Унікальні властивості мікроорганізмів, що формують біоплівку порожнини рота

Автор(и)

  • H. A. Loban Ukrainian Medical Stomatological Academy, Poltava,
  • M. O. Faustova Virology and Immunology, Ukrainian Medical Stomatological Academy, Poltava,
  • M. M. Ananieva Ukrainian Medical Stomatological Academy, Poltava,
  • Ya. O. Basarab Ukrainian Medical Stomatological Academy, Poltava,

DOI:

https://doi.org/10.14739/2310-1210.2019.3.169198

Ключові слова:

порожнина рота, мікробіом, біоплівка

Анотація

 

Мета роботи – шляхом огляду наукових літературних джерел показати сучасні уявлення про особливості мікробіома порожнини рота у вигляді біоплівки на її поверхнях; узагальнити сучасні дослідження про склад, формування та властивості мікроорганізмів, що формують біоплівку.

Більшість бактерій порожнини рота існують як специфічно організовані біоплівки, а не як планктонні клітини. Такий спосіб існування призводить до експресії наборів генів, що зумовлюють особливості метаболізму та властивості мікроорганізмів, які входять до складу біоплівок. Бактерії в біоплівці набувають більш вірулентного фенотипу, більшу стійкість до антимікробних засобів. Біоплівки пропонують бактеріям кілька екологічних і фізіологічних переваг, оскільки наявний синергетичний вплив видів, які створюють ці складні спільноти. Ці переваги полягають у тому, що біоплівки є захисним фізичним бар’єром для неспецифічного і специфічного захисту бактерій під час інфекції; вони надають резистентність до протимікробних агентів (дезінфекційних засобів та антибіотиків) унаслідок зниження дифузії цих токсичних сполук.

Для дослідження біоплівок в останні роки застосовують сучасні дослідницькі методології (ДНК гібридизація за допомогою клонування гена 16S рРНК, конфокальна лазерна сканувальна мікроскопія (CLSM), сканувальна електронна мікроскопія (SEM)), що суттєво деталізували її склад, будову, властивості, механізми взаємодії мікроорганізмів. Враховуючи різницю властивостей планктонних культур і зібраних у біоплівку, слина не може бути адекватним зразком для етіологічних досліджень. Незважаючи на те, що у вивченні біоплівок порожнини рота отримані важливі наукові результати, контроль біоплівок залишається невирішеною проблемою та повинен бути одним із важливих напрямів сучасних досліджень.

Висновки. Зубний наліт, який є типовою біоплівкою порожнини рота, у своєму формуванні проходить декілька стадій, його мікробний склад змінюється від початкової переваги стрептококів до біоплівки з підвищеним  вмістом актиноміцетів та інших грампозитивних бактерій. У зрілому зубному нальоті мікрофлора дуже різноманітна з переважанням анаеробних мікроорганізмів.

Посилання

Dewhirst, F. E. (2016). The Oral Microbiome: Critical for Understanding Oral Health and Disease. J Calif Dent Assoc. 44(7), 409–410.

Gomez, A., & Nelson, K. E. (2017). The Oral Microbiome of Children: Development, Disease, and Implications Beyond Oral Health. Microb Ecol. 73(2), 492–503. doi: 10.1007/s00248-016-0854-1.

Nyvad, B., Crielaard, W., Mira, A., Takahashi, N., & Beighton, D. (2013). Dental Caries from a Molecular Microbiological Perspective. Caries Res 47(2), 89–102. doi: 10.1159/000345367.

Tanner, A. C., Kressirer, C. A., & Faller, L. L. (2016).Understanding Caries From the Oral Microbiome Perspective. J Calif Dent Assoc., 44(7), 437–446.

Petrushanko, T. O., Chereda, V. V., & Loban, G. A. (2013). Yakisnyi sklad mikrobiotsenozu porozhnyny rota osib molodoho viku z riznoiu intensyvnistiu kariiesu [Qualitative composition of oral mocrobiocenosis in young adults who have dental caries of different intensity]. Svit medytsyny ta biolohii, 1(36), 57–59. [in Ukrainian].

Petrushanko, T. A., Chereda, V. V., & Loban', G. A. (2017). The relationship between colonization resistance of the oral cavity and individual -typological characteristics of personality: dental aspects. Wiad Lek., 70(4), 754–757.

Santigli, E., Koller, M., & Klug, B. (2017). Oral Biofilm Sampling for Microbiome Analysis in Healthy Children. J Vis Exp., 130. doi: 10.3791/56320

Marsh, P. D. (2018 ). In Sickness and in Health-What Does the Oral Microbiome Mean to Us? An Ecological Perspective. Adv Dent Res. 29(1), 60–65. doi: 10.1177/0022034517735295

Lof, M., Janus, M. M., & Krom, B. P. (2017). Metabolic Interactions between Bacteria and Fungi in Commensal Oral Biofilms. J Fungi (Basel), 3(3), 40. doi: 10.3390/jof3030040

Hobley, L., Harkins, C., MacPhee, C. E., & Stanley-Wall, N. R. (2015). Giving structure to the biofilm matrix: an overview of individual strategies and emerging common themes. FEMS Microbiol Rev. 39(5), 649–669. doi: 10.1093/femsre/fuv015.

Ananieva, M. M. (2018). Etiological and patogenetic aspects of non-specific bacterial vaginosis. Zaporozhye medical journal, 20, 3(108), 432–436. doi: 10.14739/2310-1210.2018.3.132124

Flemming, H. C., Wingender, J., Szewzyk, U., Steinberg, P., Rice, S. A., & Kjelleberg, S. (2016). Biofilms: an emergent form of bacterial life. Nat Rev Microbiol. 14(9), 563–575. doi: 10.1038/nrmicro.2016.94

Berlanga, M., & Guerrero, R. (2016). Living together in biofilms: the microbial cell factory and its biotechnological implications. Microb Cell Fact. 15(1), 165. doi: 10.1186/s12934-016-0569-5

Guilhen, C., Forestier, C., & Balestrino, D. (2017). Biofilm dispersal: multiple elaborate strategies for dissemination of bacteria with unique properties. Mol Microbiol,. 105(2), 188–210. doi: 10.1111/mmi.13698

Petrova, O. E., & Sauer, K. (2016). Escaping the biofilm in more than one way: desorption, detachment or dispersion. Curr Opin Microbiol. 30, 67–78. doi: 10.1016/j.mib.2016.01.004

Lee, K. W., Periasamy, S., Mukherjee, M., Xie, C., Kjelleberg, S., & Rice, S. A. (2014). Biofilm development and enhanced stress resistance of a model, mixed-species community biofilm. ISME J., 8(4), 894–907. doi: 10.1038/ismej.2013.194

Burmølle, M., Ren, D., Bjarnsholt, T., & Sørensen, S. J. (2014). Interactions in multispecies biofilms: do they actually matter? Trends Microbiol., 22(2), 84–91. doi: 10.1016/j.tim.2013.12.004

Merod, R. T., & Wuertz, S. (2014). Extracellular polymeric substance architecture influences natural genetic transformation of Acinetobacter baylyi in biofilms. Appl Environ Microbiol., 80(24), 7752–7757. doi: 10.1128/AEM.01984-14

Meervenne, E., De Weirdt, R., Van Coillie, E., Devlieghere, F., Hernan L., & Boon N. (2014). Biofilm models for the food industry: hot spots for plasmid transfer? Pathog Dis., 70(3), 332–338. doi: 10.1111/2049-632X.12134

Kouzel, N., Oldewurtel, E. R., & Maier, B. (2015). Gene transfer efficiency in gonococcal biofilms: role of biofilm age, architecture, and pilin antigenic variation. J Bacteriol., 197(14), 2422–2431. doi: 10.1128/JB.00171-15

Jakobsen, T. H., Tolker-Nielsen, T., & Givskov, M. (2017). Bacterial biofilm control by perturbation of bacterial signaling processes. Int. J. Mol. Sci., 18(9), E1970. doi: 10.3390/ijms18091970

Olsen, I. (2015). Biofilm-specific antibiotic tolerance and resistance. Eur J Clin Microbiol Infect Dis., 34(5), 877–886. doi: 10.1007/s10096-015-2323-z

Van Acker, H., Van Dijck, P., & Coenye, T. (2014). Molecular mechanisms of antimicrobial tolerance and resistance in bacterial and fungal biofilms. Trends Microbiol., 22(6), 326–333. doi: 10.1016/j.tim.2014.02.001

Lamont, R. J., & Hajishengallis, G. (2015). Polymicrobial synergy and dysbiosis in inflammatory disease. Trends Mol Med., 21(3), 172–183. doi: 10.1016/j.molmed..11.004

Nazarchuk, O. A., & Faustova, M. O. (2017). Bioplivkoutvorіuіuchi vlastyvosti klinichnykh shtamiv hrampozytyvnykh mikroorhanizmiv [Biofilmproducing properties of clinical strains of grampositive microorganisms]. Biomedical and Biosocial Anthropology 29, 6–9. [in Ukrainian].

Samaranayake, L., & Matsubara, V. H. (2017). Normal Oral Flora and the Oral Ecosystem. Dent Clin North Am., 61(2), 199–215. doi: 10.1016/j.cden.2016.11.002

Corfield, A. P. (2015). Mucins: A biologically relevant glycan barrier in mucosal protection. Biochim. Biophys. Acta., 1850(1), 236–252. doi: 10.1016/j.bbagen.2014.05.003

Park, J. H., Lee, J. K., Um, H. S., Chang, B. S., & Lee, S. Y. (2014). A periodontitis-associated multispecies model of an oral biofilm. J Periodontal Implant Sci., 44(2), 79–84. doi: 10.5051/jpis.2014.44.2.79

Roberts, F. A., & Darveau, R. P. (2015). Microbial protection and virulence in periodontal tissue as a function of polymicrobial communities: symbiosis and dysbiosis. Periodontol 2000, 69(1), 18–27. doi: 10.1111/prd.12087

Schincaglia, G. P., Hong, B. Y., Rosania, A., Barasz, J., Thompson, A., Sobue, T., et al. (2017). Clinical, immune, and microbiome traits of gingivitis and peri‐implant mucositis. J Dent Res., 96(1), 47–55. doi: 10.1177/0022034516668847

Al-Ahmad, A., Muzafferiy, F., Anderson, A. C., Wölber, J. P., Ratka-Krüger, P., Fretwurst, T., et al. (2018). Shift of microbial composition of peri-implantitis-associated oral biofilm as revealed by 16S rRNA gene cloning. J Med Microbiol, 67(3), 332–340. doi: 10.1099/jmm.0.000682

Mystkowska, J., Niemirowicz-Laskowska, K., Łysik, D., Tokajuk, G., Dąbrowski, J. R., & Bucki, R. (2018). The Role of Oral Cavity Biofilm on Metallic Biomaterial Surface Destruction–Corrosion and Friction Aspects. Int J Mol Sci., 19(3), 743. doi: 10.3390/ijms19030743

Mira, A., Simon-Soro, A., & Curtis, M. A. (2017). Role of microbial communities in the pathogenesis of periodontal diseases and caries. J Clin Periodontol., 44(18), 23–38. doi: 10.1111/jcpe.12671

Hannig, C., Hannig, M., Kensche, A., & Carpenter, G. (2017). The mucosal pellicle? An underestimated factor in oral physiology. Arch. Oral Biol., 80, 144–152. doi: 10.1016/j.archoralbio.2017.04.001

Mark Welch, J. L., Rossetti, B. J., Rieken, C. W., Dewhirst, F. E., & Borisy, G. G. (2016) Biogeography of a human oral microbiome at the micron scale. Proc Natl Acad Sci U S A. 9, 113(6), E791-800. doi: 10.1073/pnas.1522149113

Hajishengallis, E., Parsaei, Y., Klein, M. I., & Koo, H. (2017). Advances in the microbial etiology and pathogenesis of early childhood caries. Mol Oral Microbiol. 32(1), 24–34. doi: 10.1111/omi.12152

Ippolitov, E. V., Nikolaeva, E. N., & Tsarev, V. N. (2017). Bioplenka polosti rta – induktory signal'nykh sistem vrozhdennogo immuniteta [Oral biofilm: inductors of congenital immunity signal pathways]. Stomatologiya, 96(4), 58–62. doi: 10.17116/stomat201796458-62 [in Russian].

Mysak, J., Podzimek, S., Sommerova, P., Lyuya-Mi, Y., Bartova, J., Janatova, T., et al. (2014). Porphyromonas gingivalis: Major Periodontopathic Pathogen Overview. J Immunol Res., 2014, 476068. doi: 10.1155/2014/476068

##submission.downloads##

Номер

Розділ

Огляд