Az élesztő-baktérium kölcsönhatás blokkolása megakadályozhatja a gyermekkori fogszuvasodást okozó súlyos biofilmeket

Noha a fogszuvasodás nagy részében a baktériumok okolhatók, mint például a Streptococcus mutans, a Candida albicans gomba együttes tettes lehet a korai gyermekkori caries néven ismert kisgyermekeket érintő súlyos fogszuvasodás riasztóan gyakori formájában.

Korábbi kutatások során a Pennsylvaniai Egyetem Fogorvosi Iskolájának egy csoportja megállapította, hogy a C. albicans, egyfajta élesztő, egy S. mutans által előállított enzim előnyeit használva egy különösen leküzdhetetlen biofilmet képez. Egy új tanulmányban a kutatók pontosan meghatározták a gomba felületi molekuláit, amelyek kölcsönhatásba lépnek a baktérium eredetű fehérjével. Ennek az interakciónak a blokkolása rontotta az élesztő képességét, hogy biofilmet képezzen a fog felületén lévő S. mutans-szal, ami új terápiás stratégiára mutat.

"Ahelyett, hogy csak a baktériumokat céloznánk meg a korai gyermekkori fogszuvasodás kezelésére, a gombákat is megcélozhatjuk" - mondta Hyun (Michel) Koo, a tanulmány vezető szerzője, a Fogszabályozás és a Gyermekfogászat és a közösségi orális osztály tanszékének professzora. Egészség. "Adataink arra utalnak, hogy nincs szükség széles spektrumú antimikrobiális szer használatára, és képes lehet megcélozni a gombák enzimjét vagy sejtfalát a plakk biofilm képződésének megzavarása érdekében."

Koo együttműködött a munkában Penn Dental Geelsu Hwang-nal, az első szerzővel és egy tudományos adjunktussal, valamint Yuan Liu-val, Dongyeop Kim-del és Yong Li-vel. Damian J. Krysan, a Rochesteri Egyetem munkatársa is volt.

A kutatás a PLOS Pathogens folyóiratban jelenik meg.

A Candida önmagában nem képes hatékonyan képezni plakk biofilmet a fogakon, és nem képes megkötni a S. mutans-t sem, csak cukor jelenlétében. Azokat a kisgyermekeket, akik cukros italokat és ételeket fogyasztanak túlzottan, veszély fenyegeti a korai gyermekkori fogszuvasodás kialakulását. Koo csapata korábban felfedezte, hogy az S. mutans által kiválasztott enzim, a GftB az étrendből származó cukrot használ fel glükánnak nevezett ragasztószerű polimerek előállítására. A Candida elősegíti ezt a folyamatot, és ragadós biofilmet eredményez, amely lehetővé teszi az élesztő tapadását a fogaknál és a S. mutans-hoz való kötődést.

A kutatók azt gyanították, hogy a Candida sejtfal külső része, amelyet mannáknak nevezett molekulák alkotnak, részt vehet a GftB megkötésében. Az élesztő és az enzim kölcsönhatásának részletesebb megértése érdekében a kutatók biofizikai módszerekkel mérték a különböző mutáns Candida törzsek és a GtfB közötti kötési erőt. Ilyen méréseket Hwang dolgozott ki, aki mérnöki háttérrel rendelkezik, és egyedülálló szakértelmét a fogászati tudomány fejlesztésére használja.

Koo, Hwang és munkatársai azt találták, hogy az enzim sokkal gyengébben kötődik azokhoz a mutánsokhoz, amelyekből hiányoznak a mannanréteg összetevői, mint a vad típusú Candida. A csapat ezután megvizsgálta a mutáns Candida képességeit biofilm létrehozására S. mutans-szal egy laboratóriumi vizsgálat során. A mutánsok, amelyek károsodtak a GftB-vel való kötődésben, többnyire nem tudtak biofilmeket képezni S. mutans-szal, ami lényegesen kevesebb Candida-sejtet eredményezett, és csökkentette a ragadós glükán-molekulák termelését.

Egy másik biofizikai technikával a kutatók tesztelték, hogy a biofilmek mennyire stabilak, amikor egy fogszerű felülethez kapcsolódnak. Míg az alacsony nyírási stressz, amely nagyjából megegyezik az ivóvíz fogyasztása által generált erővel, a vad típusú biofilmnek csak egynegyedét távolította el, ugyanez az erő a mutáns Candida segítségével eltávolította a biofilm 70 százalékát. Amikor az erőket az erőteljes szájöblítés egyenértékére növelték, a mutáns biofilmek szinte teljesen kiszorultak.

Az in vivo körülményekre fordított megállapításaik biztosítása érdekében egy rágcsáló modellben vizsgálták a biofilm képződését, amely utánozhatja a korai gyermekkori fogszuvasodás kialakulását. Amikor az állatokat mindkét S. mutans és mind a vad típusú, mind a hibás mutáns élesztő törzsekkel megfertőzték, a kutatók egyértelmű különbségeket figyeltek meg. Míg a vad típusú élesztő alkalmazásakor a biofilm képződése bőséges volt, a mutáns törzzsel fertőzött állatokban jelentősen csökkent. Egy pontosabb elemzés feltárta, hogy ezeknél a hibás biofilmeknél teljesen hiányoztak az életképes Candida sejtek, és az S. mutans több mint ötszörösére csökkent.

Az eredmények új irányt mutatnak a korai gyermekkori fogszuvasodás kezelésében. A jelenlegi ellátási színvonal, a fluorid megelőző megközelítésén túl, csak a baktériumokat célozza meg antimikrobiális szerekkel, vagy sebészeti beavatkozásokat alkalmaz, ha a fogszuvasodás túl súlyosvá vált.

"Ez a betegség a gyermekek 23 százalékát érinti az Egyesült Államokban és még inkább világszerte" - mondta Koo. "A fluoridon kívül szükségünk van egy olyan szerre, amely megcélozhatja a betegséget okozó biofilmeket, és ebben az esetben nemcsak a bakteriális komponenst, hanem a Candida-t is."

Koo és munkatársai a célzott beavatkozások új terápiás megközelítésein dolgoznak, amelyek potenciálisan klinikai felhasználásra kifejleszthetők.

A kutatást az Országos Fogorvosi és Arc- és Arckutatási Intézet támogatja: DE025220 és DE025728.