ZASIEDLANIE

JAMY USTNEJ

PRZEZ BAKTERIE

Jama ustna zasiedlana jest sukcesywnie

przez poszczególne gatunki bakterii.

Kolonizacja to złożony proces, który

przebiega wieloetapowo. Podczas

kolonizacji dochodzi do interakcji między

bakteriami oraz bakteriami i

środowiskiem.

Po uzyskaniu dostępu drobnoustrojów do

środowiska następuje adhezja i adherencja do

powierzchni.

Mikroorganizmy rosną w obecności innych

bakterii w środowisku co wpływa na ich

zróżnicowane zdolności adaptacyjne

np. S.mutans przystosowuje się do kwaśnego

środowiska co powoduje obniżenie liczby lub

eliminację innych paciorkowców.

Kolonizowane

powierzchnie

Występują dwa rodzaje powierzchni kolonizowanych
przez bakterie:



tkanki miękkie - błona śluzowa pokryta warstewką

śliny



tkanki twarde - szkliwo i cement korzenia zęba

pokryte błonką nabytą

Lepszą powierzchnią do kolonizacji są tkanki twarde,
gdyż błona śluzowa jest stale odnawiana po
złuszczeniu komórek nabłonkowych. Powierzchnie
styczne i zagłębienia anatomiczne zębów umożliwiają
dodatkowo kumulację i wzrost bakterii niezakłócone
czynnością żucia.

Początek

zasiedlania

Drobnoustroje rozpoczynają kolonizację jamy

ustnej podczas porodu i trwa ona przez całe

życie.



W pierwszych tygodniach życia człowieka

obserwuje się obecność: S.mitis, S.salivarius,
S.oralis



W ciągu następnych miesięcy flora jamy

ustnej staje się bardziej złożona, pojawiają się
bakterie beztlenowe: Veillonella, Prevotella



Po wyrznięciu zębów pojawiają się: S.mutans,

S.sobrinus, S.sanguis, Actinomyces i inne
bakterie beztlenowe

Istnieją dwa okresy szczególnej kolonizacji

jamy ustnej człowieka tzw. „okna

infekcyjności”:



Pierwszy ma miejsce podczas wyrzynania

się pierwszych zębów mlecznych



Drugi występuje podczas wymiany

uzębienia

Względna stabilność flory bakteryjnej zostaje

osiągnięta u młodych osób dorosłych.

Utrata wszystkich zębów redukuje złożoność flory

bakteryjnej jamy ustnej, przede wszystkim zanikowi

ulegają bakterie adherujące do twardych tkanek zęba

tj. S.mutans.

Używanie protez sprzyja
ponownemu wzrostowi
bakterii wymagających do
wzrostu twardych powierzchni.

PŁYTKA NAZĘBNA

Płytka określana jest jako

biofilm. Stanowi miękki złóg

przylegający do wszystkich

powierzchni zębów i uzupełnień

protetycznych. To spoista masa

o białożótawej barwie, nieco

ciemniejszej od szkliwa.

Nie można jej usunąć

płukaniem, a jedynie poprzez

szczotkowanie i nitkowanie.

Budowa

60-70% bakterii zatopionych w

bezpostaciowej substancji organicznej zwanej

matrycą (matrix).

Skład bakteryjny jest zmienny w zależności
od:



lokalizacji



wieku (grubości) płytki



fizykochemicznych właściwości śliny



sposobu odżywiania

Matrycę tworzą:



Glikoproteiny pochodzenia ślinowego



Zewnątrzkomórkowe polisacharydy (glukany

i fruktany) – będące wynikiem metabolizmu
bakteryjnego.

Oprócz matrycy i bakterii płytkę tworzą:



Komórki nabłonka



Leukocyty



Wapń i fosfor



Resztki pokarmowe



Śluz

TWORZENIE SIĘ PŁYTKI NAZĘBNEJ

jest złożonym procesem,

składającym się z kilku etapów:

1. Tworzenie się błonki
Adsorpcja cząsteczek gospodarza i bakterii na powierzchni zęba tworzy

nabytą błonkę ślinową. Cienka warstwa ślinowych glikoprotein odkłada
się na powierzchni zęba w ciągu kilku minut kontaktu ze środowiskiem
jamy ustnej. Bakterie jamy ustnej początkowo przywierają do błonki, a
nie bezpośrednio do szkliwa tj. hydroksyapatytu.

Początkowymi kolonizatorami są:

Streptococcus sanguis , S. oralis, S. mitis

Pozostałe drobnoustroje to:

Actinomyces , bakterie G- (np. Haemophilus)

Mają one zdolności przytwierdzania się do powierzchni zęba poprzez

łączenie się z błonką nabytą.

2. Transport

Bakterie zbliżają się do powierzchni zęba

przed przyleganiem, dzięki naturalnemu
przepływowi śliny, ruchom Browna lub zjawisku
chemotaksji.

3. Interakcje o dużym zakresie to interakcje
fizyko-chemiczne między powierzchnią komórki
bakteryjnej i błonką okrywającą ząb. Działanie
sił van der Waalsa i odpychania
elektrostatycznego doprowadza do
odwracalnej fazy przylegania.

4. Interakcje o małym zakresie to interakcje
stereochemiczne między powierzchnią komórki
bakteryjnej a receptorami na błonce nabytej. Jest to
faza nieodwracalna, podczas której pozakomórkowe
polimery pomagają zakotwiczyć drobnoustrój, po
czym namnaża się on na nie zasiedlonej uprzednio
powierzchni.

5. Koagregacja i adhezja
Nowe bakterie przylegają do już wcześniej
przytwierdzonej pierwszej generacji komórek; mogą to
być albo bakterie tego samego rodzaju, albo innego,
ale muszą być z odpowiadających sobie gatunków.

6. Tworzenie się błonki biologicznej (biofilmu)
Powyższy proces ciągnie się dalej, a w jego rezultacie
rośnie i tworzy się błonka biologiczna; w miarę upływu czasu
staje się coraz bardziej złożona. Narastanie bakterii jest
oparte na rywalizacji, sukcesji bakteryjnej, dynamice
procesu kolonizacji. Pionierska grupa drobnoustrojów, która
w sposób selektywny kolonizuje ślinę, to Gram-dodatnie
ziarenkowce i pałeczki. Potem dołączają ziarenkowce i
pałeczki Gram-ujemne, a na końcu bakterie nitkowate,
wrzecionowce, śrubowce i krętki.

7. Oddzielnie
Bakterie kolonizujące mogą się oderwać i wkroczyć w fazę
planktonową tzn. zawieszoną w ślinie) i zostać przeniesione
w nowe miejsce kolonizacyjne, rozpoczynając tym samym
od nowa cały cykl.



W pierwszych dniach wzrost płytki przebiega na zasadzie podziału

komórkowego i w mniejszym stopniu na ciągłej adsorpcji drobnoustrojów
ze śliny.



W starszej, kilkudniowej płytce, w jej powierzchownej warstwie wokół

bakterii nitkowatych koagregują ziarniaki, tworząc struktury nazywane
„kolbami kukurydzy”. Natomiast w głębszej warstwie widoczne są
Gram-dodatnie bakterie tworzące palisady wzdłuż powierzchni zęba.



Następuje zmiana dominacji drobnoustrojów ze Streptococcus na

Actinomyces.
W dojrzałej płytce brak pionierskich bakterii tj. S.oralis, które stworzyły
korzystne środowisko w jamie ustnej. Nie sprzyja im ono ze względu na
brak środków odżywczych, dużą ilość metabolitów.



Wraz ze zwiększaniem grubości płytki obniża się w niej stężenie tlenu.

Tlenowe i względnie tlenowe bakterie obecne we wczesnym stadium płytki
są zastępowane względnie beztlenowymi i beztlenowymi drobnoustrojami.
Ma to miejsce po upływie ok. 9 dni.



W ciągu kilku tygodni dochodzi do równowagi pomiędzy różnymi

gatunkami bakterii.



Płytka ze zrównoważoną florą bakteryjną to płytka dojrzała.



Równowaga ma charakter dynamiczny-martwe bakterie są

zastępowane przez nowe.

METABOLIZM PŁYTKI

NAZĘBNEJ

W jamie ustnej głównym składnikiem
odżywczym dla bakterii są glikoproteiny
śliny(źródło cukrów i białka).
Spożycie pokarmów powoduje przejściowy
obfity dowóz środków odżywczych.
Bakterie dostosowały
metabolizm do naprzemiennie
występujących okresów
„głodu i karmienia”.

Cukry są głównym źródłem energetycznym dla
bakterii i w większości są rozkładane na drodze
glikolizy beztlenowej.

Cukry dietetyczne (sacharoza, maltoza, laktoza,
fruktoza oraz alkohole cukrowe – sorbitol i
mannitol) indukują 2 specyficzne enzymy:
1. Transportujący cukier do komórki
2. Niezbędny do przemiany cukru w metabolit.

Transport cukru ze środowiska zewnętrznego poprzez
błonę komórkową do cytoplazmy odbywa się wbrew
gradientowi stężeń (transport aktywny) przy udziale
białka transportowego.

Zasadniczym rodzajem transportu cukru jest system
fosfoenolotransferazy, któremu podlegają:



Glukoza



Fruktoza



Mannoza



Galaktoza



Sacharoza



Maltoza



Laktoza



Sorbitol



Mannitol

Istnieją alternatywne sposoby transportu cukru
– np. S.mutans, polegające na transporcie
glukozy poprzez jej koncentrację i fosforylację.

Mechanizm ten funkcjonuje przy:



wysokim stężeniu glukozy



niskim pH



wysokim wzroście bakterii

Do uzyskania energii i prekursorów do syntezy materiału
komórkowego bakterie rozkładają glukozo-6-fosforan
głównie w cyklu glikolizy beztlenowej lub w przemianach cyklu
pentozowego.

Na drodze przemian glukozy powstaje pirogronian, który
może zostać zamieniony w:

1.

Kwas mlekowy – przy wysokim stężeniu cukru pod
wpływem dehydrogenazy mleczanowej

2.

Kwas mrówkowy, octowy i etanol – przy niskim stężeniu
cukru w warunkach beztlenowych drogą przemian liazy
mrówczanowej

3.

Kwas octowy i etanol – S.mutans w warunkach tlenowych
pod wpływem dehydrogenazy pirogronianowej

4.

Kwas octowy i nadtlenek wodoru – S.mitis i S.sanguis za
pomocą oksydazy pirogronianowej

Udział różnych bakterii w zakwaszaniu
płytki jest zróżnicowany. Mniejsze
zakwaszenie środowiska powodują
bakterie fermentujące do kwasu
masłowego i propionowego, natomiast
większe, te które fermentują do kwasu
mlekowego, mrówkowego i octowego.

Po podaniu cukru nie tylko tworzą się kwasy, lecz
również duża ilość polisacharydów wewnątrz- i
zewnątrzkomórkowych.



Polisacharydy wewnątrzkomórkowe typu

amelopektyny czy glikogenu mogą być łatwiej
metabolizowane do kwasu.



Polisacharydy zewnątrzkomórkowe

wytwarzane z sacharozy:



S.mutans i S.sanguis – polimeryzują glukozę w

glukany



S.mutans i S.salivarius, Actinomyces viscosus –

tworzą z fruktozy polisacharyd fruktan (lewan)

Rola polisacharydów zewnątrzkomórkowych:



Składnik zrębu międzybakteryjnego



Ważne strukturalnie polimery w agregacji bakterii na

zębach



Rezerwa energii



Otwierają drogi dyfuzji dla kwasów i cukrów przez

płytkę

Opisane przemiany metaboliczne prowadzą do
obniżenia pH płytki i w konsekwencji do
demineralizacji powierzchni zęba.

Obniżenie wartości pH poniżej „wartości
krytycznej”



dla hydroksyapatytu – 5,5



dla fluoroapatytu – 4,5



dla cementu – 6,7

powoduje rozpuszczanie fosforanów wapnia i
inicjuje utratę substancji mineralnych zęba.

Na tworzenie się kwasów w jamie ustnej

wpływają:



Ilość i gatunki bakterii



Szybkość wydzielania śliny



Lepkość i pojemność buforowa śliny



Sposób dyfuzji w płytce



Rodzaj diety



Częstość spożywania cukrów

HOMEOSTAZA

MIKROBIOLOGICZNA PŁYTKI

NAZĘBNEJ

Homeostaza (gr. homoíos - podobny,
równy; stásis - trwanie) – zdolność
utrzymywania stałości parametrów
wewnętrznych w systemie (zamkniętym
lub otwartym).
Pojęcie to zwykle odnosi się do
samoregulacji procesów biologicznych.

W biofilmie takim jak płytka nazębna mikroorganizmy są

w ścisłej bliskości prowadzącej do wzajemnej interakcji.

Te interakcję mogą być korzystne w stosunku do

jednego lub wielu mikroorganizmów danej populacji, jak

również niekorzystne (antagonistyczne) w stosunku do

innych.

Metabolizm mikroorganizmów skumulowanych w płytce

produkuje w gradiencie czynniki oddziaływujące na wzrost

innych gatunków, prowadząc do nadmiernej utraty

podstawowych składników odżywczych oraz ciągłej

akumulacji składników toksycznych i hamujących wzrost.

Interakcja i sukcesja pomiędzy

mikroorganizmami w płytce nazębnej

Te gradienty prowadzą do rozwoju
wertykalnych i horyzontalnych układów
warstwowych w rozwoju płytki nazębnej. Takie
środowiskowe zróżnicowanie umożliwia wzrost
mikroorganizmom z szeroko zróżnicowanymi
wymaganiami i umożliwia koegzystencję
gatunków niezgodnych w wymaganiach,
których wzrost byłby niemożliwy w
homogennym środowisku.

Korzystne interakcje obejmują wspólne oddziaływanie dwóch
lub więcej gatunków do:



metabolizowania makromolekuł gospodarza, takich jak

mucyna (pojedyncze szczepy nie są zdolne do katabolizowania
takich cząsteczek)



rozwoju łańcuchów pokarmowych (komsumpcja mleczanów

przez Veillonella spp)



koagregacji



produkcji kwasów tłuszczowych, analogów witaminy K, wodoru,

substancji odsłaniających receptory
Antagonistyczne reakcje obejmują:



produkcję substancji hamujących (kwasy organiczne)



produkcja H

2

O

2

przez Streptococcus sanguis hamuje wzrost

Actinomyces actinomycetemcomitans,



produkcja bakteriocyny przez Actinomyces

actinomycetemcomitans hamuje wzrost Streptococcus sanguis



konkurencja o substancje odżywcze, receptory.

Wcześni kolonizatorzy powierzchni zęba to
głównie Neisseria spp. i paciorkowce. Wzrost i
metabolizm gatunków pionierskich zmienia
lokalne warunki środowiskowe(pH, koagregacja,
dostępność substratów). Prowadzi to do rozwoju
bardziej wymagających organizmów, np.
obligatoryjnych beztlenowców, zdolnych tylko
do wzrostu w wyjątkowo przyjaznym gradiencie,
który rozwija się w biofilmie.

Wzajemne zależności mikroorganizmów

w zdrowiu i chorobie

Płytka nazębna rozwija się naturalnie na zębie,
dając korzyści gospodarzowi poprzez rozwój
oporności kolonizacyjnej. Równocześnie, osiedlając
się w danym miejscu, płytka pozostaje odpowiednio
stabilna, ulegając jednak regularnym zmianom
środowiskowym.
Ta stabilność (mikrobiologiczna homeostaza) nie
jest spowodowana metaboliczną obojętnością
rezydującej mikroflory, ale jest związana z
dynamiczną równowagą występującą pomiędzy
stałymi członkami społeczności drobnoustrojow.

Przypadkowo, homeostaza może być naruszona. Prowadzi to
do nierównowagi w mikroflorze i predysponuje dane miejsce
do wystąpienia choroby np.: kolejne dopływy cukrów prostych
w diecie często prowadzą do wystąpienia warunków niskiego
pH w płytce, które hamują wzrost wielu gatunków związanych
ze zdrowym zębem, selekcjonujących wzrost gatunków
wysoce kwasotwórczych i kwasolubnych takich jak:
Streptococcus mutans i Lactobacillus związanych z próchnicą.

W chorobach przyzębia, występuje przesunięcie mikroflory
płytki w kierunku bardziej proteolitycznych Gram(-) bakterii
beztlenowych populacji płytki, które mogą prowadzić do
uszkodzenia tkanek pośrednio poprzez efekty uboczne
odpowiedzi zapalnej organizmu lub bezpośrednio poprzez
produkcję proteaz, cytotoksyn i innych czynników wirulencji.

TEORIA

EKOLOGICZNA

PŁYTKI NAZĘBNEJ

Kluczowym elementem w badaniach nad
próchnicą jest brak paciorkowców z grupy
Mutans w miejscach, w których pojawiła się
próchnica.

Sugeruje to, że inne bakterie mogą działać

próchnicogennie.

W niektórych badaniach, w których
paciorkowce z grupy Mutans występowały w
dużych ilościach, nie stwierdzono widocznej
demineralizacji w szkliwie leżącym poniżej.
Może to być spowodowane obecnością
gatunków zużywających kwas mlekowych,
takich jak Veillonella spp., lub wytwarzaniem
substancji alkalicznych przy niskim pH przez
takie drobnoustroje jak Streptococcus
salivarius i Streptococcus sanguis.

Powyższe odkrycia doprowadziły do powstania

„Ekologicznej teorii płytki”.

Zgodnie z tą tezą flora próchnicogenna płytki

współzawodniczy ze sobą tylko w niewielkim

stopniu, stanowi mniejszość w ogólnej

społeczności organizmów.

Przy standardowej diecie poziomy potencjalne
próchnicogennych bakterii są mało znaczące, a
procesy demineralizacji i demineralizacji się
równoważą.

Jednak jeśli częstotliwość przyjmowania
fermentujących węglowodanów zostaje
zwiększona, poziom pH płytki obniża się i
pozostaje niski przez dłuższy czas , co sprzyja
rozwojowi bakterii tolerujących środowisko kwaśne,
chwilowo eliminując komensalne kwasolabilne
bakterie.

Niski poziom współczynnika pH, utrzymujący się

przez dłuższy czas powoduje również

demineralizację. Proces ten przechyla równowagę

płytki w stronę paciorkowców z grupy Mutans i

pałeczek kwasu mlekowego.

Teoria ta do pewnego stopnia wyjaśnia również

dynamikę związku między gospodarzem i

bakteriami, tak więc zmiany w głównych

czynnikach zależnych od gospodarza, takich jak

wpływ przepływu śliny na rozwój płytki, powinny

być brane pod uwagę

TWORZENIE SIĘ

KAMIENIA NAZĘBNEGO

Jony wapniowe i fosforowe pochodzące ze śliny mogą zostać
odłożone w grubszej warstwie płytki nazębnej. Jeśli płytka może
się rozrastać bez przeszkód, wtedy degenerujące się bakterie w
punkcie kulminacyjnym mogą zachowywać się jak czynniki
sprzyjające mineralizacji. Proces jest przyspieszony przez
bakteryjne fosfatazy i proteazy, które degradują niektóre ze
zwapniałych inhibitorów (statetynę i białka bogate w prolinę).
Procesy te prowadzą do powstania nierozpuszczalnych
kryształów fosforanów wapnia, które zlewają się, tworząc
zwapniałą masę płytkową, zwaną kamieniem

Z reguły dojrzały kamień składa się 80% (suchej masy) ze
zmineralizowanego materiału, głównie hydroksyapatytu a
resztę (20%) stanowią składniki organiczne.

Struktura

We florze dominują ziarenkowce, pałeczki i bakterie nitkowate
(głównie z zewnętrznych warstwach), czasem drobnoustroje spiralne.
Bakterie w pobliżu powierzchni szkliwa mają zwykle zmniejszone
proporcje cytoplazmy w stosunku do ściany komórki, sugerując, że są
one metabolicznie nieaktywne.
Kamień naddziąsłowy, zawiera więcej Gram-dodatnich
drobnoustrojów, podczas gdy kamień poddziąsłowy zawiera więcej
gatunków Gram-ujemnych.

W niektórych obszarach (głównie zewnętrzna powierzchnia)
ziarenkowce przylegają i namnażają się na po wierzchni nitkowatych
mikroorganizmów, budując struktury przypominające „kolby
kukurydzy". Bakterie nitkowate ustawiają się pod kątem prostym do
powierzchni szkliwa, powodując tym efekt palisady (niczym książki
na półce).
Cytoplazma niektórych bakterii (głównie ziarenkowców) zawiera
ziarna zmagazynowanego glikogenu, będącego gotowym źródłem
substancji odżywczych w niekorzystnych warunkach.

Kamień ma szorstką powierzchnię i jest porowaty, co
sprawia, iż jest idealnym zbiornikiem dla toksyn bakterii
szkodliwych dla przyzębia (np. lipopolisacharydów).
Właśnie z tego powodu usuwanie kamienia jest
konieczne dla zachowania przyzębia w dobrym stanie.

Złogi nazębne

U dzieci i młodzieży z higienicznie utrzymaną
jamą usną występuje warstwa białego miękkiego
osadu przylegającego luźno do powierzchni zębów
i dziąseł. Najczęściej gromadzi się w okolicy
przyszyjkowej zębów. Składa się z drobnoustrojów,
złuszczonych komórek nabłonka leukocytów
składników śliny i resztek pokarmowych.

Płytka nazębna przylegająca dłuższy czas do powierzchni zęba
może być okupowana przez bakterie chromatogenne powodujące
jej

żółte lub pomarańczowe zabarwienie .

Nalot nazębny

zielony

- nalot Prestleya

Występuje u dzieci najczęściej na powierzchniach wargowych
siekaczy w okolicy szyjki zęba. Zabarwienie nalotu tłumaczy się
obecnością bakterii syntetyzujących chlorofil.

Zielone

lub

brunatne

zabarwienie nalotu spotyka się u dzieci z

zaniedbaną higieną jamy ustnej i krwawiącymi dziąsłami, w
wyniku gromadzenia się w osadzie elementów morfotycznych krwi.
Niekiedy u dzieci z małą skłonnością do próchnicy występuje
delikatny

czarny

osad, trudny do usunięcia, który umiejscawia się

w okolicy przyszyjkowej zębów wzdłuż brzegu dziąsła. Etiologia
jego jest nieznana. Niektóre badania wskazują ze zabarwianie
osadu jest spowodowane odkładaniem się siarczków metali
głównie żelaza reagujących z grupami SH w białkach płytki
nazębnej. W odróżnieniu do innych osadów nie wywiera działania
patogennego.