Sacharóza, bakterie a zubní kazy

Zubní kazy jsou jedna nejčastějších nemocí zubů. Přesné příčiny jejich vzniku jsou ale dosud neznámé. Ekologický pohled na vývoj kazů předpokládá, že kazy vznikají v důsledku změn v mikrobiálních společenstvech, které naše zuby pokrývají. Předpokládá se, že různé environmentální faktory mění rovnováhu pH v ústech. Kyselejší pH vede k demineralizaci skloviny a tvorbě kazů. Různé studie dlouhodobě uvádí jako jeden z nejvýznamnějších faktorů ovlivňujících složení orální mikrobiotu cukr. Sacharóza, běžný bílý cukr, je opakovaně uváděna jako nejnebezpečnější cukr, který nejvíce podporuje tvorbu kazů. Nová studie experimentálně popsala vliv cukru na změny orální mikrobioty a vznik kazů.

10 dobrovolníků, jejichž zuby byly shledány zdravé při zubařské prohlídce, darovalo vzorek slin. Vzorky slin byly slity a použity k přípravě univerzální směsi lidské orální mikrobioty. Touto směsí byly pokryty kousky skloviny z rozřezaných zdravých lidských stoliček. Tak vznikl v laboratorních podmínkách biofilm zubní skloviny. Vzorky byly kultivovány nejdříve na standartním médiu pro růst bakterií a posléze rozděleny do čtyř skupin. Jedna skupina zůstala jako kontrolní. Ke třem skupinám byl přidán 2% roztok jednoho druhu cukru. Konkrétně byl testován vliv laktózy, glukózy a sacharózy na mikrobiální biofilm.

Experiment zahrnoval čtyři metody. První metoda spočívala ve vyhodnocení bakteriálního složení mikrobiálních biofilmů pomocí sekvenování univerzálních bakteriálních genetických markerů. Tato metoda odhalila dohromady ve všech vzorcích 22 taxonomických jednotek (OTU). OTU jsou tvořeny sekvencemi, které jsou z 97% identické a obvykle odpovídají úrovni jednotlivých druhů. 18 OTU bylo sdíleno mezi všemi vzorky. Druhové složení se mezi jednotlivými skupinami nelišilo. Co se ale lišilo, byly početnosti jednotlivých taxonů. Při zohlednění početností se biofilm kultivovaný se sacharózou výrazně lišil od ostatních skupin.

Další část studie se zaměřila na kvantifikacu bakteriálních taxonů, které produkují kyseliny nebo naopak zásady pomocí kvantitativní PCR. V sacharózovém biofilmu byla výrazně snížená početnost bakterií z rodu Veillonella, jde o jeden z nejběžnějších rodů lidské orální mikrobioty. Bakterie z tohoto rodu mění mléčnou kyselinu na slabší kyseliny a pomáhají tak udržovat správné pH v ústech. Nižší početnosti této bakterie byly již dříve pozorovány u lidí se zubními kazy. Zvýšené početnosti naopak měly bakterie produkující kyseliny jako je několik druhů rodu Streptococcus. Podobné změny v početnostech byly sledovány i u biofilmu, který byl vystaven glukóze. Biofilm s laktózou se nijak nelišil od kontrolního biofilmu.

Další část studie spočívala v měření chemismu biofilmů. Bylo měřeno pH biofilmů, produkce mléčné kyseliny a amoniaku (jako ukazatele tvorby zásad). Biofilm vystavený sacharóze byl nejkyselejší, produkoval nejvíc mléčné kyseliny a nejméně amoniaku. Opět platí, že podobné změny´, i když mírnější, vyvolala i glukóza. Laktóza nevyvolala změnu pH.

Poslední část experimentu spočívala ve vyhodnocování demineralizace a narušení povrchu vzorků skloviny. Výsledky byly opět stejné. Sacharóza způsobila změny v biofilmu, které vedly k největší demineralizaci skloviny a jejímu největšímu poškození. Glukóza způsobila totéž, ale v mnohem menším měřítku a laktóza nijak sklovinu nepoškodila.

Celkově lze shrnout, že sacharóze může podporovat posun mikrobiálních společenstev, který vede ke zvýšení početností bakterií produkujících kyseliny a snížené bakterií, které kyseliny redukují. Sacharóza tak nejsilněji z testovaných cukrů přispěla ke tvorbě kazů. Další výzkumy navíc ukazují, že sacharóza je pro bakterie nejvhodnějším zdrojem pro tvorbu polysacharidů, kterými se celý bifilm drží na zubech.

Je třeba dodat, že je možné, že ne všechny bakteriální druhy dokáží přežívat v laboratorních podmínkách. Samotné kontrolní médium obsahuje malé množství sacharózy, která je nezbytná pro kultivaci streptokoků. Navíc v podmínkách tohoto experimentu, byl každý vzorek biofilmu na sklovině ve vlastní zkumavce, to znamená, že na rozdíl od přirozeného stavu v ústech nemohly kyseliny z biofilmů unikat do prostředí. Navzdory popsaným nedostatkům jde o studii, která výrazně posunula naše porozumění zubním kazům.

Du Q, Fu M, Zhou Y et al. (2020). Sucrose promotes caries progression by disrupting the microecological balance in oral biofilms: an in vitro study.  Scientific Reports 2020; 10: Article number 2961. Published: 19 February 2020.

https://www.nature.com/articles/s41598-020-59733-6

<< Ostatní aktuality