Завораживающий микромир

Во время зимних каникул кафедру микробиологии, вирусологии, иммунологии Белорусского государственного медицинского университета посетили лучшие учащиеся 7–8 классов. В этот раз лагерь зимний лагерь «Наукоград» собрал талантливых ребят из средних школ № 45, № 94, № 177 и № 225 столицы. Удивительно и неожиданно, что в числе самых активных участников мероприятия оказался Андрей Гриб – двоюродный брат старосты группы 2307 педиатрического факультета Полины Гриб, которая в настоящее время успешное обучение на кафедре сочетает с работой в РНПЦ детской хирургии.

В начале занятия школьники получили информацию о структуре микромира и роли различных видов микроорганизмов в развитии заболеваний. Школьники ознакомились с принципами изучения морфологии бактерий и грибов методами микроскопии, а также способами культивирования и идентификации микроорганизмов. Им были продемонстрированы примеры роста бактерий и грибов на питательных средах.

Далее разбирался вопрос роли микроорганизмов в патологии полости рта и развитии кариеса. Кариес (лат. caries – «гниение») – самое распространенное инфекционное заболевание человека. Оно начинается с эмали зуба и медленно прогрессирует. Начальный кариес практически незаметен, он представляет собой небольшое пятнышко на эмали. Поверхностный кариес поражает слой эмали. Средний кариес поражает не только эмаль, но и дентин. При глубоком кариесе страдают все ткани зуба (эмаль, пульпа, дентин). Кариес корня является финальным этапом. Скорость кариозного процесса зависит от многих внешних и внутренних факторов. В среднем кариес контактных поверхностей у постоянных зубов прогрессирует медленно, полость может формироваться в течение 4 лет. Так как корень зуба покрыт цементом, а это более мягкая ткань, то кариес корня развивается в 2,5 раза быстрее, чем в области эмали.

Для наглядного понимания процесса развития кариеса ребятам был продемонстрирован видеофильм «Откуда берется кариес». После просмотра развернулась оживленная дискуссия о том, когда следует начинать профилактику кариеса. Молочные зубы сильнее подвержены кариесу, чем постоянные, что объясняется их анатомо-физиологическими особенностями. Для них характерна тонкая эмаль с низкой минерализацией, широкие дентинные канальцы, большой объем зубной полости. Если затронутые патологическим процессом молочные зубы у ребенка не болят, многие родители предпочитают не лечить заболевание, считая, что при смене зубов проблема исчезнет сама собой. Но на самом деле это не так: запущенный кариес молочных зубов может стать причиной поражения зачатков постоянных зубов, и в результате они прорежутся уже с кариозными очагами. Этот факт подчеркивает необходимость качественного ухода за полостью рта в ранние годы жизни ребенка. К сожалению, часто кариес дебютирует слишком рано и уже в детском возрасте занимает первое место среди хронических заболеваний. Около 80 % подростков на момент окончания школы имеют кариозные полости, а 95–98 % взрослых – запломбированные зубы.

Первичная профилактика в стоматологии направлена на предупреждение возникновения заболеваний. К сожалению, для 13–15-летних школьников в Беларуси речь о первичной профилактике кариеса обычно не идет, так как большинство из них имеет запломбированные зубы. Тем не менее значительное внимание следует уделить вторичной профилактике, которая позволяет остановить уже начавшийся патологический процесс и предупредить возможные осложнения.

Далее ребятам было предложено приготовить мазок из собственного зубного налета, окрасить его по методу Грама и изучить при иммерсионной микроскопии. Школьники с небольшой помощью успешно справились с задачей.

В зубном налете микроорганизмы всегда существуют в виде биопленок – сообществ микроорганизмов, прилипших друг к другу на поверхности зубной эмали. Матрикс биопленки состоит из полисахаридов и белков и защищает микроорганизмы от факторов внешнего воздействия. Существование в составе биопленки обеспечивает преимущества для выживания бактерий, большую устойчивость к защитным силам организма хозяина и антимикробным средствам. На фиссурах зубов обитают грамположительные бактерии, чаще всего стрептококки. На апроксимальных зубных поверхностях и в зубодесневых бороздах обнаруживается более разнообразная микробиота – грамположительные (стрептококки, актиномицеты) и грамотрицательные (нейссерии, вейлонеллы, превотеллы, порфиромонады, фузобактерии, трепонемы) бактерии.

При этом микробный состав зубной биопленки зависит от возраста и состояния полости рта. У детей и взрослых людей с санированной полостью рта в составе биопленок встречаются преимущественно грамположительные стрептококки в незначительном количестве в виде небольших скоплений. В незначительном количестве могут обнаруживаться лактобактерии. У пациентов с заболеваниями полости рта видовой состав зубной биопленки расширяется, обнаруживаются актиномицеты и грамотрицательные бактерии.

Формирование биопленки – сложный процесс, состоящий из фаз прикрепления, роста, созревания и отсоединения.

Образование биопленки начинается с прикрепления свободно плавающих бактерий к поверхности зуба. На этой стадии бактерии могут быть легко удалены с поверхности зуба. Дальнейшей адгезии способствуют пили бактерий. Первопроходцами-колонизаторами в зубных биопленках являются Streptococcus sanguis, S. oralis, S. gordonii, S. mitis, S. mutans, S. sobrinus, Actinomyces naeslundii. После прикрепления бактерии начинают активно делиться, формируя микроколонии и вырабатывая внеклеточный матрикс. При наличии достаточного количества питательных веществ биопленка быстро разрастается и видна невооруженным глазом в виде зубного налета. Среднее время образования видимого и ощущаемого зубного налета составляет 3–6 часов, а до образования плотной бактериальной биопленки проходит около 24 часов.

Процесс созревания биопленки включает внедрение новых видов бактерий и формирование сложного сообщества. Зрелая стадия биопленки в полости рта обычно наступает через 3–5 дней. В процессе созревания в биопленке образуются каналы, необходимые для поступления питательных веществ в глубокие слои биопленки. После созревания части биопленки отсоединяются, делятся на кластеры и рассеиваются на другие участки полости рта, формируя новые биопленки.

Этиология кариеса такова. Биопленка зубного налета может привести к кариесу, если ей позволить развиваться. Streptococcus mutans считается наиболее вирулентным кариесогенным микроорганизмом. В процессе формирования зубного налета и последующей деминерализации зубной эмали также участвуют кислотообразующие стрептококки видов S. sanguis, S. mitis, S. salivarius, S. sobrinus. Негативное влияние оказывают кариес-вспомогательные лактобактерии, которые продуцируют молочную кислоту и способствуют прогрессированию кариозного процесса.

На интенсивность развития кариеса влияют следующие факторы:

1. Несбалансированный рацион с избытком легко ферментируемых углеводов. Человек ест углеводы, и стрептококки «кушают» их вместе с ним. Существует прямая зависимость: чем больше сахара ты съел, тем больше зубного налета образовалось. И чем слаще жизнь человека, тем лучше для стрептококков – в процессе сбраживания углеводов они получают энергию для своей жизнедеятельности. В результате сбраживания углеводов выделяется много органических кислот, значение рН на зубной эмали снижается. Вначале кислотность нейтрализуется слюной. Но чем дольше бактерии живут на зубной эмали, тем больше снижается антимикробная активность слюны. При значении pH ниже 5,5 происходит деминерализация зубной эмали, начинает развиваться кариес. Как только процесс достигает дентина, растворение может происходить при более высоком pH.

Наличие и активность брожения в налете зависит от количества и качества доступных углеводов. Наиболее интенсивно протекает брожение сахарозы, менее интенсивно – глюкозы и фруктозы. Маннит, сорбит и ксилит также проникают в зубную бляшку, однако вследствие малой активности фермента, превращающего их во фруктозу, они не опасны. Молекулы крахмала не проникают в зубной налет. Однако пищевая обработка может привести к разрушению молекулярной структуры крахмала и повысить его кариесогенность.

2. Режим питания. Частота, с которой зуб подвергается кариесогенному воздействию кислот, влияет на вероятность возникновения кариеса. После каждого приема пищи, которая содержит сахар, микроорганизмы начинают продуцировать кислоты, разрушающие зубную эмаль. Если принимать углеводы периодически в течение дня, то pH в течение длительного времени будет низким, буферные свойства слюны не успевают восстановить pH, и вероятность необратимого разрушения эмали увеличивается.

3. Насыщенность зубной эмали ионами фтора. Несмотря на то, что зубная эмаль является наиболее твердой тканью организма человека, она в основном состоит из гидроксиапатитов, которые чувствительны к кислотам и начинают разрушаться при pH 4,5. Фтор незаменим для повышения прочности эмали и ее устойчивости к действию кариесогенной флоры. При достаточном количестве ионов фтора в пище и воде в зубной эмали формируются фторапатиты, которые устойчивы к разрушающему действию кислот.

При концентрации 1 мг фтора на литр воды у населения наблюдается снижение случаев кариеса. Наиболее эффективный противокариозный эффект наблюдается при оптимальном поступлении ионов фтора в организм в период развития молочных и коренных зубов. Если же концентрация фтора ниже 1 мг/л, то возрастает риск развития кариеса. Содержание фтора в воде в регионах Беларуси недостаточно. При концентрации фтора выше 2 мг/л возникает флюороз.

4. Свойства анатомической поверхности зубов. В межзубных промежутках создаются особенно благоприятные условия для долговременной фиксации зубного налета.

5. Качество гигиены полости рта. Своевременное удаление зубного налета (использование зубных паст, зубных нитей, ополаскивателей, ирргигаторов) предотвращает развитие кариеса. Все мы чистим зубы по утрам, но нужно помнить о таком важном занятии, как чистка языка. Это можно делать зубной щеткой или специальным скребком.

6. Качество и количество слюны. Малое количество вязкой слюны способствует прикреплению бактерий и образованию зубного налета. Слюна, обладающая буферными свойствами, способна нейтрализовать кислоты. Защитными факторами слюны являются секреторные иммуноглобулины класса А и лизоцим.

7. Генетический фактор. Дети могут наследовать склонность к стоматологическим заболеваниям от родителей. При наличии стоматологических заболеваний в семье следует более тщательно следить за здоровьем полости рта ребенка.

8. Наличие в ближнем окружении людей с заболеваниями зубов. Чаще всего источником S. mutans является мать ребенка. В то же время уменьшение количества S. mutans в полости рта матери задерживает колонизацию ими полости рта ребенка. Колонизация полости рта S. mutans описана у 3-месячных младенцев, а более 50 % младенцев инфицированы в возрасте 6 месяцев. Чем раньше S. mutans появляется в полости рта, тем выше риск развития кариеса. Среди детей, имевших в полости рта S. mutans, к 3 годам жизни около 50 % страдают кариесом. Бактерии S. mutans также передаются при поцелуях, совместном приеме пищи. Большинство детей приобретают кариесогенные микроорганизмы к возрасту 19–33 месяца.

9. Количество витаминов и микроэлементов в рационе. При обедненном рационе может образоваться дефицит необходимых для здоровья зубов минералов и витаминов.

10. Отсутствие регулярного стоматологического наблюдения и профессиональной гигиены полости рта. Щетинки зубной щетки не способны проникнуть более 3 мм в десневой карман и не могут механически воздействовать на биопленку, расположенную глубже. Посещать стоматолога для проведения профессиональной гигиены нужно дважды в год, начиная с появления первого молочного зуба. Проведение герметизации (запечатывания) фиссур жевательных зубов фторсодержащими материалами не позднее 6 месяцев после полного прорезывания жевательной поверхности значительно снижает вероятность развития кариеса.Для устранения кариесогенной ситуации в полости рта следует:

1. Скорректировать диету:

• ограничить углеводы в рационе, особенно газировку, леденцы, жевательные ириски;

• сократить частоту употребления сахара – чем чаще происходит прием высокоуглеводной пищи, тем более постоянным становится процесс закисления в полости рта, поэтому лучше съедать большой десерт один раз в день, чем съедать по конфете каждый час;

• заменять сахар сорбитом или ксилитом в детских пищевых смесях и кондитерских изделиях;

• ввести в рацион молочные продукты, способствующие реминерализации эмали.

• Культура потребления углеводов предполагает:

• не есть сладкое между основными приемами пищи;

• не есть сладкое на ночь;

• кислые и сладкие напитки пить через соломинку;

• после употребления углеводов следует почистить зубы или пожевать жевательную резинку без сахара, съесть твердый овощ либо фрукт;

• использовать жевательные резинки с ксилитом после еды, так как жевание приводит к выделению большого количества слюны и способствует удалению остатков пищи и зубного налета; кроме того, активные компоненты, входящие в состав некоторых жевательных резинок (лактат кальция, пирофосфат, триполифосфат) улучшают реминерализацию эмали на начальных этапах развития кариеса.

2. Качественно и регулярно ухаживать за полостью рта. Регулярное удаление зубного налета препятствует развитию кариеса зубов и предупреждает воспаление десен. Необходимо:

• соблюдать правильную технику чистки зубов минимум дважды в день, для детей дошкольного возраста – в присутствии родителей;

• использовать зубную нить до или после чистки зубов щеткой;

• использовать ополаскиватели для полости рта;

• при наличии грамотрицательной флоры (часто об этом свидетельствует кровоточивость при чистке зубов) дополнительно использовать на выбор:

а) растворы 0,1–0,2 % хлоргексидина для полоскания полости рта, хлоргексидин воздействует на молодую биопленку, но бактерии зрелой пленки более устойчивы к его воздействию;

б) растворы 3 % перекиси водорода для полоскания полости рта, перекись водорода является эффективным средством не только в устранении биопленки, но также предотвращает ее образование, уменьшает кровоточивость десен, к ней не зафиксировано аллергических реакций и формирования устойчивости бактерий;

в) аппликации зубных гелей с метронидазолом на зубодесневую область на ночь;

г) зубные пасты с хлоргексидином или метронидазолом.

Для повышения кариесрезистентности тканей зуба следует:

1. использовать препараты фтора в период прорезывания зубов для проживающих в регионах с недостаточным количеством фтора;
2. применять местную реминерализующую терапию аппликациями препаратов кальция и фторсодержащих материалов; при проведении такой терапии деминерализациия кариеса в стадии белого непигментированного пятна обратима при условии оптимизации гигиены полости рта;
3. использовать фторсодержащие лечебно-профилактические зубные пасты;
4. сбалансированно питаться и обеспечивать суточную потребность во фторе (для взрослых – 4 мг/сутки, для детей – от 0,4 до 3,2 мг/сутки в зависимости от возраста), употреблять богатые фтором продукты – ржаной хлеб, морковь, шпинат, рыбу, морепродукты.

Здоровье полости рта является неотъемлемым компонентом общего здоровья человека. Рот – это зеркало состояния организма и потенциальный источник патологии, который может влиять на другие системы и органы.

Ребята были впечатлены информацией о том, что забота о сохранении здоровья полости рта и поддержание ее в санированном состоянии это еще и профилактика аутоиммунных заболеваний сердца, суставов и почек. Хорошо известное в биологии явление мимикрии касается и антигенов Streptococcus mutanas и Streptococcus pyogenes. Развитие гуморального иммунного ответа на данные микроорганизмы при несвоевременном лечении стрептококковых инфекций через время может приводить к аутоиммунному поражению таких органов, как сердце, суставы и почки. Дело в том, что образовавшиеся в избытке антитела взаимодействуют со сходными в антигенном отношении собственными тканями организма, что в последующем приводит к развитию необратимых фиброзных изменений в органах.

Кстати, тема занятия со школьниками была выбрана совсем не случайно. Во время новогодних праздников в рационе питания часто присутствует большое количество сладостей. При этом дети плохо чистят зубы: нерегулярно, неправильно, не удаляют налет и остатки пищи из межзубного пространства. Многие школьники забывают чистить зубы на ночь, а утром делают это второпях. При недостаточной гигиене полости рта на зубах накапливается много бактериальных отложений, в которых размножаются кариесогенные бактерии.

По результатам проведенной микроскопии собственных микропрепаратов учащиеся получили рекомендации по рациональному питанию, дополнительным способам улучшения гигиены полости рта и профилактики кариеса. Путешествие в завораживающий микромир и полученные знания помогли ребятам усвоить непреложную истину – профилактика дешевле лечения!

Жанна Шабан, доцент кафедры микробиологии, вирусологии, иммунологии БГМУ, кандидат медицинских наук, доцент, фотографии предоставлены автором