Биоплёнки на больных кариесом зубах снижают эффективность применения профилактических средств
Довольно широко распространена точка зрения, согласно которой зубы с небольшим кариесом можно очень долго удерживать от дальнейшего разрушения, если чистить их хорошими зубными пастами и применять другие профилактические средства. Однако похоже, что это не так. Зубные пасты и таблетки для профилактики кариеса, содержащие органические фосфаты, по-разному работают на здоровых и больных зубах. С разницей не в пользу больных зубов. Это происходит потому, что вещества неодинаково проникают через покрывающую поверхность эмали биоплёнку: при кариесе микроорганизмы в ней выделяют в среду несколько иные вещества, что изменяет способность эмали насыщаться минеральными соединениями. Результаты недавнего исследования, в ходе которого учёные собрали новые данные об этих процессах, опубликованы в журнале Pharmaceutics.
Поверхность человеческого зуба покрыта биоплёнкой, включающей, помимо бактерий, различные органические вещества, минеральные ионы и воду. Белки в её составе образуют сеть, участвующую в переносе ионов и минералов из ротовой полости непосредственно к эмали. Эти компоненты необходимы для восстановления (минерализации) последней, — благодаря которой зубы остаются прочными и малочувствительными к патогенным бактериям и агрессивным химическим веществам, например, кислотам в составе продуктов. Нарушение транспорта минеральных веществ, а также изменение состава биоплёнки могут привести к различным заболеваниям зубов, в том числе кариесу. Сделать перенос соединений, необходимых для минерализации эмали, более эффективным можно с помощью зубных паст или таблеток, содержащих органические фосфаты.
Учёные из Воронежского государственного университета, Воронежского государственного медицинского университета имени Н. Н. Бурденко и Австралийского синхротронного центра (ASP, Australian Synchrotron Project) исследовали образцы зубных биоплёнок двух групп людей — здоровых и больных кариесом — с использованием метода инфракрасной микроспектроскопии. Специалисты проанализировали молекулярный состав биоплёнок до профилактики, а затем после использования зубной пасты и таблеток. Оказалось, что применение этих средств по-разному влияет на молекулярный состав биоплёнки здоровых и больных кариесом зубов.
Исследование показало, что в биоплёнке на здоровых зубах увеличилась доля фосфатов по отношению к доле липидов и белков. Это связано с насыщением минеральными комплексами, а также с состоянием микробиоты. Более высокая концентрация фосфата в биоплёнке позволяет ей эффективнее противостоять разрушительному действию кислот. Для группы участников с кариесом это соотношение практически не изменилось при использовании зубной пасты и даже уменьшилось в результате приёма таблеток, содержащих органические фосфаты.
Причина такого неодинакового эффекта профилактики заключается в том, что населяющие поверхность зубов микроорганизмы объединяются в сложные биоплёночные сообщества, которые по-разному функционируют в норме и на разных стадиях развития патологический состояний. При этом важную роль играют взаимодействие электрических зарядов в зубной микробиоте и электростатическое состояние белковой сети биоплёнки.
«Мы впервые изучили особенности молекулярного состава зубной биоплёнки при различных методах профилактики у людей со здоровыми зубами и с поражёнными кариесом. Контроль биоплёнки крайне важен для здоровья полости рта и предотвращения кариеса, воспаления дёсен и периодонтита (воспаления тканей вокруг корня зуба). Исследования в этом направлении окажут в будущем значительное влияние на клиническую практику, позволят эффективно проводить профилактику кариеса, успешно перейти к персонализированному подходу в стоматологии и высокотехнологичному здравоохранению», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Павел Середин, доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой физики твёрдого тела и наноструктур Воронежского государственного университета.