Учёные нашли способ бороться с зубным налётом, не уничтожая полезные бактерии

Бактерии постоянно эволюционируют, чтобы выживать. Одним из серьёзных последствий этого процесса стало появление множества болезнетворных микроорганизмов, устойчивых к антибиотикам и дезинфицирующим средствам, что создаёт серьёзные проблемы для медицины и общественного здравоохранения. Однако далеко не все бактерии опасны. Напротив, многие из них необходимы для поддержания здоровья человека. Сегодня учёные изучают возможность не уничтожать бактерии напрямую, а влиять на их поведение.

В полости рта бактерии практически непрерывно обмениваются информацией. Здесь обитает около 700 видов бактерий, многие из которых передают друг другу химические сигналы посредством процесса, называемого чувством кворума (quorum sensing). Некоторые микроорганизмы используют для этого сигнальные молекулы, известные как N-ацилгомосеринлактоны (AHL).

Исследователи из Колледжа биологических наук и Школы стоматологии решили выяснить, как эти бактериальные сигналы влияют на микробиом полости рта и может ли их блокировка помочь предотвратить образование вредного зубного налёта, сохраняя при этом полезные бактерии. Результаты работы были опубликованы в журнале npj Biofilms and Microbiomes и в перспективе могут повлиять на развитие методов лечения далеко за пределами стоматологии.

Учёные нацелились на бактериальное общение

Исследовательская группа выявила несколько важных закономерностей во взаимодействии бактерий полости рта:

• Бактерии, живущие в зубном налёте, вырабатывают сигналы AHL в аэробных условиях (например, над линией десны), при этом эти сигналы способны воздействовать и на бактерии в анаэробной среде (под линией десны).
• Удаление сигналов AHL с помощью специальных ферментов — лактоназ — приводило к увеличению количества бактерий, связанных со здоровьем полости рта.
• Полученные данные показывают, что правильно подобранные ферменты могут изменять состав бактериальных сообществ зубного налёта и способствовать формированию более здорового микробиома.

«Зубной налёт развивается поэтапно, подобно лесной экосистеме, — объяснил старший автор исследования, доцент Колледжа биологических наук Микаэль Элиас. — Первопроходцами становятся бактерии родов Streptococcus и Actinomyces. Они формируют простые сообщества, обычно не представляющие опасности и связанные со здоровой полостью рта. Позже появляются более разнообразные колонии, включая бактерии так называемого “красного комплекса”, например Porphyromonas gingivalis, которые тесно связаны с развитием пародонтита. Нарушая химическую коммуникацию между бактериями, можно управлять составом зубного налёта и поддерживать его в состоянии, характерном для здоровья».

Уровень кислорода меняет поведение бактерий

Учёные также обнаружили, что кислород играет неожиданно важную роль в том, как бактериальные сигналы влияют на развитие зубного налёта.

«Особенно удивительно то, насколько сильно всё меняется в зависимости от доступности кислорода, — отметил ведущий автор исследования Ракеш Сикдар. — Когда мы блокировали сигналы AHL в аэробных условиях, количество полезных бактерий увеличивалось. Однако при добавлении AHL в анаэробной среде начинали активно расти бактерии, связанные с заболеваниями. Вероятно, механизмы quorum sensing выполняют совершенно разные функции выше и ниже линии десны, что имеет большое значение для лечения заболеваний пародонта».

Это открытие показывает, что бактериальная коммуникация работает по-разному в зависимости от того, где именно находятся микроорганизмы в полости рта. Такие знания могут помочь разработать более точные методы профилактики и лечения заболеваний дёсен, а также поддержания здорового микробного баланса.

Будущие методы лечения смогут сохранять полезные бактерии

Следующий этап исследований будет посвящён изучению того, как бактериальная коммуникация различается в разных участках полости рта и у пациентов с разными стадиями заболеваний пародонта.

«Понимание того, как бактериальные сообщества взаимодействуют и организуются, может дать нам новые инструменты для профилактики заболеваний пародонта — не через борьбу со всеми бактериями подряд, а через целенаправленное поддержание здорового микробного баланса», — отметил Элиас.

По мнению исследователей, такой подход в будущем может применяться не только в стоматологии. Нарушения баланса микробиома, известные как дисбиоз, связаны со многими заболеваниями организма, включая некоторые виды рака. Учёные надеются, что их работа станет основой для создания новых методов терапии, направленных на управление микробными сообществами и поддержание их здорового состояния, а не на полное уничтожение бактерий.

Источник — www.sciencedaily.com