© Wendy van Santen

Бактеріальний мегаполіс у вашому роті

Автор Анастасія Кручанова
Мікробіолог

Останні наукові дослідження довели менше співвідношення бактеріальних клітин до клітин людини, ніж вважалося раніше, а саме: 10 клітин людини до 1 бактеріальної. Однак це не означає зменшення впливу бактерій на людину. Бактерії супроводжували людство із самого початку його існування, змінювали нас і нашу історію. Наше тіло перебуває з ними в тісному контакті кожну хвилину. Навіть зараз відбувається обмін генетичною інформацією та біохімічними речовинами.

Я пропоную подивитися на цю взаємодію ″очима″ бактерій. Доки Ви на хвилинку зайшли перевірити соціальні мережі й зупинилися на прочитанні хоча б цієї статті, у Вашому тілі могли змінитися декілька поколінь. Їхні цілі та завдання не амбіційні — вижити. Задля цього їм потрібно харчуватися та зайняти зручне місце.

Більшість поверхонь нашого тіла нагадують цілі бактеріальні мегаполіси зі складною ієрархією та жорстокою конкуренцією. Різні види, об’єднуючись та розподіляючи ролі, утворюють цілі мережі — біоплівки. Одну з таких біоплівок Ви спостерігаєте кожен ранок — зубний наліт.

Мікробна спільнота порожнини рота динамічно змінюється. Задумайтесь, їхній колектив зазнає вторгнень з нашого боку щоденно. Під час гігієнічних процедур біоплівка механічно та хімічно руйнується, прийоми їжі можуть надавати перевагу одному виду та прирікати інший на смерть. А поцілунки? Зі слиною надходять сотні прибульців та потенційних мешканців!

Мікроби дуже чутливі до навколишніх умов. Цим пояснюється той факт, що склад верхньої та нижньої поверхні язика розрізняється! Не менш важливим є певне співвідношення видів мікроорганізмів у роті: відхилення від нього асоціюють з карієсом. Руйнування емалі зуба відбувається через зниження рН ротової порожнини. Від чого залежить кислотність у нашому роті? Від складу нашої слини, від їжі (пам’ятаєте, як скриплять зуби після ″Coca-Cola″?), а також… від взаємин між бактеріями.

Піонерами в колонізації наших зубів є стрептококи, здатні до життя в анаеробних умовах: Streptococcus oralis, S. mitis, S. sanguinis, S. gordonii, S. parasanguinis, S. cristatus. Прикріплення відбувається фімбріями — спеціальними ворсинками бактерій. Перед цим бактерії здатні утилізувати багато білків на поверхні наших зубів, звільняючи собі територію для прикріплення до тонкого шару слини. Генами для розчищення цих білків стрептококи різних видів діляться горизонтально (генетична інформація передається між двома організмами різних видів). Клітина з корисним геном може віддати свій ген близькій сусідці даром. Різні види стрептококів тісно розміщені, чіпляючись один за одного тими ж ворсинками.

Поруч зі стрептококами може пригрітися Actinomyces naeslundii. У неї є фімбрії для прикріплення до білків слини, а інші представники роду Actinomyces (Актиноміцетів) фімбріями другого типу прикріплюються до полісахаридів — основних компонентів клітинної стінки згаданих стрептококів. Весь цей комплекс є фундаментом зубного нальоту. Тут намагаються розташуватися бактерії, для яких кисень є згубним або небажаним. Corynebacterium (Коринебактерії) прикріплюються до основи зуба (до існуючої біоплівки зі стрептококів і актиноміцетів) і утворюють цілу мережу з власних клітин. Найімовірніше, за стійкість зубного нальоту “дякувати” доведеться саме цьому роду бактерій. Мережа нагадує джунглі та стає домом для інших родів, де кожен розміщується за потребами і вміннями. На далеких від фундаменту нитках можуть розташовуватися ті ж стрептококи, спокусившись близьким розташуванням до цукру. Однак, в обмін на цукор і кисень, вони виділяють вуглекислий газ, лактат, ацетат і перекис. Остання речовина може, на додачу до нашої слини, виступати стримуючим фактором для розвитку різних патогенних організмів. Зі стрептококами часто об’єднуються Porphyromonas gingivalis. Але стрептококи не проти. Вони виробляють білок autoinducer-2, який слугує запрошенням до співпраці. P. gingivalis впізнає своїми фімбріями поверхню стрептокока, чіпляється, і вони починають існувати в гармонії. P. gingivalis не вживає цукор. У бактерій це є ознакою доброго сусіда, бо немає конкуренції за поживну речовину. Мабуть, їх зближує ще кілька приємних один одному властивостей. Стрептококи руйнують окисники із зовнішнього середовища, захищаючи від них P. gingivalis. А P. gingivalis, в свою чергу, стає ″кухарем″ для стрептококів, розкладаючи складні білки на зручні для вживання маленькі пептиди. Не дивно, що стрептококи запрошують їх до сусідства самостійно.

Також у конкуренцію за цукор не вступлять бактерії роду Veillonella (Вейлонела). Наприклад, V. parvula споживає в якості джерела енергії лактат. Лактат знижує рН, а це погано для нашої емалі, пам’ятаєте? Отже, V. parvula — наш друг, що видаляє із середовища лактат? Найімовірніше, ні. Лактат — проміжна речовина обміну стрептококів, і чим менше його в середовищі, тим більше прискорюється їхня життєдіяльність.

У товщі нальоту, завдяки зусиллям Streptoccocus, накопичується той самий вуглекислий газ. Це житловий простір бактерій Fusobacterium, Leptotrichia, Capnocytophaga. Своїми продовгуватими структурами вони додатково зміцнюють свою безкисневу спільноту.

Рисунок взято із ″Biogeography of a human oral microbiome at the micron scale″ Jessica L. Mark Welcha,b,1, Blair J. Rossettia,b, Christopher W. Rieken PNAS 2016

Тому наш рот не являє собою бактеріальний хаос, як зображено на плакатах стоматологічних кабінетів. Правила гігієни були сформовані емпірично, але цілком можливо, що еволюція бактеріальної плівки на зубах йшла в ногу з людством: від перших несміливих спроб почистити зуби волохатими гілочками до сьогоднішнього значного арсеналу стоматологічної індустрії.
Що ж намагаються подолати щітки з нейлоновим ворсом?

Рисунок узято із ″Biogeography of a human oral microbiome at the micron scale″ Jessica L. Mark Welcha,b,1, Blair J. Rossettia,b, Christopher W. Rieken PNAS 2016

Дане зображення було отримано за допомогою фарбування бактерій над'ясневої зубної бляшки. Фіолетові Corynebacterium (Коринебактерії) утворюють волокна, на кінцях яких розташовуються коки (зафарбовані зеленим) та інші види. Подібні об’єднання автори порівняли з кукурудзяними качанами, різноманітність яких представлено в секції С.

Всі тонкощі взаємодії і географія бактеріальних плівок зараз знаходяться під пильним поглядом вчених. Майже всі згадані сьогодні персонажі зустрічаються в процесі карієсу. І доки дослідники намагаються встановити, хто ж із них є головним винуватцем цього патологічного процесу, враховуючи вже наявні на сьогодні дані, можна затвердити доцільність гігієнічних рекомендацій: чистити зуби вранці і ввечері, використовувати зубну нитку і рідше балувати себе солоденьким. Або, якщо вже балувати, то якомога швидше усунути з поля зору стрептококів, наприклад, прополоскавши рот. Тим паче, з Юрою Пєшковим ми з’ясували, що запивати їжу можна і потрібно.

Джерела:

1) INVITED MEDICAL REVIEW The oral microbiome in health and disease and the potential impact on personalized dental medicine MF Zarco, TJ Vess, GS Ginsburg 2011
2) Beyond the oral microbiome. Jenkinson HF 2011
3) Biogeography of a human oral microbiome at the micron scale Jessica L. Mark Welcha,b,1, Blair J. Rossettia,b, Christopher W. Rieken PNAS 2016

Дізнайтеся ваші варіанти генів APOE та eNOS3:
ДНК-тест «Мій раціон»
1950 грн
Замовити тест
ДНК-тест «Моє вегетаріанство»
1950 грн
Замовити тест