Бактерии Streptococcus mutans вместе с микробами нормальной флоры полости рта располагаются в виде куполов на поверхности зуба, где они образуют кислоты, которые воздействуют на структуру зуба.
Чтобы понять, как развивается разрушение зубов, недостаточно изучить свойства отдельных типов бактерий полости рта в лаборатории. Только взаимодействие различных микробов полости рта в особом пространственном расположении на поверхности зуба может локально деминерализовать вещество зуба. Возбудитель кариеса Streptococcus mutans производит большие количества разрушающих зубы кислот только в том случае, если популяции этих бактерий окружены слоями других видов бактерий, расположенных в кольце, как американские исследователи обнаружили и сообщают в «Слушаниях Национальной академии наук (PNAS)». Ее микроскопические изображения с высоким разрешением зубного налета впервые показывают трехмерные бактериальные структуры, которые находятся в начале формирования кариеса. Чтобы предотвратить развитие таких структур,
«Идентификации отдельных компонентов человеческого микробиома недостаточно, чтобы понять их влияние на здоровье», - сказал Марвин Уайтли из Технологического института Джорджии в Атланте. «Нам также необходимо знать, как микробы пространственно организованы». Это еще не выяснено, поскольку трудно извлечь неповрежденный тестовый материал со структурами, которые все еще сохраняются. Исследователи исследовали зубной налет из 30 зубов, вырванных у малышей из-за сильного разрушения зубов. Путем маркировки различных типов оральных бактерий флуоресцентными красителями им удалось сделать трехмерное расположение различных групп бактерий видимым с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии и сканирующей электронной микроскопии.
Бактерии Streptococcus mutans были обнаружены на 21 зубе в биопленках в середине возвышений на зубной эмали, каждый из которых окружен несколькими кольцевыми слоями других типов стрептококков и других бактерий из нормальной оральной флоры. Форма упорядоченного бактериального расположения представляла собой полимер, состоящий из глюкозных звеньев, который вырабатывался и высвобождался возбудителем кариеса и служил структурным веществом. Не было таких структур на поверхности зубов без кариеса. Чтобы выяснить функцию необычных структур, исследователи изготовили биопленки на человеческой зубной эмали в лаборатории с Streptococcus mutans, Streptococcus oralis и раствором сахара. Бактериальные отложения фактически сформировались, что соответствовало тем, что на детских зубах,
Этот вывод согласуется с белыми пятнами на кариозных зубах - областях, где удаляется зубная субстанция, говорит Хен Ку из Университета Пенсильвании в Филадельфии, один из руководителей группы. «Куполообразные структуры могут объяснить, как создаются отверстия в зубе». Как показали дальнейшие лабораторные исследования, кольцевая стенка из эшафота вокруг зоны Streptococcus mutans с внедренными другими бактериями также служила для защиты возбудителей кариеса от антибиотиков. Только после ферментативной деградации этого вещества эти стрептококки могут быть уничтожены с помощью антибиотиков.
Результаты могут помочь удалить зубной налет и предотвратить развитие кариеса на ранней стадии. Другие имеющие отношение к болезни биопленки человеческого микробиома, которые состоят из различных типов бактерий, также должны быть исследованы для сопоставимых пространственных структур. «Бактерии очень социальные существа и имеют друзей и врагов, которые определяют их поведение», - говорит Уайтли. Новое направление исследований "микробной биогеографии" еще молодое, но может иметь большое медицинское значение.