Файл: Факторы, влияющие на рост микроорганизмов в полости рта.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 30
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
in vivo , создавая отчетливую глобулярную структуру. Было показано, что сыр увеличивает скорость слюноотделения и быстро увеличивает изменения pH зубного налета после полоскания сахарозой.
Ксилит — это заменитель сахара, который добавляют в некоторые кондитерские изделия; он не может метаболизироваться бактериями ротовой полости и, кроме того, ксилит может ингибировать рост Streptococcus mutans . Сообщалось о более низких уровнях этого вида в зубном налете и слюне тех, кто часто потребляет кондитерские изделия, содержащие этот полиол. Другие альтернативные подсластители также могут уменьшить рост и метаболизм бактерий полости рта.
Нитраты в зеленых овощах могут влиять на микрофлору полости рта. Нитраты, поступающие с пищей, концентрируются слюнными железами, так что их концентрация в слюне выше, чем в плазме. Этот нитрат может быть быстро преобразован в нитрит бактериальными нитратредуктазами. При низком pH этот подкисленный нитрит может ингибировать рост бактерий, вызывающих как кариес, так и заболевания пародонта, возможно, за счет дальнейшего превращения нитрита в оксид азота.
Защита хоста
Здоровье полости рта зависит от целостности слизистой оболочки (и эмали), которая действует как физический барьер для предотвращения проникновения микроорганизмов или антигенов (рис. 2.5). У хозяина имеется ряд дополнительных защитных механизмов, играющих важную роль в поддержании целостности этих поверхностей полости рта, многие из которых выполняют более одной функции. Например, химические свойства муцинов слюны приводят к образованию гидрофильных , вязкоупругих гелей, которые функционируют как защитные барьеры над эпителием ротовой полости, а также действуют в растворе как факторы агрегации бактерий (актуальность этого свойства описана ниже). Молекулы защиты хозяина перечислены в таблице 2.3 , а сферы их влияния схематично показаны на рисунках 2.5 и 2.6. Эти защиты делятся на неспецифические и специфические факторы. Первые, в отличие, например, от антител, не требуют для своей активности предварительного контакта с организмом или антигеном и поэтому обеспечивают непрерывный широкий спектр защиты . Альтернативная терминология состоит в том, что неспецифические и специфические факторы называются врожденным иммунитетом и адаптивным иммунитетом соответственно .
( i ) Врожденный иммунитет
Микроорганизмы не могут поддерживать себя в слюне только за счет деления клеток, потому что они теряются еще быстрее при
глотании . Хотя слюна содержит примерно 10 8 жизнеспособных микроорганизмов мл -1 , все эти организмы происходят из зубного налета и слизистой оболочки полости рта, особенно языка. Жевание и естественный поток слюны (или GCF в десневой щели) удаляют микроорганизмы, не прочно прикрепленные к поверхности полости рта, и их физическое удаление при глотании является важным защитным механизмом. При блокировании слюноотделения, например, у пациентов в реанимации, находящихся под действием седативных препаратов, может произойти сдвиг в составе микрофлоры полости рта, приводящий к избыточному росту грамотрицательных видов, что может привести к легочным осложнениям . Кроме того, десквамация обеспечивает легкую бактериальную нагрузку на большинство поверхностей слизистой оболочки. Таким образом, способность микроорганизмов прочно прикрепляться к поверхностям полости рта и уклоняться от сил удаления становится ключевой стратегией выживания. Как это ни парадоксально, слюна также играет важную роль в содействии микробной колонизации. Молекулы слюны, такие как богатые пролином пептиды , статерин и амилаза, адсорбируются на поверхности полости рта с образованием приобретенной пленки, которая обеспечивает рецепторы, к которым способны прикрепляться только определенные микробы. Впоследствии гликопротеины слюны действуют как источник питательных веществ для роста колонизирующих организмов. Таким образом, слюна играет ключевую роль в определении того, какие микроорганизмы составляют часть резидентной микрофлоры полости рта, а какие подавляются и удаляются. Прикрепление микробов будет описано более подробно в главах 4 и 5.
Некоторые молекулы слюны могут агрегировать микробы, что также облегчает их удаление изо рта при глотании; некоторые из этих механизмов зависят от кальция, а другие нет. Охарактеризованы молекулы, ответственные за агглютинацию. Муцины представляют собой высокомолекулярные гликопротеины , содержащие >40% углеводов. Их белковый остов имеет олигосахаридные боковые цепи разной длины и состава; некоторые из этих боковых цепей разветвлены, а сиаловая кислота и фукоза являются обычными концевыми сахарами. Два химически различных муцина были идентифицированы в слюне человека и названы муциновыми гликопротеинами 1 и 2 (MG1 и MG2 соответственно); MG1 имеет молекулярную массу >103 кДа , в то время как MG2 составляет всего 130-150 кДа . Эти муцины не только агглютинируют бактерии полости рта, но также могут взаимодействовать с экзогенными патогенами, такими как
золотистый стафилококк и синегнойная палочка , а также с вирусами, включая вирус гриппа. Связывание муцина с бактериями, по-видимому, связано с реактивными компонентами группы крови, такими как N - ацетилгалактоза и сиаловая кислота. Муцины, такие как MG2, могут взаимодействовать с другими компонентами слюны, включая секреторный IgA, для усиления их противомикробной активности. Родственная молекула (слюнный агглютинин; молекулярная масса 340 кДа ) также сильно гликозилирована и несет активные антигены групп крови и подобна другому защитному гликопротеину, присутствующему в легких.
Лизоцим представляет собой основной белок с молекулярной массой 14 кДа , который также может агрегировать как грамположительные бактерии (включая стрептококки), так и грамотрицательные пародонтальные патогены . Он также может лизировать бактерии путем гидролиза пептидогликана, который придает жесткость их клеточным стенкам. При кислом рН литическое действие лизоцима усиливается одновалентными анионами (бикарбонат, фторид, хлорид или тиоцианат) и протеазами, содержащимися в слюне. Хитиназа был обнаружен в слюне и может действовать , атакуя клеточные стенки дрожжей. Другие неспецифические факторы оральных выделений включают лактоферрин . ( M.Wt = 75 кДа ), который представляет собой железосвязывающий гликопротеин с высоким сродством . Железо необходимо для микробного роста, поэтому хозяин будет жадно связывать этот катион с помощью железосвязывающих белков. Основной проблемой для микробных патогенов, попадающих в хозяина, является удаление достаточного количества железа для роста. Не содержащий железа лактоферрин ( апо-лактоферрин ) может оказывать бактерицидное действие на ряд грамположительных и грамотрицательных бактерий, хотя прямое связывание белка с клеточной поверхностью затруднено. необходимый. Лактоферрин — многофункциональный белок, обладающий бактериостатическими, бактерицидными, фунгицидными, противовирусными , противовоспалительными и иммуномодулирующими свойствами.
Ферментная система слюнной пероксидазы ( сиалопероксидаза ) может генерировать гипотиоцианит при нейтральном рН или гипотиоцианистую кислоту при низком рН в присутствии перекиси водорода, и обе они могут ингибировать гликолиз бактериями зубного налета. Перекись водорода вырабатывается как конечный продукт метаболизма несколькими резидентными видами бактерий
, включая Streptococcus sanguinis и S. mitis . Миелопероксидаза обнаружена в полиморфноядерных (PMN) лейкоцитах, которые мигрируют в десневую щель как часть воспалительной реакции хозяина на накопление зубного налета и могут вносить вклад в общую пероксидазную активность, измеряемую в слюне.
В слюне был идентифицирован ряд типов антимикробных пептидов (также называемых пептидами защиты хозяина , поскольку их эффекты также могут быть иммуномодулирующими), включая гистатины и дефензины . Антимикробные пептиды представляют собой небольшие катионные пептиды (часто менее 50 аминокислот), которые могут действовать синергически с другими врожденными защитными молекулами, не только ингибируя экзогенные патогены, но и обеспечивая средства, с помощью которых хозяин может осуществлять некоторый контроль над резидентной микрофлорой полости рта. . Эти пептиды также связывают и нейтрализуют потенциально воспалительные молекулы, обнаруженные на поверхности микробов (такие как липополисахарид), и являются хемотаксическими для клеток защиты хозяина (нейтрофилов и лимфоцитов), таким образом, они играют важную иммуномодулирующую роль.
Гистатины представляют собой семейство богатых гистидином основных пептидов, обнаруженных в слюне околоушных и подчелюстных / подъязычных желез человека. В слюне человека содержится множество гистатинов , большинство из которых являются фрагментами деградации двух исходных молекул , гистатина 1 и гистатин 3. Основными гистатинами , обнаруженными в слюне, являются гистатины. 1, 3 и 5. Отдельные гистатины могут иметь разные роли или могут оптимально функционировать в определенных условиях. Например, гистатин 5 более активен, чем гистатины 1 и 3 в плане уничтожения проросших дрожжевых клеток, и обладает наибольшей антибактериальной активностью. Напротив, гистатин 3 является более мощным ингибитором прорастания дрожжей. Гистатины 1 и 3, по-видимому, наиболее эффективны при низком рН и низкой ионной силе. Гистатины 5 и 8 могут ингибировать коагрегацию между некоторыми парами оральных бактерий, препятствовать росту S. mutans и агрегировать другие оральные стрептококки. Гистатины также могут ингибировать протеазы и адгезины хозяина и бактерий и предотвращать индукцию цитокинов белками внешней мембраны бактерий. В целом, эти пептиды обладают широким спектром противогрибковой и антибактериальной активности и обладают свойствами, которые могут служить для связывания врожденной и приобретенной иммунной системы.
Дефенсины представляют собой семейство антибактериальных пептидов с широким спектром антибактериальной, противогрибковой и противовирусной (включая ВИЧ) активности. Некоторые экспрессируются конститутивно (например, человеческий в - дефенсин -1) в слюнных железах (рис. 2.7), тогда как другие индуцируются бактериями и медиаторами воспаления. В - дефензины человека (HBD) защищают поверхности слизистых оболочек, включая десны, слизистую оболочку щек и язык. HBD могут быть связаны с муцином, который может защитить их от деградации и облегчить их контакт с бактериями, агрегированными в муцине. а - дефенсины обнаруживаются преимущественно (и в высоких концентрациях) в нейтрофилах и ответственны за уничтожение микробов внутри гранул. Напротив, в - дефензины в основном обнаруживаются в эпителиальных клетках и могут быть обнаружены в моноцитах и дендритных клетках. HBD также были обнаружены в слюне, GCF и эпителии соединения десен, вероятно, из-за высвобождения из фагоцитарных и других защитных клеток хозяина, таких как нейтрофилы, макрофаги, моноциты и дендритные клетки. Концентрация нейтрофильных пептидов увеличивается во рту после воспаления. кателицидин (пептид LL-37) — еще один противомикробный пептид, секретируемый эпителиальными клетками. клетках, а также в нейтрофилах, но присутствует во вторичных гранулах, которые дегранулируют внеклеточно . _ _ Синтетические аналоги антимикробных пептидов исследуются как новая стратегия подавления специфических микробов полости рта и как иммуномодулирующие терапевтические средства.
Другие белки слюны, которые могут влиять на рост микробов, включают цистатин ; это разнообразная группа ингибиторов цистеиновых протеаз, и по крайней мере девять из них присутствуют в слюне человека. Они незначительно различаются по молекулярной массе (14-15 кДа ), заряду и степени фосфорилирования. Их свойства ингибировать протеазы подразумевают, что их роль включает контроль протеолитической активности либо со стороны хозяина, например, протеаз, высвобождаемых во время воспаления, либо со стороны микроорганизмов. Цистатины также способны образовывать комплексы с муцинами, что позволяет им нацеливаться на различные поверхности полости рта, где они могут играть роль в модулировании процессов де-/ реминерализации эмали. Другие ингибиторные белки включают ингибиторы секреторных лейкоцитарных протеиназ (SLPI), которые также обладают противомикробными и противовирусными свойствами,
Ксилит — это заменитель сахара, который добавляют в некоторые кондитерские изделия; он не может метаболизироваться бактериями ротовой полости и, кроме того, ксилит может ингибировать рост Streptococcus mutans . Сообщалось о более низких уровнях этого вида в зубном налете и слюне тех, кто часто потребляет кондитерские изделия, содержащие этот полиол. Другие альтернативные подсластители также могут уменьшить рост и метаболизм бактерий полости рта.
Нитраты в зеленых овощах могут влиять на микрофлору полости рта. Нитраты, поступающие с пищей, концентрируются слюнными железами, так что их концентрация в слюне выше, чем в плазме. Этот нитрат может быть быстро преобразован в нитрит бактериальными нитратредуктазами. При низком pH этот подкисленный нитрит может ингибировать рост бактерий, вызывающих как кариес, так и заболевания пародонта, возможно, за счет дальнейшего превращения нитрита в оксид азота.
Защита хоста
Здоровье полости рта зависит от целостности слизистой оболочки (и эмали), которая действует как физический барьер для предотвращения проникновения микроорганизмов или антигенов (рис. 2.5). У хозяина имеется ряд дополнительных защитных механизмов, играющих важную роль в поддержании целостности этих поверхностей полости рта, многие из которых выполняют более одной функции. Например, химические свойства муцинов слюны приводят к образованию гидрофильных , вязкоупругих гелей, которые функционируют как защитные барьеры над эпителием ротовой полости, а также действуют в растворе как факторы агрегации бактерий (актуальность этого свойства описана ниже). Молекулы защиты хозяина перечислены в таблице 2.3 , а сферы их влияния схематично показаны на рисунках 2.5 и 2.6. Эти защиты делятся на неспецифические и специфические факторы. Первые, в отличие, например, от антител, не требуют для своей активности предварительного контакта с организмом или антигеном и поэтому обеспечивают непрерывный широкий спектр защиты . Альтернативная терминология состоит в том, что неспецифические и специфические факторы называются врожденным иммунитетом и адаптивным иммунитетом соответственно .
( i ) Врожденный иммунитет
Микроорганизмы не могут поддерживать себя в слюне только за счет деления клеток, потому что они теряются еще быстрее при
глотании . Хотя слюна содержит примерно 10 8 жизнеспособных микроорганизмов мл -1 , все эти организмы происходят из зубного налета и слизистой оболочки полости рта, особенно языка. Жевание и естественный поток слюны (или GCF в десневой щели) удаляют микроорганизмы, не прочно прикрепленные к поверхности полости рта, и их физическое удаление при глотании является важным защитным механизмом. При блокировании слюноотделения, например, у пациентов в реанимации, находящихся под действием седативных препаратов, может произойти сдвиг в составе микрофлоры полости рта, приводящий к избыточному росту грамотрицательных видов, что может привести к легочным осложнениям . Кроме того, десквамация обеспечивает легкую бактериальную нагрузку на большинство поверхностей слизистой оболочки. Таким образом, способность микроорганизмов прочно прикрепляться к поверхностям полости рта и уклоняться от сил удаления становится ключевой стратегией выживания. Как это ни парадоксально, слюна также играет важную роль в содействии микробной колонизации. Молекулы слюны, такие как богатые пролином пептиды , статерин и амилаза, адсорбируются на поверхности полости рта с образованием приобретенной пленки, которая обеспечивает рецепторы, к которым способны прикрепляться только определенные микробы. Впоследствии гликопротеины слюны действуют как источник питательных веществ для роста колонизирующих организмов. Таким образом, слюна играет ключевую роль в определении того, какие микроорганизмы составляют часть резидентной микрофлоры полости рта, а какие подавляются и удаляются. Прикрепление микробов будет описано более подробно в главах 4 и 5.
Некоторые молекулы слюны могут агрегировать микробы, что также облегчает их удаление изо рта при глотании; некоторые из этих механизмов зависят от кальция, а другие нет. Охарактеризованы молекулы, ответственные за агглютинацию. Муцины представляют собой высокомолекулярные гликопротеины , содержащие >40% углеводов. Их белковый остов имеет олигосахаридные боковые цепи разной длины и состава; некоторые из этих боковых цепей разветвлены, а сиаловая кислота и фукоза являются обычными концевыми сахарами. Два химически различных муцина были идентифицированы в слюне человека и названы муциновыми гликопротеинами 1 и 2 (MG1 и MG2 соответственно); MG1 имеет молекулярную массу >103 кДа , в то время как MG2 составляет всего 130-150 кДа . Эти муцины не только агглютинируют бактерии полости рта, но также могут взаимодействовать с экзогенными патогенами, такими как
золотистый стафилококк и синегнойная палочка , а также с вирусами, включая вирус гриппа. Связывание муцина с бактериями, по-видимому, связано с реактивными компонентами группы крови, такими как N - ацетилгалактоза и сиаловая кислота. Муцины, такие как MG2, могут взаимодействовать с другими компонентами слюны, включая секреторный IgA, для усиления их противомикробной активности. Родственная молекула (слюнный агглютинин; молекулярная масса 340 кДа ) также сильно гликозилирована и несет активные антигены групп крови и подобна другому защитному гликопротеину, присутствующему в легких.
Лизоцим представляет собой основной белок с молекулярной массой 14 кДа , который также может агрегировать как грамположительные бактерии (включая стрептококки), так и грамотрицательные пародонтальные патогены . Он также может лизировать бактерии путем гидролиза пептидогликана, который придает жесткость их клеточным стенкам. При кислом рН литическое действие лизоцима усиливается одновалентными анионами (бикарбонат, фторид, хлорид или тиоцианат) и протеазами, содержащимися в слюне. Хитиназа был обнаружен в слюне и может действовать , атакуя клеточные стенки дрожжей. Другие неспецифические факторы оральных выделений включают лактоферрин . ( M.Wt = 75 кДа ), который представляет собой железосвязывающий гликопротеин с высоким сродством . Железо необходимо для микробного роста, поэтому хозяин будет жадно связывать этот катион с помощью железосвязывающих белков. Основной проблемой для микробных патогенов, попадающих в хозяина, является удаление достаточного количества железа для роста. Не содержащий железа лактоферрин ( апо-лактоферрин ) может оказывать бактерицидное действие на ряд грамположительных и грамотрицательных бактерий, хотя прямое связывание белка с клеточной поверхностью затруднено. необходимый. Лактоферрин — многофункциональный белок, обладающий бактериостатическими, бактерицидными, фунгицидными, противовирусными , противовоспалительными и иммуномодулирующими свойствами.
Ферментная система слюнной пероксидазы ( сиалопероксидаза ) может генерировать гипотиоцианит при нейтральном рН или гипотиоцианистую кислоту при низком рН в присутствии перекиси водорода, и обе они могут ингибировать гликолиз бактериями зубного налета. Перекись водорода вырабатывается как конечный продукт метаболизма несколькими резидентными видами бактерий
, включая Streptococcus sanguinis и S. mitis . Миелопероксидаза обнаружена в полиморфноядерных (PMN) лейкоцитах, которые мигрируют в десневую щель как часть воспалительной реакции хозяина на накопление зубного налета и могут вносить вклад в общую пероксидазную активность, измеряемую в слюне.
В слюне был идентифицирован ряд типов антимикробных пептидов (также называемых пептидами защиты хозяина , поскольку их эффекты также могут быть иммуномодулирующими), включая гистатины и дефензины . Антимикробные пептиды представляют собой небольшие катионные пептиды (часто менее 50 аминокислот), которые могут действовать синергически с другими врожденными защитными молекулами, не только ингибируя экзогенные патогены, но и обеспечивая средства, с помощью которых хозяин может осуществлять некоторый контроль над резидентной микрофлорой полости рта. . Эти пептиды также связывают и нейтрализуют потенциально воспалительные молекулы, обнаруженные на поверхности микробов (такие как липополисахарид), и являются хемотаксическими для клеток защиты хозяина (нейтрофилов и лимфоцитов), таким образом, они играют важную иммуномодулирующую роль.
Гистатины представляют собой семейство богатых гистидином основных пептидов, обнаруженных в слюне околоушных и подчелюстных / подъязычных желез человека. В слюне человека содержится множество гистатинов , большинство из которых являются фрагментами деградации двух исходных молекул , гистатина 1 и гистатин 3. Основными гистатинами , обнаруженными в слюне, являются гистатины. 1, 3 и 5. Отдельные гистатины могут иметь разные роли или могут оптимально функционировать в определенных условиях. Например, гистатин 5 более активен, чем гистатины 1 и 3 в плане уничтожения проросших дрожжевых клеток, и обладает наибольшей антибактериальной активностью. Напротив, гистатин 3 является более мощным ингибитором прорастания дрожжей. Гистатины 1 и 3, по-видимому, наиболее эффективны при низком рН и низкой ионной силе. Гистатины 5 и 8 могут ингибировать коагрегацию между некоторыми парами оральных бактерий, препятствовать росту S. mutans и агрегировать другие оральные стрептококки. Гистатины также могут ингибировать протеазы и адгезины хозяина и бактерий и предотвращать индукцию цитокинов белками внешней мембраны бактерий. В целом, эти пептиды обладают широким спектром противогрибковой и антибактериальной активности и обладают свойствами, которые могут служить для связывания врожденной и приобретенной иммунной системы.
Дефенсины представляют собой семейство антибактериальных пептидов с широким спектром антибактериальной, противогрибковой и противовирусной (включая ВИЧ) активности. Некоторые экспрессируются конститутивно (например, человеческий в - дефенсин -1) в слюнных железах (рис. 2.7), тогда как другие индуцируются бактериями и медиаторами воспаления. В - дефензины человека (HBD) защищают поверхности слизистых оболочек, включая десны, слизистую оболочку щек и язык. HBD могут быть связаны с муцином, который может защитить их от деградации и облегчить их контакт с бактериями, агрегированными в муцине. а - дефенсины обнаруживаются преимущественно (и в высоких концентрациях) в нейтрофилах и ответственны за уничтожение микробов внутри гранул. Напротив, в - дефензины в основном обнаруживаются в эпителиальных клетках и могут быть обнаружены в моноцитах и дендритных клетках. HBD также были обнаружены в слюне, GCF и эпителии соединения десен, вероятно, из-за высвобождения из фагоцитарных и других защитных клеток хозяина, таких как нейтрофилы, макрофаги, моноциты и дендритные клетки. Концентрация нейтрофильных пептидов увеличивается во рту после воспаления. кателицидин (пептид LL-37) — еще один противомикробный пептид, секретируемый эпителиальными клетками. клетках, а также в нейтрофилах, но присутствует во вторичных гранулах, которые дегранулируют внеклеточно . _ _ Синтетические аналоги антимикробных пептидов исследуются как новая стратегия подавления специфических микробов полости рта и как иммуномодулирующие терапевтические средства.
Другие белки слюны, которые могут влиять на рост микробов, включают цистатин ; это разнообразная группа ингибиторов цистеиновых протеаз, и по крайней мере девять из них присутствуют в слюне человека. Они незначительно различаются по молекулярной массе (14-15 кДа ), заряду и степени фосфорилирования. Их свойства ингибировать протеазы подразумевают, что их роль включает контроль протеолитической активности либо со стороны хозяина, например, протеаз, высвобождаемых во время воспаления, либо со стороны микроорганизмов. Цистатины также способны образовывать комплексы с муцинами, что позволяет им нацеливаться на различные поверхности полости рта, где они могут играть роль в модулировании процессов де-/ реминерализации эмали. Другие ингибиторные белки включают ингибиторы секреторных лейкоцитарных протеиназ (SLPI), которые также обладают противомикробными и противовирусными свойствами,