Микроэкология полости рта

1.

МИКРОЭКОЛОГИЯ
ПОЛОСТИ РТА

2.

Значение микрофлоры полости рта
для стоматологии
В полости рта более 500 видов
бактерий;
Микроорганизмы полости рта
находятся в состоянии
экологического равновесия;
Микроорганизмы полости рта могут
вызывать различные
стоматологические заболевания
(кариес, гингивит, пародонтит и др.)

3.

Формирование микрофлоры полости рта
Процесс формирования
микрофлоры полости рта
начинается после рождения
ребенка. Источником бактерий
являются живые (родители,
братья, сестры и пр.) и неживые
объекты;
На процесс состав микрофлоры
влияет прорезывание зубов
(основная микрофлора –
стрептококки и актиномицеты);

4.

Формирование микрофлоры полости рта
Период полового созревания –
колонизация ПР
грамотрицательными анаэробами
и спирохетами;
На микрофлору ПР взрослых
людей влияют многие факторы
(возрастные изменения, уровень
физической нагрузки, стрессы,
образ жизни, привычки и пр.);
Пожилой возраст – повышение
риска кандидоза.

5.

Значение нормальной микрофлоры
полости рта
Отрицательные функции:
Образование зубных бляшек обезображивает зубы, вызывает
запах изо рта, приводит к воспалению десен;
Микроорганизмы ПР могут участвовать в развитии
стоматологических заболеваний;
Положительные функции:
Резиденты полости рта обеспечивают защиту тканей
организма-хозяина;
Препятствуют росту патогенных бактерий (конкуренция за
рецепторы адгезии, выработка токсических метаболитов):

6.

Колонизация полости рта бактериями
Первое время
микроорганизмы
пребывают в виде
суспензии;
В дальнейшем бактерии
прикрепляются к
доступным поверхностям.

7.

Механизмы колонизации у бактерий
КС грам+ и грам- бактерий содержат в разных количествах
белки, гликопротеины, липопротеины, ЛПС (у грам-) и
липотейхоевые кислоты (у грам+);
Адгезины – множество специальных поверхностных
молекул у бактерий, связывающихся с рецепторами клеток
организма-хозяина.
У грам- бактерий главными адгезинами являются фимбрии
или основные белки наружной мембраны.
У грам+ - фибриллы, фимбрии или наружные
поверхностные белки. Actinomyces naeslundii – фимбрии 1
типа обуславливают адгезию к поверхности зубов, фимбрии
2 типа отвечают за адгезию к углеводным рецепторам
эпителиальных клеток;

8.

Механизмы колонизации у бактерий
У грам+ стрептококков: S. parasanguis адгезия обусловлена фимбриями
(состоят из белка Fal), S.gordonii, S.mitis, S.cristatus – фибриллами (состоят
из белка CshA). Фибриллы обеспечивают прикрепление этих бактерий к
другим бактериям и человеческому фибронектину. S.cristatus связываются
с Fusobacterium nucleatum, формируя для зрелых зубных бляшек
бактериальные конгломераты, напоминающие кукурузные початки.
S.mutans – в адгезии участвует главный поверхностный белок антигенного
семейства I/II (AgI/II), связывающийся с рецепторами слюнных пелликул,
агглютининов и др. бактерий;
Другие виды стрептококков имеются специальные белки (AbpA и AbpB)
для связывания с амилазой слюны.
Многие стрептококки, а также Actinomyces naeslundii синтезируют
внеклеточные полисахариды, играющие ключевую роль в формировании
бляшки.

9.

Формирование «кукурузных початков»

10.

Образование зубной бляшки и биопленки
Сближение –
под действием
физических сил
бактерий
оседают на
поверхности
пелликулы.
Адгезия

11.

Механизмы взаимодействия бактерий с
поверхностями
теория Дерягина-Ландау-Фервея-Овербека –
ДЛФО

12.

Образование зубной бляшки и биопленки
Адгезия – Некоторые
бактерии (стрептококки,
актиномицеты)
осуществляют первичную
колонизацию. Для этого
на их поверхности
имеются специфические
рецепторы (адгезины),
соединяющиеся с
рецепторами пелликулы.
В дальнейшем
микроорганизмы
примыкают к «первичным
колонизаторам»

13.

Образование зубной бляшки и биопленки
Размножение
бактерий
Формирование
микроколоний.
Бактерии,
участвующие в
первичной
колонизации зубов
(стрептококки до 80%
микрофлоры ранней
бляшки, A.naeslunndii)
вырабатывают
защитные
внеклеточные
полисахариды
(декстраны, леваны).

14.

Образование зубной бляшки и биопленки
Биопленка
(«прикрепленный
налет»).
Микроколонии
образуют группы,
выгодные для
бактерий в
метаболическом
плане.

15.

Коадгезия
Примеры:
Грам- анаэробы: Fusobacterium nucleatum, Tanerella forsythia,
Porphyromonas gingivalis образуют различные ассоциации
друг с другом и грам+ бактериями;
Такие ассоциации полезны для питания метаболически
зависимых грам- бактерий;
Porphyromonas gingivalis и Selenomonas gordonii сильнее
связываются если они фиксированы на поверхности.
P.gingivalis после прикрепления к стрептококкам быстро
накапливаются в тех местах биопленки, где для этого
имеются необходимые условия для выживания.

16.

Взаимоотношения в сообществе

17.

Образование зубной бляшки и биопленки
Рост и созревание зубной
бляшки. Биопленку
характеризует примитивная
«циркуляция». Зубная
бляшка начинает вести себя
как целостный организм.
Растет число анаэробных
микроорганизмов.
Метаболические продукты
и компоненты клеточных
стенок (ЛПС) активируют
иммунный ответ организма.
Внутри бляшки бактерии
зищищены от
фагоцитирующих клеток
(ПМЯЛ) и экзогенных
бактерицидных препаратов.

18.

Социальное поведение бактерий
в биоплёнке (Quorum sensing)
Чувство кворума - регуляция экспрессии генов
(генов плазмид), зависимая от концентрации
клеток.
Взаимодействие между бактериями сопровождается
продукцией особых сигнальных молекул –
аутоиндукторов (АИ);
Благодаря чувству кворума бактерии могут
регулировать свою вирулентность, компетентность,
способность к конъюгации и продукции
антибиотиков, подвижность, образование спор и
формирование биопленки.

19.

Взаимодействие бактерий с
человеческими клетками
Эпителиоциты выполняют барьерную функцию;
Эпителиоциты передают сигналы о присутствии
бактерий по сложной коммуникативной сети между
бактериями и клетками хозяина;
В ходе молекулярного «диалога» информация
передается среди бактерий, эпителиоцитов, местных
иммуноцитов и клеток воспаления в слизистой
оболочке. Результаты общения – от выработки
эффекторных молекул иммунитета (цитокинов) до
гибели клеток хозяина;

20.

Взаимодействие бактерий с
человеческими клетками
Результатом интимных взаимодействий бактерий с ЭК может
быть проникновение (интернализация) микроорганизмов в
клетки хозяина (P. gingivalis, A. actinomycetemcomitans).
Внутриклеточная среда обеспечивает бактерий
необходимыми питательными веществами и частичную
защиту от разрушительного действия факторов иммунитета.
Treponema denticola не проникают в живые клетки, а
индуцируют деполимеризацию и реанжировку актиновых
микрофиламентов наряду с ослаблением крепления самих
эпителиоцитов. Кроме того спирохеты образуют
хемотрипсиноподобный фермент, который разрушает
соединительные комплексы и может транспортироваться в
клетку, где он повреждает актиновый цитоскелет.

21.

Строение биопленки:
Грибовидные образования,
образуемые
микроколониями бактерий;
Плотно «упакованные»
клетки;
Многочисленные
протяженные мембранные
структуры;
Мембранные пузырьки или
везикулы;
Проводящие водные
каналы;
Экзополимерный матрикс:
- Экзополисахариды
- ДНК
- Белки, включая гликопротеины

22.

Основные функции ЭПС:
►ЭПС матрикса защищает бактерии в биопленке от
антибактериальных препаратов, повреждающих
факторов внешней среды
► ЭПС сорбирует металлы и минералы, растворенные
органические вещества, концентрирует питательные
вещества, ферменты и ростовые факторы.
► ЭПС матрикса фиксирует и закрепляет бактерии в тех
экологических нишах, где существует угроза смыва.

23.

Способы защиты бактерии в
биопленке:
1. Блокировка - предотвращение глубокого проникновения в
матрикс биопленки крупных молекул (например, антител) и
клеток, вызывающих воспаление.
2. Взаимная защита - например, антибиотикоустойчивые
бактерии способны выделять защитные энзимы, которые
могут защищать соседние антибиотикочувствительные
бактерии в биопленке.
3. Бездействие – это образование метаболически
неподвижных субпопуляций(неактивные бактерии в
биопленках не подвергаются действию антибиотиков,
уничтожающих обычно активные бактерии).

24.

Действие антибиотиков на бактерии
Антибиотики,
проникающие в
биопленки и
угнетающие или
убивающие
образующие их
микроорганизмы.
Антибиотики, практически не
проникающие в биопленки,
но эффективно
препятствующие их
расселению за счет
мигрирующих бактерий.

25.

Современные методы борьбы с
биопленками
Антибактериальная фотодинамическая терапия.
Фотодинамическая терапия (ФТД) может использоваться для
предотвращения появления биопленок на медицинских
изделиях, а также уничтожения патогенов, находящихся на
поверхности кожи и в ротовой полости, однако её
применение было ограничено участками, которые можно
облучить светодиодом.

26.

Современные методы борьбы с
биопленками
2. Пассивная ультразвуковая ирригация - лучшим является раствор
гипохлорита натрия. Огромное значение играет его способность
растворять органический матрикс, в данной ситуации это
растворение экстрацеллюлярного матрикса биопленки, и за счет
этого — проникновение NaOCl в глубокие слои биопленки.

27.

Методы исследования биопленок:
микроскопические исследования, проводимые in
situ;
генетические исследования;
транскриптомные и протеомные исследования;
метагеномные исследования.

28.

Микроскопический метод
Конфокальная лазерная сканирующая
микроскопия

29.

Микроскопический метод
Трансмиссионная электронная
микроскопия

30.

Микроскопический метод
Сканирующая электронная микроскопия

31.

Микроскопический метод
Атомно-силовая микроскопия

32.

Генетические методы
Фотографии биопленок, полученных из бактерий с флуоресцентно
меченными генами.

33.

БЛАГОДАРЮ ЗА
ВНИМАНИЕ!