человека или взрослого человека с хорошим здоровьем и здоровым питанием микробы, живущие во рту, прикрепляются к слизистым, зубам и деснам, чтобы противостоять удалению слюной. В конце концов, они в основном смываются и разрушаются во время прохождения через желудок. [27] [28] Слюноотделение и состояние полости рта варьируются от человека к человеку, а также в зависимости от времени суток и от того, спит ли человек с открытым ртом. От молодости до старости вся полость рта взаимодействует с микробиомом полости рта и влияет на него. [29] Через гортань многочисленные бактерии могут попасть через дыхательные пути в легкие . Там слизь занимается их выведением. Патогенная микрофлора полости рта связана с выработкой факторов, благоприятствующих аутоиммунным заболеваниям, таким как псориаз и артрит , а также раку толстой кишки , легких и груди . [30]
Большинство видов бактерий, обнаруженных во рту, принадлежат к микробным сообществам, называемым биопленками , особенностью которых является межбактериальная связь. Межклеточный контакт опосредуется специфическими белковыми адгезинами и часто, как в случае межвидовой агрегации, комплементарными полисахаридными рецепторами. Другой метод коммуникации включает в себя сигнальные молекулы между клетками, которые делятся на два класса: те, которые используются для внутривидовой передачи сигналов, и те, которые используются для межвидовой передачи сигналов. Примером внутривидового общения является чувство кворума . Было показано, что бактерии полости рта производят небольшие пептиды, такие как пептиды, стимулирующие компетентность , которые могут способствовать образованию одновидовых биопленок. Распространенная форма межвидовой передачи сигналов опосредована 4,5-дигидрокси-2,3-пентандионом (DPD), также известным как аутоиндуктор-2 (Al-2). [31]
Эволюцию микробиома полости рта человека можно проследить во времени с помощью секвенирования зубного камня ( по сути, окаменевшего зубного налета). [32]
Как упоминалось в предыдущих разделах, микробиом полости рта человека имеет важное значение для здоровья и благополучия человека в целом и часто является единственной сохранившейся медицинской картой древних популяций.
Микробиом полости рта развивался с течением времени вместе с людьми, в ответ на изменения в диете, образе жизни, окружающей среде и даже на появление кулинарии . [32] Также наблюдалось сходство в микробиоте полости рта у гомининов, а также у других видов приматов. Хотя основной микробиом, состоящий из определенных бактерий, существует у большинства людей, могут возникнуть значительные различия в зависимости от уникальной окружающей среды, образа жизни, физиологии и наследия человека. [33]
Учитывая, что бактерии полости рта передаются вертикально от лиц, осуществляющих основной уход в раннем детстве, и горизонтально между членами семьи в более позднем возрасте, археологический зубной камень является уникальным способом проследить структуру населения, перемещение и смешение между древними культурами, а также распространение болезней. . [32]
Считается, что древние люди поддерживали совершенно другой ландшафт микробиома полости рта, чем нечеловекообразные приматы, несмотря на то, что у них была общая среда обитания. Существующие данные показали, что у шимпанзе сохраняется более высокий уровень Bacteroidetes и Fusobacteria , в то время как у людей наблюдается большее количество Firmicutes и Proteobacteria . [32] Также было обнаружено, что микробиота полости рта человека менее разнообразна по сравнению с микробиотой других приматов. [32]
Из гомининов ( Homo erectus , неандертальцев , денисовцев ) наиболее подробно изучены микробиомы ротовой полости неандертальцев. Было обнаружено, что группа микробиоты полости рта является общей для испанских неандертальцев, добывавших пищу людей примерно 3000 лет назад, и одного пойманного в дикой природе шимпанзе . Сходства также были обнаружены между мясоедом- неандертальцем в Бельгии и людьми-охотниками в Европе и Африке. Озга и др. (2019) обнаружили, что неандертальцы и люди имеют схожую микробиоту полости рта и больше похожи друг на друга, чем на шимпанзе . Вейрих (2021) обнаруживает, что эти наблюдения позволяют предположить, что люди разделяли микробиоту полости рта с неандертальцами, по крайней мере, 3000 лет назад. Хотя возможно, что люди и неандертальцы имели общую микробиоту полости рта с момента разделения (около 700 000 лет назад) до их вымирания , Вейрих считает, что не менее вероятная гипотеза состоит в том, что конвергентная эволюция привела к появлению схожей микробиоты полости рта у неандертальцев и людей в этот период. [34]
Микробиом ротовой полости человека стал предметом все более пристального научного изучения, особенно в понимании его эволюционного пути. Состав микробиома полости рта претерпел значительные изменения, особенно в такие ключевые исторические периоды, как неолит и промышленная революция .
Период неолита начался около 10 000 лет назад и стал важным поворотным моментом в истории человечества. В эту эпоху произошел переход от образа жизни охотников-собирателей к сельскому хозяйству и земледелию. Одним из наиболее значительных изменений в этот период стало принятие диеты, богатой углеводами, особенно потребление домашних злаков , таких как пшеница и ячмень . Этот сдвиг оказал глубокое влияние на микробиом полости рта. Увеличение количества ферментируемых углеводов привело к резкому росту заболеваемости кариесом — распространенной проблемой здоровья полости рта. Кроме того, в период неолита также наблюдалось сокращение микробного разнообразия в среде полости рта. [32]
При переходе от неолита к средневековому периоду , начавшемуся около 400 лет назад, в составе микробиоты полости рта мало что изменилось. Этот период стабильности предполагает, что, несмотря на достижения в сельском хозяйстве и социальных структурах, микробиом полости рта оставался относительно постоянным. Этот период не привел к значительным изменениям в микробных сообществах полости рта, что указывает на достижение своего рода равновесия. [32]
Промышленная революция , начавшаяся примерно в 1850 году, привела к еще одному значительному сдвигу в образе жизни человека и, как следствие, в микробиоме полости рта. Повсеместная доступность промышленно обработанной муки и сахара привела к преобладанию кариесогенных бактерий в среде полости рта. Этот сдвиг сохраняется и по сей день, делая современный микробиом полости рта менее разнообразным, чем когда-либо прежде, делая его менее устойчивым к возмущениям в виде диетического дисбаланса или инвазии патогенных видов бактерий. [32]
Изменения в микробиоме полости рта с течением времени имеют серьезные последствия для современного здоровья. Нынешнее отсутствие разнообразия в микробиоме полости рта делает его более восприимчивым к дисбалансу и патогенным инвазиям. Это, в свою очередь, может привести к целому ряду проблем со здоровьем полости рта и системного характера, от кариеса зубов до сердечно-сосудистых заболеваний . Кариес зубов поражает от 60 до 90% детей и взрослых в промышленно развитых странах и оказывает более серьезное воздействие на менее промышленно развитые страны с менее развитыми системами здравоохранения. [35] Понимание микробиома полости рта посредством изучения эволюции микробиома полости рта может помочь науке понять прошлые ошибки и определить лучший путь вперед в устойчивых медицинских вмешательствах, которые активно работают с естественными системами организма, а не борются с ними. их с помощью периодических реактивных вмешательств.
Кроме того, грибковая инфекция ЖКТ регистрируется даже среди пациентов с нормальным иммунным статусом. Грибковые инфекции, связанные с пищеварительной системой, могут быть вызваны как комменсальными условно-патогенными грибами, так и экзогенными патогенными грибами. ...
Кандида
зр. также является наиболее часто выявляемым видом среди пациентов с ИФИ желудка. ... Когда-то считалось, что желудочная кислота может убивать микробы, попадающие в желудок, и что уникальная экологическая среда желудка не подходит для микробной колонизации или инфекции. Однако несколько исследований с использованием культурально-независимых методов подтвердили, что в желудке существует большое количество кислотоустойчивых бактерий, принадлежащих к восьми типам и до 120 видам, таким как
Streptococcus
sp.,
Neisseria
sp. и
Lactobacillus
sp. и т. д.
26, 27
Кроме того,
Candida albicans
может хорошо расти в очень кислой среде,
28
а некоторые генотипы могут увеличивать тяжесть поражений слизистой оболочки желудка.
29