Diéta és a fogszuvasodás mikrobiális etiológiája: új paradigmák

GlaxoSmithKline Consumer Healthcare, Weybridge, Egyesült Királyság

Dr. David Bradshaw,

GlaxoSmithKline Consumer Healthcare,

Szent György sugárút,

GlaxoSmithKline Consumer Healthcare, Weybridge, Egyesült Királyság

Dr. David Bradshaw,

GlaxoSmithKline Consumer Healthcare,

Szent György sugárút,

GlaxoSmithKline Consumer Healthcare, Weybridge, Egyesült Királyság

Absztrakt

Bevezetés

Számos értékelés készült mind a fogszuvasodás mikrobiális etiológiájáról, mind a fogszuvasodáshoz kapcsolódó étrendi tényezőkről. Ennek a cikknek a célja a fogszuvasodás előfordulásának és a fogszuvasodás magyarázatának elméleteinek áttekintése az elmúlt 120 évben. A cikk elsősorban arra összpontosít, hogy a fogszuvasodásról mind étrendi, mind mikrobiológiai szempontból átfogó „konszenzusos” megértés miként fordult meg újabban. Szóba kerülnek ezeknek a változásoknak a fogszuvasodás elleni védekezésre és a megelőzésre vonatkozó stratégiák megértésében rejlő következményei is.

Történelmi háttér

Az elméletet, miszerint a mikroorganizmusoknak kulcsszerepe van a fogszuvasodásban, évszázadok óta gyanúsították (van Leeuwenhoek, 1676), és ezt Miller 1890-ben tovább részletezte 1. Miller a fogszuvasodás kemo-parazita elméletét feltételezte, hogy a fogak szuvasodásának elsődleges tényezője a cukrok baktériumok által történő fermentációja során keletkező savak. Ez a figyelemre méltó korai tanulmány megalapozza a fogszuvasodás napjainkig tartó megértésének alapját.

A 20. század nagy részében vita folyt az egyes mikrobafajok relatív szerepéről a fogszuvasodás etiológiájában. 1924-ben a Clarke 2 azonosította a Streptococcus- fogszuvasodás elváltozásaihoz hasonló baktérium, amely a mikroszkóp alatt kissé inkonzisztens cocco-bacilláris formájának köszönhetően mutánsnak tűnik Streptococcus és ennek következtében javasolta a nevet Streptococcus mutans. Sok éven keresztül ezt a megállapítást alulértékelték, és a figyelem ehelyett a fogszuvasodók szájából izolált laktobacillusokra összpontosult 3. Továbbá ebben az időben az étrend hiányosságait vagy az étrend nem megfelelő felszívódását is potenciálisan jelentős tényezőnek tekintették a fogszuvasodásban, és állítólag számoltak velük a Lactobacillus fogszuvasodáshoz vezető fertőzés. A lactobacillus paradigma sok éven át fennmaradt. Úgy tűnik, nagyrészt ennek oka az volt, hogy a laktobacillusokat könnyen izolálták alacsony tenyésztésű táptalajokban és alacsony pH-értékű agarokban történő tenyésztés után, valamint a tejsav szaporító termelőjeként ismert tulajdonságaik miatt (pl. Az élelmiszeriparban).

A baktériumok kritikus szerepe és a Streptococcus mutans

A mikroorganizmusok kritikus szerepét a második világháború után erősítették meg, kezdetben, amikor antibiotikumokkal bizonyították a fogszuvasodást 4. Később, egy alapvető tanulmányban, a csíra nélküli (gnotobiotikus) állati technikák kifejlesztése lehetővé tette a fogászati mikroorganizmusok alapvető szerepének meggyőző bemutatását a fogszuvasodás folyamatában. A csíra mentes patkányokat erősen kariogén táplálékkal etették, és egyáltalán nem alakult ki caries, míg az egyenértékű hagyományos állatoknál számos caries elváltozás alakult ki 5. Az 1960-as években Keyes és Fitzgerald 6 klasszikus kísérletei ismét reflektorfénybe kerültek S. mutans, amelyről ismert, hogy heterogén csoportot tartalmaz, és számos szerotípus van. E szerotípusok közül négyet később saját fajokká emeltek, S. sobrinus, S. rattus, S. ferus és S. cricetus - val vel S. mutans sensu stricto a korábbi c, e és f 7 szerotípusokra korlátozódik. Ezt követően a fajok egész csoportját gyakran együttesen „mutáns-streptococcusnak” nevezik. E fajok közül, S. mutans és S. sobrinus az egyedüli organizmusok mérsékelt számban vagy rendszeresen előfordultak emberben.

Az igazolt ökológiai vizsgálatok S. mutans’A cukoranyagcseréből származó alacsony pH-jú körülmények között fennálló nagyobb túlélési és virágzási képesség 22, 23 segített elmagyarázni, hogyan S. mutans gyakrabban fordul elő, mint más organizmusok olyan körülmények között, ahol magas és/vagy gyakori a cukor bevitele. Továbbá más tényezők in vivo, mint például a xerostomia csökkent pufferkapacitása, szintén elősegítené S. mutans válogatás plakettben. Mivel a genomja S. mutans kiderült, világossá vált, hogy a szervezet hogyan alkalmazkodott ökológiai réséhez, a szénhidrátfelvételi rendszerek számára talált gének kivételesen széles skálájával, valamint számos savtolerancia-mechanizmussal és glükánkötéssel 27: feltételezzük, hogy mind hozzájárulnak a S. mutans versenyképesség a szóbeli környezetben.

Diéta, fogszuvasodás és a lepedék anyagcseréje: cukrok és szacharóz

A cukorbevitel gyakorisága és a „kritikus pH”

A savas fertőzés gyakoriságának a fogszuvasodásra gyakorolt hatásának mérlegelésekor figyelembe kell venni a plakk kémiai jellemzőit, valamint annak mikrobiológiai jellemzőit, valamint azt a hatást, amelyet ez a demineralizációra és a remineralizációra gyakorolhat.

Néha azt mondják, hogy amikor a baktérium által előállított savak elegendőek a lepedék pH-jának csökkentésére az úgynevezett „kritikus pH” alatt, akkor a zománc feloldódni kezd. A kép azonban ennél bonyolultabb ennél a 36-nál. Az, hogy a zománc feloldódik-e vagy sem, nagymértékben függ a vele érintkező folyadék zománcának (DSEn) „telítettségének mértékétől”, és a fogszuvasodás esetén ez lesz a lepedékfolyadék (PF). A DSEn függ a PF kalcium- és foszfátkoncentrációitól (szigorúan az aktivitás) és a pH-tól. Nyugalmi pH-értéknél elegendő kalcium és foszfát van jelen a PF-ben mind a demineralizáció megakadályozása, mind a remineralizáció elősegítése érdekében. Amint a pH csökken, adott kalcium- és foszfátkoncentrációk esetén elérkezik egy pont, amikor ezek a koncentrációk nem elegendőek az oldódás megakadályozásához, és nettó demineralizáció következik be. Elvileg, ha elegendő mennyiségű kalcium és foszfát van jelen, akkor a demineralizáció megakadályozható, függetlenül attól, hogy milyen savas a környezet. Például Gao et al. A 37. ábra azt mutatta, hogy a zománc még pH 2,5-nél is ellenállt az oldódásnak, amikor elegendő mennyiségű kalciumot és foszfátot adtak a demineralizáló oldathoz.

A lepedékfolyadék kalcium- és foszfátkoncentrációi az egyéneken belül és között változóak lesznek, csakúgy, mint a fogzománcban való oldhatóság és a fogak között. Ezért a kritikus pH nem rögzített érték, annak ellenére, hogy gyakran ilyenként emlegetik, és valójában egy értéktartomány létezik 36, 38, 39. Ez tipikusan körülbelül 5,0 és 5,5 között van.

Bizonyos értelemben a fluorid több szempontból is csökkenti a kritikus pH-t. Demineralizációs események során a fluorid csökkenti a zománc demineralizációjának sebességét. Viszont ellentétes módon maga az alacsony pH-érték felgyorsíthatja a későbbi oldódással szemben ellenállóbb fluoridozott apatitok lerakódását, teljesebb elváltozás-konszolidációval, mint semlegeshez közelebb eső pH-értékű remineralizálás során tapasztalható, ahol az extenzív folyamat leállhat az elváltozás felületének remineralizációja.

A gyakori szacharóz-kihívások valójában csökkenthetik a kritikus pH-t. Pearce 40 azt javasolta, hogy a lepedék „telítési pufferként” működhessen, felszabadítva a kalciumot a PF-be savas savas kihívások során, és hogy az ismételt pH-kihívások kimerítenék a kalciumtartályt, és ezért ezt a pufferelő hatást.

Plakkban mind a bakteriális lipoteichoesavhoz kapcsolódó kalcium, mind fluorid szabadul fel a acidogenezis során 41, 42 valószínűleg anionos kötőhelyek protonálásával 42. A kalcium-fluorid-szerű ásványok oldódása is szerepet játszhat, amelyek beépített foszfátja oldhatóság szempontjából pH-függővé teszi őket. Van azonban kétség afelől, hogy ezek a lerakódások egyáltalán létrejönnek-e, vagy ha igen, akkor a szájon át szedett fluoridkoncentrációkhoz hasonlóak-e, mint amelyek a tömeges piaci fogkrémekből származó fluorid alkalmazása során érvényesülnek 43. Ettől függetlenül a későbbi klinikai vizsgálatok a szacharóz-expozíció gyakoriságának plakk-összetételre gyakorolt hatásáról megerősítették a kalcium és fluorid kimerítő hatását 44, 45 .

A fluorid képes arra, hogy enyhítse a gyakori szacharóz-kihívások hatásait in situ tanulmányok. Duggal et al. 46 arról számolt be, hogy azoknál az egyéneknél, akik nem használtak fluoridos fogkrémet, intraorálisan elhelyezett zománcbetétek jelentős demineralizációja következett be, amikor a szacharóz által kiváltott caries kihívások meghaladták a napi három értéket, amikor fluoridos fogkrémet használtak, hét vagy több kihívásra volt szükség, mielőtt bármilyen demineralizáció megtörtént volna. Hasonló hatásról számolt be Cury is et al. 47 .

Egy további megfontolandó tényező a szacharóz-kihívások gyakoriságának és így a savtermelésnek a magára a zománcra gyakorolt hatása; azt javasolták, hogy a még fel nem oldott fogászati ásvány protonálása sebezhetőbbé teheti az oldódást a későbbi kihívások során 48. Feltehetően a gyakoribb protonálás hangsúlyozza ezt a hatást.

Összességében ezek a megfigyelések korrelálnak a mérvadó áttekintésekkel, amelyek arra a következtetésre jutottak, hogy a vizsgálatok mérlege nem a cukor mennyisége, hanem a cukor gyakorisága és a fogszuvasodás aránya között mérsékelten szignifikáns kapcsolatot mutat be 49–51. .

Célzott S. mutans a fogszuvasodás ellenőrzési stratégiái

A konszenzus arról S. mutans volt a sine qua non mert a fogszuvasodás kereséshez vezetett S. mutans-Specifikus jogorvoslatok. A fogszuvasodást fertőző fertőző betegségnek nevezték. Caufield és munkatársai 52 a fertőzőképesség ablakát mutatták be S. mutans és így a kulcsszervezet gyermekkori elsajátításának korlátozására irányuló megközelítéseket vizsgálták, például klórhexidin-lakkok használatával 53. Az oltási stratégiákat a Russell 54 vizsgálta és vizsgálta felül, bár ennek a megközelítésnek a kockázat/haszon arányát még meg kell állapítani. Szintén helyettesítő terápiát fejlesztettek ki, amelyben a vad típusú mutáns-streptococcusok kiszorításához egy adott metabolikus útvonalban hiányos mutáns-streptococcus rokon fajokat alkalmaznak 55 .

Új módszerek, szélesebb mikrobiológiai etiológia

A legfrissebb tanulmányok az étrend, a mikroflóra és a fogszuvasodás kölcsönhatásáról

A szacharózon túl - egyéb kariogén étrendi összetevők

Caries-ellenes potenciállal rendelkező alkatrészek

A nem erjedhető vagy gyengén erjedhető cukrok, cukorpótlók és édesítőszerek széles skáláját hosszú évek óta javasolják az emberek édesszájú szokásaihoz kapcsolódó egyre növekvő fogszuvasodási probléma megoldására. Különösen sok éven keresztül javasolták a xilitet mint lehetséges caries-ellenes szert. A xilit egy 5 szénatomos cukoralkohol, amely természetesen megtalálható a különféle növényekben. A hasra gyakorolt hiábavaló ciklus által vezérelt gátló hatása miatt potenciális cariesellenes hatású S. mutans cukoranyagcsere 90, míg a szájflóra többsége egyáltalán nem metabolizálja a xilitet. A xilit hatása a fogszuvasodásra a közelmúltban került megvitatásra, mind a 91-es rágógumiba való beépítéssel, mind pedig általánosabban a 92-vel kapcsolatban. Bizonyos vizsgálatokban klinikai előnyöket tapasztaltak, bár ezek csak azokra korlátozódhatnak, akik nagyobb mennyiségű xilitet fogyasztanak, vagy nagyobb kockázatú egyéneknél 93, 94. Ezenkívül az általánosabb előny egyértelmű kijelentése továbbra is megfoghatatlan 95 .

Számos élelmiszer feltételezhetően kariosztatikus tulajdonságokkal rendelkezik, beleértve a tejet és a tejtermékeket, az almát, az áfonyát, a teát, a földimogyorót és a magas rosttartalmú ételeket (áttekintette: Moynihan 96). Hagyományosan a tej és tejtermékek viszonylag magas kalciumtartalmuk és feltehetően valamilyen szisztémás hatásuk miatt társulnak az egészséges fogakhoz. Bár ez nem biztos, hogy teljesen pontos, a kalcium mégis előnyökkel járhat. Bár a tehéntej közepesen magas laktóztartalommal rendelkezik, úgy tűnik, hogy az e laktóz által okozott bármely kariogén kihívást a kalciumtartalom és a foszfát együtt ellensúlyozza azáltal, hogy az acidogenezis során csökken a telítetlenség a zománc vonatkozásában, valamint a kazeinek és más tejfehérjék. Epidemiológiai vizsgálatok kimutatták, hogy a tejfogyasztás és a fogszuvasodás közötti összefüggések legalább semlegesek 97, és egyes esetekben hasznosak 98, 99 .

Bizonyos sajtfajták képesek a „fogszuvasodás egyensúlyát” a nettó remineralizáció javára megdönteni azáltal, hogy képesek növelni a nyálfolyást és a pH-t 100, emelni a plakk kalciumkoncentrációját 101 és esetleg kalcium-foszfopeptid-amorf kalcium-foszfátot (CPP-ACP) juttatni ) nano-komplexek. Klinikai bizonyítékok vannak arra, hogy a CPP ‐ ACP klinikai aktivitással rendelkezik a remineralizációs folyamatban 102. Azonban a szuvasodásból eredő elegendő sajt fogyasztásának lehetséges előnyeit ellensúlyozni kell a telített zsírok fogyasztásának egyidejű növekedésével szemben.

Az állatokban és egyes esetekben az embereken végzett kísérleti vizsgálatokban az almában, az áfonyában, a teában és más termékekben található flavonoidok számos hatást mutattak be, beleértve a baktériumok adhéziójának és antibakteriális tulajdonságainak csökkentésére való képességet. Egy nemrégiben készült felülvizsgálat figyelembe vette annak bizonyítékát, hogy az étrendi polifenolok csökkentik a fogszuvasodás kockázatát103. A rostos ételek és a földimogyoró szintén bizonyították a nyál áramlásának stimulálását, ami maga is összefügg a fogszuvasodás előnyével 96. A fogszuvasodás előnyeire vonatkozó adatok bizonyos mértékig egyértelműek, de ésszerű azt mondani, hogy amellett, hogy legalább "szuvasodás semleges", ezen élelmiszerek fogyasztása a potenciálisan kariogén alternatívák helyett a száj egészségének javításához vezetne, mivel valamint hozzájárul az általános egészségi állapot javításához.

Sok éven át ismert volt az olyan vegyületek, mint például a karbamid, amelyek képesek lúgot képezni a lepedékben, és így leküzdeni a mikrobiálisan keletkező savak káros hatásait 104. Néhány évvel ezelőtt azt is felismerték, hogy a veseelégtelenségben szenvedő vesefunkciójú betegeknél alacsonyabb a caries 105, 106 aránya, emelve a nyál karbamid koncentrációját és a nyál nyugalmi pH-ját. Ezen az alapon támogatták a 107 fogászati termékek vagy a közelmúltban a 108 rágógumik karbamid kiegészítését, bár anekdotikusan az ilyen termékek ammónia szagáról szóló beszámolók korlátozhatják a fogyasztók elfogadhatóságát. Ehhez hasonlóan jelentős irodalom található az arginin 50 caries-ellenes potenciáljáról. A legfrissebb adatok szerint a fogplakk arginolitikus potenciálja fordítottan korrelál a fogszuvasodás tapasztalataival 109 .

Záró megfigyelések

Összeférhetetlenség

A szerzők Bradshaw és Lynch a GlaxoSmithKline Consumer Healthcare alkalmazottai.