Changes in the oral microbioty with losing teeth

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

Физиологические и морфологические изменения, сопровождающие пожилой возраст, повышают вероятность заболеваемости пожилых людей. Эти изменения, связанные с длительным применением лекарств, могут усиливать или вызывать системные дисбалансы. В полости рта уменьшение объема слюны и изменение ее состава могут быть следствием системных заболеваний или неблагоприятных побочных эффектов от лекарств [1]. Слюнные выделения важны для здоровья полости рта, так как оказывают защитное действие против оральных инфекционных заболеваний. Уменьшение слюноотделения может увеличить риск кандидоза, подверженности кариесу, заболеваниям пародонта и возможной потере зубов. Так, согласно недавнему отчету Американской стоматологической ассоциации, пародонтит — наиболее тяжелая форма заболевания пародонта — поражает более 60% населения США в возрасте 50 лет и старше [2]. Среди остеолитических хронических воспалительных заболеваний челюстей пародонтит является наиболее четко определенным и изученным. Механизмы, лежащие в основе патогенеза пародонтита, сложны, поскольку пародонтит является многофакторным заболеванием, которое требует сочетания как восприимчивого хозяина, так и дисбиотического полимикробного сообщества [3]. Пародонтит является серьезной проблемой общественного здравоохранения из-за высокой распространенности, причины потери зубов и связи с системными заболеваниями [4]. Восприимчивость хозяина к заболеваниям пародонта представляет собой сочетание генетических, эпигенетических, поведенческих и экологических факторов, которые модулируют иммунный ответ и условия поддержания микробного сообщества, колонизирующего патогенную биопленку [5]. Микробные сообщества, связанные с пародонтитом, не только стимулируют воспаление, но и используют его как способ получения питательных веществ для роста и устойчивости. Факторы вирулентности бактерий могут ингибировать антимикробные функции и способствовать провоспалительным и разрушающим ткани свойствам иммунного ответа хозяина, чтобы избежать уничтожения, следовательно, усугубляя и увековечивая болезнь [3]. Таким образом, взаимодействия между хозяином и микроорганизмами при заболеваниях пародонта не только сложны, но и эволюционируют.

При этом влияние наличия/отсутствия зубов и сохраняющегося при их наличии пародонта как фактора баланса в ротовой полости, в том числе и местного иммунитета слизистых оболочек, практически не освещается в литературе.

Целью данного исследования было изучение микробного сообщества полости рта при утрате естественных зубов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Под наблюдением находились 45 (13 мужчин и 32 женщины) человек в возрасте от 61 года до 74 лет, которые были разделены на 3 группы. У всех пациентов в полости рта отсутствовали пломбы и зубные протезы, гигиена полости рта была удовлетворительной.

В первой (контрольной) группе (15 человек: 4 мужчины и 11 женщин) стоматологический статус характеризовался частичной потерей естественных зубов. Воспалительная патология пародонта и слизистой оболочки полости рта у них не определялась.

Во второй группе (15 человек: 5 мужчин и 10 женщин) пациенты при частичной утрате зубов на обеих челюстях страдали хроническим генерализованным пародонтитом тяжелой степени. С целью санации полости рта перед предстоящим зубным протезированием им было показано удаление всех зубов на верхней и нижней челюсти.

В третьей группе (15 человек: 4 мужчины и 11 женщин) пациенты при частичной утрате зубов на обеих челюстях страдали хроническими периапикальными воспалительными процессами (хронический гранулематозный периодонтит, хронический гранулирующий периодонтит) при отсутствии острого, хронического процесса или его воспалительного обострения в тканях пародонта. У них было отмечено дистрофическое течение патологии пародонта (пародонтоз) или состояние пародонта после комплексного лечения хронического генерализованного пародонтита (редуцированный пародонт). Для санации полости рта перед стоматологическим ортопедическим лечением пациентам этой группы исследования также было показано удаление всех зубов на верхней и нижней челюсти.

Микробиоту оценивали перед хирургической санацией полости рта (до удаления зубов) и спустя ٣٠–35 суток после удаления последнего зуба, т.е. при полной потере зубов на верхней и нижней челюсти.

Забор нестимулированной слюны проводили утром с 9:00 до 10:00. Для этого в течение последующих 10–15 мин пациент собирал слюну в сухую пробирку в количестве около 7 мл. Микробиологическое исследование на пародонтопатогены (Prevotella intermedia, Bacteroides forsythus, Treponema denticola, Actinobacillus actinomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis), а также Streptococccus spр., Staphylococcus spp. и Candida spp. проводили методом ПЦР-диагностики (полимеразная цепная реакция) с использованием наборов фирм «ГенЛаб» и «Литех» (Россия). Индивидуальные образцы помещали в отдельные микроцентрифужные пробирки, содержащие ٠,٥ мл фосфатно-солевого буфера, и хранили при –20°C до выделения дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

Статистическую обработку проводили с применением программы STATISTICA for Windows версии 7.0. Достоверность различий средних величин независимых выборок подвергали оценке при помощи непараметрического критерия Манна–Уитни при отличии от нормального распределения показателей. Проверку на нормальность распределения оценивали при помощи критерия Шапиро–Уилка. Для статистического сравнения долей с оценкой достоверности различий применяли критерий c² Пирсона с учетом поправки Мантеля–Хензеля на правдоподобие. Для всех критериев и тестов критический уровень значимости принимался равным 5%, различия считались достоверными при р <0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Когда сложная экосистема биопленки ротовой полости нарушается, возникает микробный дисбактериоз. Это нарушение динамики микробного сообщества играет важную роль в этиологии гингивита и развитии заболеваний пародонта. Пародонтит также характеризуется нарушением иммунной регуляции и воспалением, а также повышенной представленностью пародонтальных патогенов, которые способствуют друг другу и вместе вызывают разрушение опорных структур зуба, включая периодонтальную связку (PDL) и альвеолярную кость [6]. Влияние на пародонтит хронических воспалительных заболеваний в местах, удаленных от полости рта, и возрастающая роль пародонтита в системном воспалении также становятся признанными в патогенезе заболеваний пародонта.

Полимикробная и синергетическая модель, предложенная G. Hajishengallis и R.J. Lamont (2013), объединяет аспекты различных предположений об этиологии заболеваний пародонта [6]. Например, гипотеза экологического налета, предложенная P.D. Marsh [7], открытие красного комплекса S.S. Socransky et al. [8], модель синергических взаимодействий между ключевыми патогенами и комменсалами [9], а также завершенные исследования иммунной сети, которые разграничивают состояния здоровья и болезни [10], объединены вместе, чтобы понять сложную природу прогрессирования заболевания, включая роль синергических микробных сообществ и ключевых патогенов, а также роль нарушения регуляции иммунной сети полости рта. Общепризнано, что пародонтит вызывается многими факторами, в том числе иммунитетом хозяина, факторами окружающей среды хозяина и ключевыми пародонтальными патогенами, которые имеют решающее значение для этиологии заболевания. Комплексная модель мультивидовых взаимодействий при пародонтите была определена S.S. Socransky et al. [8], которые с помощью зондов геномной ДНК и гибридизации ДНК-ДНК в шахматном порядке идентифицировали Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia и Treponema denticola как виды, которые появляются вместе с большей частотой по мере увеличения тяжести заболевания пародонта, образуя кластер «красный комплекс». Однако с годами связанные с пародонтитом роды бактерий расширились за пределы красного комплекса и включают Filifactor alocis, Porphyromonas, Synergistetes [11], а также Actinomyces actinomycetemcomitans, которые ассоциируются с агрессивным пародонтитом [12].

В нашем исследовании, согласно данным ПЦР-исследования образцов слюны, обнаружены изменения в выявлении пародонтопатогенов в ротовой полости пациентов исследуемых групп (табл. 1).

 

Таблица 1. Выявляемость пародонтопатогенов в слюне у пациентов с заболеваниями пародонта до и после удаления зубов, n (%)

Table 1. Detectability of periodontopathogens in saliva in patients with periodontal diseases before and after tooth extraction, n (%)

Группа	Prevotella intermedia	Bacteroides forsythus	Treponema denticola	Actinobacillus actinomycetem comitans	Porphyromonas gingivalis
Первая (контрольная), n=15	3 (20%)	4 (27%)	2 (13%)	2 (13%)	4 (27%)
Вторая с пародонтитом до удаления зубов, n=15	6 (40%)*	6 (40%)*	4 (27%)*	4 (27%)*	8 (53%)*
Вторая с пародонтитом через 1 мес после удаления зубов, n=15	3 (20%)**	3 (20%)**	3 (20%)	3 (20%)	5 (33%)**
Третья с периодонтитом до удаления зубов, n=15	5 (33%)*	5 (33%)*	3 (20%)	4 (27%)*	7 (47%)*
Третья с периодонтитом через 1 мес после удаления зубов, n=15	3 (20%)**	3 (20%)**	3 (20%)	3 (20%)	5 (33%)**

Примечание. ^* — p <0,05 достоверно по сравнению с контрольной группой по U-критерию Манна–Уитни; ^**— p <0,05 достоверно по сравнению с пациентами до лечения.

Note. ^* — p <0.05 significantly compared to the control group according to the Mann–Whitney U-test; ^** — p <0.05 significantly compared to patients before treatment.

 

При исходном обследовании частота выявления 5 пародонтопатогенов красного комплекса (Prevotella intermedia, Bacteroides forsythus, Treponema denticola, Actinobacillus actinomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis) составляла от 27 до 53%, что достоверно превышало показатели контрольной группы (13–27%). Через 1 мес после полного удаления зубов выявляемость данных микроорганизмов в опытных группах (c пародонтитом и периодонтитом) достоверно снизилась (Prevotella intermedia — 20%, Bacteroides forsythus — 20%, Treponema denticola — 20%, Actinobacillus actinomycetemcomitans — 20%, Porphyromonas gingivalis — 33%), что достоверно не отличалось от показателей в первой группе.

ОБСУЖДЕНИЕ

Во многих исследованиях изучалось обилие определенных типов и родов, которые различают здоровье и заболевание пародонта. Хотя между исследованиями существует много расхождений, сдвиг в относительных пропорциях четырех наиболее распространенных типов, включая Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria и Firmicutes, и в частности уменьшение количества Proteobacteria и Actinobacteria и увеличение количества Bacteroidetes и Firmicutes при пародонтите не меняется у разных исследователей [13]. Потенцирование «патоген — патоген» было продемонстрировано мутуалистическими взаимодействиями между T. denticola и P. gingivalis, при которых T. denticola получает пользу от сукцината, продуцируемого P. gingivalis в качестве побочного продукта метаболизма [14]. Также было обнаружено, что эти два вида реагируют друг на друга при совместном культивировании, изменяя экспрессию многих генов, включая катаболизм глутамата и глицина T. denticola и сдвиги в синтезе жирных кислот и тиаминпирофосфата P. gingivalis [14]. Однако в нашем исследовании достоверной корреляции между данными микроорганизмами не было выявлено.

Кроме того, роль взаимодействия «симбионт — патоген» в потенцировании заболевания была ранее продемонстрирована двухвидовой инфекцией Streptococcus gordonii с P. gingivalis, которая, как было обнаружено, способствует значительно большей потере костной массы по сравнению с одновидовой инфекцией. В соответствии с взаимодействием патогенов с симбионтами было обнаружено, что P. gingivalis прочно ассоциируется с родом Streptococcus [15]. Микроорганизмы Streptococcus в первую очередь связаны с развитием биопленки и кариеса зубов, но их чрезмерное размножение может быть фактором риска развития или обострения системных сердечно-сосудистых заболеваний [16]. Другие патогены, такие как Staphylococcus sp., которые присутствуют в дыхательных путях, а также при желудочно-кишечных и кожных инфекциях, могут колонизировать полость рта в связи с изменениями ее этиологии, такими как кариес и заболевания пародонта у людей с некоторым системным дисбалансом [17]. В нашем исследовании мы также изучали присутствие в слюне бактерий родов Streptococcus spp. и Staphylococcus spp. и грибов рода Candida spp. у пациентов с заболеваниями пародонта (табл. 2).

 

Таблица 2. Выявляемость Candida spp., Streptococcus spp. и Staphylococcus spp. в слюне у пациентов с заболеваниями пародонта до и после удаления зубов, n (%)

Table 2. Detectability of Candida spp., Streptococcus spp. and Staphylococcus spp. in saliva in patients with periodontal diseases before and after tooth extraction, n (%)

Группа	Candida spp.	Streptococcus spp.	Staphylococcus spp.
Первая (контрольная), n=15	6 (40%)	5 (33%)	2 (13%)
Вторая с пародонтитом до удаления зубов, n=15	9 (60%)*	6 (40%)	2 (13%)
Вторая с пародонтитом через 1 мес после удаления зубов, n=15	4 (27%)	5 (33%)	2 (13%)
Третья с периодонтитом до удаления зубов, n=15	8 (53%)*	6 (40%)	3 (20%)
Третья с периодонтитом через 1 мес после удаления зубов, n=15	5 (33%)	6 (40%)	2 (13%)

Примечание. ^* — p <0,05 достоверно по сравнению с контрольной группой по U-критерию Манна–Уитни.

Note. ^* — p <0.05 significantly compared to the control group according to the Mann–Whitney U-test.

 

Микроорганизмы рода Staphylococcus sp. присутствовали в слюне у 13% пациентов с пародонтитом и у 20% — с периодонтитом. После удаления зубов этот микроорганизм присутствовал у такого же количества пожилых людей второй группы (13%) и снизился (n=2) у третьей группы, что не отличалось как от показателей нормы, так и от значений до лечения (табл. 2).

Streptococcus sp. в слюне выявлен у 40% лиц с пародонтитом и у 40% с периодонтитом. После удаления зубов наличие Streptococcus sp. оставалось на том же уровне, достоверно не отличаясь от показателей контрольной группы.

Оппортунистические грибковые инфекции Candida sp. имеют высокую распространенность у ослабленных людей, могут проникать в кровоток и приводить к риску смерти. Чрезмерное размножение Candida sp. приводит к развитию кандидоза, который часто связан с использованием съемных протезов и системными заболеваниями, например, такими, как сахарный диабет [18]. Candida albicans является комменсальным организмом в ротовой полости у ٤٠–٦٥٪ здоровых людей. При этом среди носителей зубных протезов (как полных, так и частичных) распространенность Candida увеличивается с ٦٠ до ١٠٠٪ [18]. В исследовании мы отметили присутствие C. albicans в материале зубного налета более чем у 53% пациентов с заболеваниями пародонта до начала лечения. Полное удаление зубов привело к резкому снижению выявляемости Candida sp. в слюне у пациентов с заболеваниями пародонта и нормализации показателей по сравнению с контрольной группой.

Таким образом, достоверной ассоциации (p >0,05) развития заболеваний пародонта и влияния полного удаления зубов с наличием микроорганизмов Staphylococcus spp. и Streptococcus spp. не выявлено. Однако удаление зубов привело к статистически достоверному снижению присутствия Candida sp. в слюне пожилых людей (p <0,05).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе клинико-лабораторного исследования удалось установить, что полное удаление зубов не влияет на присутствие Staphylococcus spp. и Streptococcus spp. в слюне пациентов с заболеваниями пародонта, однако приводит к достоверному уменьшению присутствия пародонтопатогенов и грибов рода Candida sp. в слюне пожилых людей, что необходимо учитывать в клинической ортопедической стоматологии для профилактики протезного стоматита.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ / ADDITIONAL INFO

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Конфликт интересов. Авторы декларирует отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

Author contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and to be accountable for all aspects of the work.

About the authors

Mikhail E. Malyshev

Saint Petersburg State University; Research Institute of Emergency Medicine named after I.I. Dzhanelidze

Email: Malyshev1972@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7549-682X

MD, Dr. Sci. (Biol.), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Kamil А. Kerimkhanov

Medical center “MedIs”

Email: 1yadakamil@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9149-2631
Russian Federation, Saint Petersburg

Andrey K. Iordanishvili

Military Medical Academy named after S.M. Kirov

Author for correspondence.
Email: professoraki@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0052-3277

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Aleksey О. Bumay

Saint Petersburg State University; Research Institute of Emergency Medicine named after I.I. Dzhanelidze

Email: bumay_ao@list.ru
Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

References

Supplementary files