Микробиология в эндодонтии
Свыше 700 видов бактерий обнаружено в полости рта, но только ограниченное число видов выживает в условиях корневых каналах с некротизированной пульпой. С помощью молекулярно-биологических методов обнаруживаются новые патогенные виды, которые никогда ранее не обнаруживали при эндодонтической инфекции. Эндодонтическая инфекция имеет полимикробную природу.
Первичная эндодонтическая инфекция – это преобладание облигатных анаэробных бактерий. Эндодонтическая микрофлора очень вариабельна и может значительно отличаться у каждого индивида. Апикальный периодонтит имеет гетерогенную микробную этиологию и множество бактериальных комбинаций могут быть его причиной.
Следующие микроорганизмы наиболее часто являются причиной апикального периодонтита:
Грам - анаэробные палочки:
- Bacteroides melaninogenicus -Prevotella melaninogenica
- Tannerella forsythia
- Dialister invisus
- Treponema denticola
- Fusobacterium nucleatum
Грам+анаэробные палочки:
- Pseudoramibacter alactolytiws
- Filifaclor alocis
- Actinomyces spp, Propionibacterium propiollicum,
- Olsenella spp, Slackia exigua,
- Mogibacterium timidum
- Actinomyces
Грам+ кокки:
- Peptostreptococus micros
- Streptococcus anginosus
- Streptococus gordonii,
- Streptococcus mitisi,
- Streptococcus sanguinis
Другие микроорганизмы:
- Candida albicans
- Вирусы
Вторичная интраканальная инфекция (ранее эндодонтически леченные зубы)
После тщательной инструментальной и медикаментозной обработки корневых каналов удаляются прежде всего Грам-отрицательые анаэробные палочки, которые чувствительны к ирригантам и медикаментам для временной обтурации корневых каналов, остаются Грамм-положительные бактерии, что подтверждено многими исследованиями. Это связано с тем, что они резистентны к антимикробным препаратам, применяемым при эндодонтическом лечении и адаптируются к изменившимся условиям корневого канала после инструментальной и медикаментозной обработки. Это стрептококки (S. mitis, S. gordonii, S. anginosus, Streptococcus oralis), лактобациллы (Lactobacillus paracasei and Lactobacillus acidophilus), стафилококки, E. faecafis, Olsenella ili, P. micra, P. alactolyticus, Propionibacterium spp. Также обнаружены другие Грам- позитивные бактерии, включая Actinomyces spp, Bifidobacterium spp. и Eubacterium spp., но в меньших количествах.
Экстрарадикулярная инфекция
Наиболее обычной формой экстрарадикулярной инфекции являются острый и обострение хронического апикального периодонтита, характеризующиеся гнойным воспалительным поражением, возникающим в ответ на массивный выход вирулентных бактерий из корневого канала. Но другой формой может быть необычный острый апикальный абсцесс, характеризующийся отсутствием выраженных симптомов. Микроорганизмы при экстрарадикуряной инфекции либо образуют микробную биопленку на поверхности стенки апикальной части корня, либо формируют целые актиномикотические колонии внутри тела периапикального поражения. Эти экстрарадикулярные микроорганизмы рассматриваются как одна из возможных причин упорных апикальных периодонтитов, протекающих несмотря на тщательное эндодонтическое лечение. Недавние исследования обнаружили, что некоторые виды Actinomyces spp. и Propionibacterium участвуют в экстрарадикулярной инфекции и вызывают так называемый апикальный актиномикоз, который лечится только периапикальной хирургией [1].
Биопленка – это микробное сообщество, состоящее из клеток, которые прикреплены к поверхности или друг к другу, заключены в матрикс экстрацеллюлярных полимерных веществ и демонстрируют изменения фенотипа, т.е. параметров роста и экспрессии генов.
Микроколонии занимают примерно 15% от общей массы биопленки. Экстрацеллюлярный матрикс, состоящий из экзополисахаридов занимает 85% массы биопленки [2]. Доля белков может составлять до 60%, липидов до 40% и нуклеиновых кислот до 20%. Данные соединения находятся в гидратированном состоянии, так как 80-90% объема биопленки занимает вода [5]. Любой патогенный микроорганизм может существовать как в планктонной форме, так и в виде биопленки.
Микроорганизмы биопленки вовлечены в цепь физических, метаболических и молекулярных взаимодействий, что влияет на рост, резистентность к антибиотикам и патогенность. Чувствительность сообщества клеток получила название “quorum sensing”: она обеспечивает динамические коммуникации в биопленке [7]. Результаты исследований подтверждают наличие изменений генной экспрессии внутри биопленки и взаимосвязи микроорганизмов.
B.R. Bolesetal. предположили, что гетерогенность биопленки может быть формой “биологической страховки”, в которой клетки лучше противостоят неблагоприятным факторам [6]. Доказана антибиотикорезистентность биопленки, что связано с тремя факторами: способностью экстрацеллюлярного матрикса препятствовать проникновению антибиотика, генными изменениями микроорганизмов, а также с наличием клеток с медленным ростом и резко ограниченным питанием. Ученые установили, что бактерии биопленки в 1000 раз устойчивее к антибиотикам, чем планктонные формы [4].
Выделяют пять стадий развития биопленки:
1. первичное прикрепление бактерии к поверхности;
2. необратимое прикрепление (фиксация), при которой микробы выделяют внеклеточные полимеры, обеспечивающие прочную адгезию;
3. созревание, что сопровождается накоплением питательных веществ и делением клеток, при этом микробы облегчают прикрепление последующих клеток и внеклеточный матрикс удерживает вместе всю колонию;
а) размножение
б) выработки полимеров
в) включение новых видов
4. рост, то есть образование зрелой биопленки;
5. дисперсия (выброс бактерий), при которой от биопленки отрываются отдельные клетки, способные через некоторое время прикрепиться к другой поверхности и образовать новую колонию [3].
Эндодонтическая микробная биопленка подразделяется на внутриканальную, экстрарадикулярную, периапикальную.
Внутриканальная микробная биопленка – это микробная биопленка, которая формируется на корневом дентине эндодонтически инфицированных зубов. Эндодонтическая микробная биопленка представлена кокками, палочками и нитевидными бактериями. Обнаружены одно и многослойный биопленки, прикрепленные к дентину корневого канала. Интерстициальный матрикс биопленки имеет микробное происхождение. Изучены стадии образования E. faecalis биопленки, прикрепленной к поверхности корневого дентина. В первой стадии E. faecalis прикрепляется и формирует колонии на поверхности корневого дентина. Во второй стадии происходит инициация растворения бактериями минеральной фракции дентина. В третьей стадии локальное увеличение концентрации ионов кальция и фосфатов способствует минерализации (кальцификации) E. faecalis биопленки. Зрелая структура биопленки образуется после 6 недель инкубации и показывает признаки минерализации и определенные структурные различия. Способность E. faecalis биопленки противостоять многим антимикробным агентам и формировать микробную биопленку в жестких условиях среды и питания позволяет им персистировать в эндодонтически леченных зубах.
Экстрарадикулярная микробная биопленка также называется биопленкой поверхности корня и формируется на цементе корня около его верхушки в эндодонтически инфицированных зубах. Экстрарадикулярная биопленка наблюдается с зубах с хроническими периодонтитами. Биопленка может кальцифицироваться, она ассоциируется с периапикальным воспалением и задерживает восстановление периапикальных тканей после эндодонтического лечения.
Периапикальная биопленка находится в периапикальной области в эндодонтически инфицированных зубах. Микрофлора большинства зубов связана с корневым каналом, она является оппортунистической и не преодолевает защитные механизмы хозяина. Редкие виды бактерий способны выживать и инфицировать периапикальные ткани. Actinomyces и P. propionicum обнаруживаются в хронических периапикальных поражениях, резистентных к эндодонтическому лечению. Эти микроорганизмы способны преодолевать защитные механизмы хозяина, разрастаться с периапикальных тканях и вызывать периапикальную инфекцию. Actinomyces растут в виде микро и макроскопических гранул, которые могут достигать 3-4 мм. Эти гранулы структуры биопленки состоят центральной массы переплетающихся ветвей бактериальных нитей, удерживаемых вместе экстрацеллюлярным матриксом с периферическими радиальными участками. Стуктура биопленки защищает ее от биологических антимикробных агентов. Периапикальная область патрулируется полиморфноядерными лейкоцитами и макрофагами, которые легко фагоцитируют прибывающие из корневого канала плангтонные бактерии. Однако фагоциты неспособны поглощать бактерии, заключенные в матрикс биопленки. Многие серные гранулы кальцифицированы. Источником минерализации могут служить воспалительный экссудат или активность периапикальных бактерий.
Терапевтическое воздействие на биопленки может быть направлено на механизмы первоначальной адгезии бактерий к поверхности, блокирование синтеза или разрушение полимерного матрикса, нарушение межклеточного обмена информацией, а также оно может сочетаться с собственно бактерицидными агентами. Подобное лечение, действующее на структуру или функции биопленок, может оказаться более эффективным, чем стандартная антибактериальная терапия. Таким образом, новые представления о биопленках влекут за собой изменение подходов к диагностике и лечению инфекционных заболеваний [1].
Список литературы:
1. Фирсова И. В. Верхушечный периодонтит [Текст]: учеб. пособие для спец. 060105 - Стоматология / Фирсова И. В., Михальченко В. Ф., Триголос Н. Н.; ВолгГМУ Минздрава РФ. - Волгоград: Изд-во ВолгГМУ, 2014. - 112 с.: ил.
2. Статья М.Е.Соломонова «Биопленка как эндодонтическая инфекция»
3. Микробиология, вирусология и иммунология полости рта [Электронный ресурс]: учеб./ Царев В.Н. и др. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013.
4. Статья «Роль биопленки в патогенезе воспалительных заболеваний полости рта и способы ее устранения» Л.В. Побожьева, И.С. Копецкий
Кафедра терапевтической стоматологии Стоматологического факультета Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова
5. Moons P. Bacterial interactions in biofilms. Crit. Rev. Microbiol. 2009; Vol. 35, №3: 157–168.
6. Boles B R, Thoendel M, Singh PK Self-generated diversity producted “insurance effects” in biofilm communities //Proc Nath Acad Sci USA– 2004–101(47):16630-5.
7. March RD Dental plaque: biological significance of biofilm and community life-style// J. Clin.Periodontol. – 2005–32 Suppl 6:7-15.