Хотя не совсем приятно представлять себе полость рта как экосистему, изобилующую микроорганизмами, это именно то, чем она является.
Во рту, или, по-научному, в ротовой полости, обитает множество видов бактерий, грибков, архей и вирусов, которые находят свое пристанище в слюне и на зубах в виде биопленок, известных как зубной налет. Разрушение зубов, или кариес, происходит, когда бактерии во рту расщепляют сахара и выделяют кислоты, которые разъедают твердое минеральное вещество, известное как эмаль, защищающее зубы от физических, термических и химических воздействий. Эмаль реминерализуется естественным образом, поскольку минералы оседают на зубах со слюной, определенными пищевыми продуктами и средствами для ухода за зубами, такими как зубная паста, но если эрозивные процессы опережают процесс реминерализации, может начать развиваться кариес. В долгосрочной перспективе это может привести к боли или повышенной чувствительности, а также к появлению видимых темных пятен на зубах. По оценкам, кариесом страдают до 3,1 миллиарда человек во всем мире, что делает его самым распространенным неинфекционным заболеванием в мире.
Долгое время в понимании кариеса зубов учеными доминировала парадигма "1 болезнь - 1 возбудитель", главной причиной которой была бактерия Streptococcus mutans. S. mutans - обычный обитатель полости рта человека. Считалось, что S. mutans является врагом номер один, когда речь заходит о кариесе, поскольку его присутствие часто связывают с заболеваемостью кариесом. Эта парадигма даже привела к предложениям разработать вакцины против кариеса зубов, специально предназначенные против S. mutans.
В последние десятилетия ученые пришли к пониманию того, что S. mutans на самом деле является лишь частью головоломки — состав бактериальных биопленок во рту и на зубах существенно различается у разных популяций людей и не у всех, кто страдает кариесом, S. mutans присутствует в изобилии. В настоящее время кариес считается неинфекционным заболеванием, что означает, что он не вызывается инфекционным агентом, а развивается в зависимости от таких факторов, как генетика, поведение и состав микробиоты полости рта. В целом, увеличение количества бактерий, которые вырабатывают кислоту или могут переносить кислые условия, может способствовать развитию кариеса. Это напоминает концепцию дисбактериоза в области здоровья кишечника, которая описывает дисбаланс в бактериальном составе кишечника — снижение общего разнообразия, уменьшение количества полезных микробов и увеличение количества потенциально вредных — что связано с неинфекционными заболеваниями, такими как синдром раздраженного кишечника.
Несмотря на то, что полость рта и зубы более доступны, чем кишечник, и, следовательно, с них технически проще брать пробы, по-прежнему трудно проводить контролируемые эксперименты для установления причинно-следственных связей в микробиоме полости рта. Это затрудняет выявление молекулярных механизмов, приводящих к развитию кариеса, или разработку новых методов лечения кариеса, нацеленных на микробиоту полости рта. Один из способов, с помощью которого ученые могут узнать о микробиоте полости рта и изучить механизмы, приводящие к образованию кариеса, это взять образцы слюны или зубного налета у пациентов и изучить их в лаборатории. В одном исследовании исследователи использовали микроскопию для изучения образцов слюны у детей, у которых не было кариеса, и у детей, страдающих кариесом. Они увидели, что слюна детей с кариесом, содержит скопления бактерий и грибков, в то время как слюна детей без кариеса, содержит в основном единичные бактериальные клетки или небольшие скопления бактерий. Присмотревшись, ученые обнаружили, что скопления бактерий и грибков в основном состоят из S. mutans и грибков Candida albicans.
Источник: Falsetta et al., 2014, ASM Journals | Infection & Immunity
Вооружившись этой информацией, исследователи воссоздали скопления бактерий и грибов в лаборатории, чтобы изучить, как они формируются и функционируют. Они обнаружили, что бактерии запутываются в грибковых гифах и прилипают к молекулам, называемым альфа-гликанами. Они также изучили, как скопления бактерий и грибков прикрепляются к эмалеподобным поверхностям и обнаружили нечто удивительное - скопления могут мигрировать. Растущие грибковые гифы эффективно "перемещают" скопления бактерий по поверхности, поскольку они переносятся расширяющимися гифальными структурами. Это открытие имеет большое значение для изучения кариеса, особенно с учетом того, что совместное накопление, по-видимому, усиливает разрушение эмали по сравнению с бактериями или грибками по отдельности.
В дополнение к взятию образцов зубного налета и слюны, ученые могут использовать лабораторные модели для изучения микробной экологии полости рта в более контролируемых условиях. Одна из таких моделей, впервые разработанная учеными в 1990-х годах, состоит из сообщества 10 бактерий, которые в целом представляют основных участников, обитающих во рту. Сообщество растет в хемостате, своего рода биореакторе, где можно регулировать такие параметры, как поступление питательных веществ и рН, чтобы поддерживать рост бактерий в "устойчивом состоянии". Это сообщество использовалось для изучения микробной экологии, лежащей в основе здоровья полости рта и заболеваний в различных контекстах. Например, проведя эксперименты с сообществом хемостатистов, исследователи показали, что S. mutans - не единственный вид бактерий, которым выгодны кислые условия, что позволяет предположить, что это, возможно, не единственный микроорганизм, вызывающий кариес во рту. Это исследование было опубликовано в 1998 году, до того, как стало широко известно или принято считать, что S. mutans - не единственный предвестник кариеса.
Сообщество бактерий в хемостате также использовалось для изучения того, как именно работают средства для гигиены полости рта. Одним из таких средств является фтор, который часто используется в зубной пасте и ополаскивателях для рта. Известно, что фтор уменьшает разрушение зубов, помогая реминерализации зубной эмали после обычного воздействия кислот из пищи, напитков и желудочной кислоты, которые вызывают эрозию. Однако, обладает ли фтор также антимикробным действием, было неясно до начала 2000-х годов, когда ученые обработали оральных хемостатиков глюкозой с низкой концентрацией фтора или без нее и оценили рН и состав сообщества через 10 дней. Без фтора S. mutans и Veillonella dispar, еще один вид бактерий, который ассоциируется с кариесом и, как известно, способствует росту других патогенных видов, выводя токсины из окружающей среды и обеспечивая своих соседей железом, стали широко распространены. В то же время многие другие представители сообщества, чувствительные к кислотам, зачахли из-за низкого рН.
Однако при добавлении фтора уровень рН оставался близким к нормальному, и чувствительные к кислотам представители сообщества могли выжить. Численность S. mutans в сообществе оставалась низкой, вероятно, потому, что его конкуренты не были подавлены и могли держать S. mutans в узде. Удивительно, но численность V. dispar также была высокой, но фторидное сообщество все еще было более разнообразным по сравнению с сообществом, не содержащим фтора, где доминировали S. mutans и V. dispar. Исследователи пришли к выводу, что даже низкие концентрации фтора могут подавлять бактерии, вызывающие кариес, останавливая падение рН, что дает им преимущество перед чувствительными к кислоте бактериями и, таким образом, помогает поддерживать нормальную микрофлору полости рта.
Еще одним средством для поддержания здоровья полости рта, что также изучалось на сообществе хемостатиков, является ксилит - сахарный спирт, впервые обнаруженный в буковой древесине, и распространенный подсластитель в жевательных резинках и мятных леденцах без сахара. Ксилит не является кариесогенным сахаром, что означает, что он не способствует развитию кариеса, в отличие от таких сахаров, как сахароза (столовый сахар) и фруктоза (фруктовый сахар). Исследователи из Финляндии, одной из крупнейших стран -производителей ксилита в мире, впервые обнаружили, что потребление ксилита связано со снижением заболеваемости кариесом еще в 1970-х годах. Два десятилетия спустя для объяснения механизма, стоящего за этими наблюдениями, было изучено сообщество оральных хемостатиков. Когда исследователи подвергли сообщество воздействию ксилита наряду с глюкозой, они обнаружили, что скорость выработки кислоты была снижена по сравнению с тем, когда вводилась только глюкоза. Механизм действия был аналогичен действию фтора; при использовании ксилита стабильный уровень рН предотвращал распространение S. mutans, позволяя сообществу поддерживать свой нормальный состав.
В дополнение к таким средствам, как фтор и ксилит, пробиотики также используются для лечения неинфекционных заболеваний, вызванных дисбактериозом микробного сообщества. Пробиотики работают путем введения 1 или более полезных видов микроорганизмов, чтобы вернуть сообщество к здоровому состоянию, и исследования по изучению эффективности пробиотических вмешательств для лечения кариеса продолжаются. Например, есть некоторые доказательства того, что пробиотические бактерии, такие как некоторые молочнокислые бактерии и бифидобактерии, могут подавлять рост бактерий, вызывающих кариес, в зубном налете. Это ингибирование может происходить в результате конкуренции за общие ресурсы, а также за счет производства антимикробных соединений штаммами пробиотиков.
Однако рынок пероральных пробиотиков представляет собой сложную ситуацию: многие продукты, продаваемые как пробиотики для лечения проблем со здоровьем полости рта, содержат бактерии, которые считаются безопасными для использования в таких продуктах, но преимущества, обнаруженные учеными, очень специфичны для определенных штаммов. Это означает, что не все молочнокислые бактерии одинаково эффективны в борьбе с кариесом — на самом деле, некоторые штаммы могут даже способствовать возникновению кариеса. Таким образом, не все пероральные пробиотики могут принести обещанную пользу для здоровья. Это затрудняет как клиницистам, так и потребителям принятие обоснованных решений, которые действительно помогают предотвратить кариес или справиться с ним.
Исследователи постоянно узнают больше о том, как развивается кариес и что можно сделать для его предотвращения. ВОЗ поставила цель снизить заболеваемость полости рта, включая кариес, на 10% к 2030 году. Однако проблемы остаются, поскольку за последние 30 лет уровень заболеваемости полости рта в мире практически не изменился, что говорит о том, что проводимых мероприятий недостаточно. Единственным регионом в мире, где заболеваемость кариесом снизилась, является Европа, что указывает на то, что другие регионы, особенно те, которые ограничены в ресурсах, нуждаются в большем внимании. В сложившейся ситуации лучшее, что мы можем сделать, - это следовать проверенным советам нашего стоматолога: тщательно чистить зубы, избегать употребления большого количества сладостей и не забывать пользоваться зубной нитью!
