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

Уникальные свойства микроорганизмов, которые формируют биопленку полости рта

H. A. Loban, M. O. Faustova, M. M. Ananieva, Ya. O. Basarab

Аннотация


 

Цель работы – путем анализа научных литературных источников описать современные представления об особенностях существования микробиома полости рта в виде биопленки на ее поверхностях; обобщить современные исследования о составе, формировании и свойствах микроорганизмов, формирующих биопленку.

Большинство бактерий полости рта существуют в виде специфически организованных биопленок, а не в виде планктонных клеток. Такой способ существования приводит к экспрессии наборов генов, обусловливающих особенности метаболизма и свойств микроорганизмов, входящих в состав биопленок. Бактерии в биопленке приобретают более вирулентный фенотип, большую устойчивость к антимикробным средствам. Биопленки предлагают бактериям несколько экологических и физиологических преимуществ, поскольку существует синергетическое воздействие видов, которые создают эти сложные сообщества. Эти преимущества заключаются в том, что биопленки являются защитным физическим барьером для неспецифической и специфической защиты бактерий во время инфекции; они обеспечивают резистентность к противомикробным агентам (дезинфицирующим средствам и антибиотикам) за счет снижения диффузии этих токсичных соединений.

Для исследования биопленок в последние годы применяют современные исследовательские методологии (ДНК гибридизация с помощью клонирования гена 16S рРНК, конфокальная лазерная сканирующая микроскопия (CLSM), сканирующая электронная микроскопия (SEM)), что значительно детализировало ее состав, строение, свойства, механизмы взаимодействия микроорганизмов. Учитывая разницу свойств планктонных культур и находящихся в биопленке, слюна не может быть адекватным образцом для этиологических исследований. Несмотря на то, что в изучении биопленок полости рта получены важные научные результаты, контроль биопленок остается нерешенной проблемой и должен быть одним из важных направлений современных исследований.

Выводы. Зубной налет, который является типичной биопленкой полости рта, в формировании проходит несколько стадий, его микробный состав меняется от начального преимущества стрептококков к биопленке с повышенным содержанием актиномицетов и других грамположительных бактерий. В зрелом зубном налете микрофлора очень разнообразна с преобладанием анаэробных микроорганизмов.


Ключевые слова


полость рта; микробиом; биопленка

Полный текст:

PDF (Українська)

Литература


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


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Запорожский медицинский журнал   Лицензия Creative Commons
Запорожский государственный медицинский университет