Було тепло, сито, безпечно і . А тоді ми народилися. Людина ще може повернути собі «тепло, сито і безпечно», але от стерильними після народження нам більше ніколи не стати. Людству час прийняти, що це ми живемо у світі мікроорганізмів, а не вони населяють наш світ. Категорично? Звісно, проте числа доволі красномовні: середньостатистична людина складається з 1013 клітин, а от клітин мікроорганізмів на й у тілі такої людини — 1014 1. За новішими підрахунками, співвідношення клітин бактерій до людських клітин може бути ближче до 1:1, ніж 10:12. Тож мікроорганізми завжди з нами й формують наш мікробіом.
* Невелике уточнення перед стартом читання. Рот у широкому розумінні — це і отвір, і місце, куди їжа потрапляє та пережовується. Анатоми та стоматологи тут не зовсім згодні й розділяють цю структуру на 2 частинки: рот як отвір і ротова порожнина як простір, де відбувається пережовування. У статті «рот» використовується в значенні «ротова порожнина».
З 1990 по 2003 роки тривав один із наймасштабніших проєктів наукового світу — Проєкт геному людини (Human Genome Project). Результатом 13-річної роботи стала публікація першого наукового опису повної послідовності геному людини, тобто послідовності ДНК, що робить нас нами3. Далі ж вчені взялись досліджувати нижню частину айсберга — мікроорганізми. На першому етапі проєкту « людини» (2008–2013 роки) вчені досліджували, які саме бактерії, гриби, археї, віруси та навіть еукаріоти живуть на/у тілі людини і формують її мікробіом. Охарактеризували ті спільноти мікроорганізмів, що «населяють» ніс, рот, шлунково-кишковий тракт, шкіру та сечостатеву систему здорової людини. Цей етап закінчився 14 терабайтами даних, що є у вільному доступі на сайті проєкту4.
Найбільша мікробна «спільнота» є у нашому шлунково-кишковому тракті. Наступною за розміром є мікробіота нашого рота, і саме з неї почалась ера дослідження бактерій, хоча так їх тоді ще й не називали.
Антоні ван Левенгук в кінці далеких 1670-х з захопленням роздивлявся через власноруч створений мікроскоп ніби геть дивні «речовини», серед яких був і зубний наліт. У ньому, як і в дощовій воді, були «крихітні тварини», що в перекладі з голландської тоді назвали «анімалькулі». Зараз вони відомі як бактерії. Левенгук намалював першу бактерію і тим самим став «батьком мікробіології». Його ж можна вважати першим дослідником мікробіому ротової порожнини. Він навіть описував, що існують індивідуальні особливості у зубному нальоті різних людей5.
Конкістадор брудних панчіх: як Антоні ван Левенгук зробив лабораторію в собі
«Не пхай брудні пальці до рота!» — впевнена, ви чули цю фразу або й самі її казали. Та з мікробіологічної точки зору «брудним» буде скоріше наш рот, ніж пальці.
Наразі 774 бактерії «ловили» у ротовій порожнині: 58% з них мають імена, тобто свої власні латинські назви, 16% поки безіменні, але їх виростили у лабораторних умовах, а 26% відомі лише за генетичним слідом, який вони залишили у відібраних зразках. Ці 26% відмовляються рости під пильним оком науковців, і поки не вдалось їх дослідити6,7. І навіть ретельне чищення зубів не позбавить нас від них усіх. Та це теж добре.
Уже через 8–16 годин після народження немовляти ротова порожнина отримує своїх перших жителів. Це бактерії матері та інших дорослих, що тісно контактують з малюком. Цікаво, що видовий склад цього первинного мікробіому суттєво залежить від способу народження (фізіологічні пологи чи кесаревим розтином), і у 85% випадків у матері та дитини він буде подібний. Першими у роті немовляти з’являються . Вони здатні «прилипати» до епітеліальних клітин слизової оболонки. Разом із людиною росте та змінюється мікробіом рота. Суттєва зміна настає з появою першого зуба, адже з’являється тверда поверхня, яку так зручно колонізувати бактеріям. Далі на видовий склад впливають генетика (наприклад, спадкова схильність до пародонтиту), первинна мікробіота, отримана від матері, харчові звички, особливості гігієни порожнини рота, використання ліків, стрес, куріння, вживання алкоголю, захворювання. З віком видове різноманіття у роті зменшується8.
Рот з погляду бактерій — це дуже різноманітна екосистема. Там є «скелі» зубів, вологі щілини ясенної борозни, долина язика, прямовисні й гладкі стіни щік та печерки мигдаликів. Ще й постійні коливання температури, безперервні слинні потопи, періодичне механічне знищення та кількаразове надходження поживних речовин.
Щоб успішно заселити середовище, де тебе постійно може у шлунково-кишковий тракт, перше, чому треба навчитись — це міцно чіплятись за доступні поверхні.
До ідеально чистого, нічим не вкритого зуба не так вже й легко прилипнути. Проте ідеально чистих зубів у роті не буває: вони щонайменше вкриті слиною. Саме вона, а точніше ліпіди, білки, гліколіпіди, глікопротеїди у її складі слугують тими «виступами на скелі зуба», за які можуть зачепитись первинні колонізатори — бактерії. Наступна «порція» бактерій не церемониться і прилипає до вже прилиплих мікроорганізмів (важливу роль тут відіграють бактерії роду Fusobacterium — вони зазвичай другі). І так, шар за шаром, у роті формується багатовидова : у ній співіснують багато різних видів бактерій (від 12 до 27 видів в нормі). От вам і зубний наліт, який ще й виявився живим. У дорослому роті найпоширенішими є Streptococcus oralis, S. mitis і S. peroris — їх виявляють у 75% зразків, і вони становили 10% з виявлених мікроорганізмів8.
Біоплівки навколо (і всередині) нас
Як у будь-якому багатоквартирному будинку, а саме так можна образно уявити біоплівку, якісь сусіди між собою дружать та допомагають одне одному, а інші сваряться і мріють, коли нарешті з’їдуть.
Є бактерії-сусіди, що мають тісні харчові взаємодії. Одне із джерел живлення для ротових бактерій — це білки та глікопротеїни слини та ясенної рідини. З білками зазвичай проблем немає, трохи — і «вечеря» готова. З глікопротеїнами вже ситуація складніша. Глікопротеїн — це білок, що складається з білкового каркасу, до якого приєднані лінійні або розгалужені бічні ланцюги цукрів. Щоб з’їсти це, потрібно спершу позбутись цукрової частини, а вже потім дістатися до білкової. Різні види бактерій об’єднують сили своїх специфічних , щоб спільно розщепити «гліко» та добратись до «протеїно». Деякі бактерії взагалі залежать від того, наскільки ситі інші види. Первинний живитель метаболізує речовини, живиться ними і також утворює продукти метаболізму, що стають обідом для вторинного живителя — просто ланцюг живлення у нашому роті. Така харчова співпраця підтримує стабільність у мікробній популяції, забезпечує «мир та злагоду» між різними видами бактерій. Більше того, стрептококи, утворюючи вуглекислий газ, лактат та ацетат, створюють умови на «нижніх поверхах» біоплівки для нормального життя анаеробних видів (Fusobacterium, Leptotrichia та Capnocytophaga), які не виживають за наявності кисню.
Проте в тісній бактеріальній біоплівці є конкуренція за «місце під сонцем», точніше — гарненьку ділянку зуба і смачний глікопротеїн. Для цього змагання види утворюють різні бактеріоцини, перекис водню, органічні кислоти, ферменти. Бактеріоцини — пептиди, що пригнічують розмноження, або й узагалі вбивають інші бактерії. Вони водночас і схожі, і відрізняються від антибіотиків. Перекис водню — популярна сполука у бактерійних сусідських війнах: одні його утворюють з надією зашкодити, інші ж виробляються фермент каталазу, щоб його знешкодити.
Де живе «нормальна» мікробіота, там немає місця різним патогенам — так можна просто пояснити colonization resistance — феномен колонізаційної стійкості. Хоч би якими крихітними були бактерії, вони теж потребують свого місця в роті й неохоче поступаються чужинцям. Це приклад взаємовигідного співіснування: ми даємо «рідним» бактеріям «житло і їжу», а вони нам — захист від більш «токсичних» представників царства. Наприклад, Streptococcus sanguinis демонструють прямий антагонізм проти оральних патогенів Porphyromonas gingivalis (про них буде далі), знижуючи їхню здатність прилипати до поверхонь у роті. Деякі інші види гальмують розмноження цієї бактерії8,9.
Розглянемо, що відбувається з бактерійною біоплівкою нашого рота під час двох найвідоміших «ротових» захворювань: карієсу та пародонтиту.
Наприкінці ХІХ століття американський дантист Вілловбі Міллер створив хімікопаразиторну теорію, яка передбачала, що основною причиною розвитку карієсу є кислота, котру утворюють мікроорганізми з цукрів їжі. Він стверджував, що не якась конкретна бактерія відповідальна за це чорне неподобство в роті, а скоріше кілька видів, здатних утворювати кислоту10. Виявилося, що це була правильна теорія, хоча й доволі для того часу. Карієс — це патологічний процес демінералізації зуба, знищення його твердих частин з утворенням порожнин. Йдеться про «вимивання» мінералів (кальцію та фосфатів) з емалі зуба під дією кислоти, його руйнування та утворення дірочок. І все це відбувається внаслідок діяльності бактерій, а точніше — продуктів їхньої життєдіяльності.
Бактерії теж полюбляють прості вуглеводи, тому якщо до людського рота з надмірною регулярністю потрапляє щось солодке, то вони не втрачають цього шансу. Після їх «перетравлення» як побічний продукт деякі види утворюють кислоти (насамперед молочну), які знижують кислотно-лужний баланс (його відображає значення рН) у нашому роті настільки, що слина не може його втримати на природному рівні (6,75–7,25). Кисле середовище не дуже сприятливе для розмноження «нормальних» бактерій, зате кислотоутворювальні та кислотостійкі види легко витримують такі умови.
Найвідоміший, але не єдиний, кого колись назвали основним збудником карієсу — Streptococcus mutans, хоча пізніше він втратив цей почесний статус. Інші стрептококи, лактобацили та біфідобактерії теж помічені за цією чорною справою. У роті починається трансформація звичайної, нормальної біоплівки на карієсогенну: більше цукру — більше утвореної кислоти — кисліші умови. Це означає, що вмирають види, не здатні це витримати, а ще збільшується кількість видів, яким такі умови подобаються. Ті види, що залишились, утворюють ще більше кислоти, і цикл починається знову. В карієсогенній біоплівці значно менше видів бактерій і кислий рН (5,5). В ній захоплюється й утримується більше цукрів, які метаболізуються, а кислоти концентруються біля поверхні емалі. На перших етапах перетворення біоплівки «нормальні» бактерії пробують протистояти «кислотній атаці» патогенів, утворюючи лужні сполуки, як-от аміак. Стараються відновити нормальний pH у роті Streptococcus gordonii, Streptococcus sanguinis, Lactobacillus casei та декі види Veillonella8,9,11.
Пародонтит — захворювання з меншою медійністю, ніж карієс. Щоб з’ясувати, що воно таке, треба трохи зануритись у стоматологічну термінологію.
Пародонт — це весь комплекс структур, що забезпечує надійне закріплення зубів у нашому роті: ясна, періодонт (сполучна тканина, що заповнює простір між коренем зуба та альвеолою (ямкою у щелепі)), альвеолярна частина щепеп та цемент зуба, що покриває його корінь. Якщо не вдаватись у страшні стоматологічні деталі, то є два основні типи захворювання пародонту: гінгівіт і пародонтит. Через гінгівіт страждають ясна: запалення, почервоніння, набряк і кровоточивість — це все неприємно, проте зворотно. Та якщо справа доходить до пародонтиту, то за відсутності лікування можна попрощатись із рідним зубом. Пародонтит — це вже запальне ураження глибоких структур: періодонта, альвеолярної кістки та цементу зуба. В обох випадках основною причиною є тривале накопичення біоплівки та патогенів у ній — утворення зубної бляшки.
Послідовність подій така: приблизно за 30 днів не надто ретельної гігієни рота біоплівка, раніше м’яка та піддатлива до чищення, починає твердіти через накопичення кальцію й фосфору та «заповзати» під ясна12. Як наслідок, виникає місцеве запалення і формується під’ясенна біоплівка з анаеробними умовами. Там виникає ідеальне середовище для розвитку Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola, Tannerella forsythia — трійки головних зловмисників, що є домінантними видами під час розвитку пародонтозу. Вони утворюють протеолітичні ферменти, що починають руйнувати наші власні тканини та посилюють запалення (наприклад, гінгіпаїни від Porphyromonas gingivalis). Actinobacillus actinomycetemcomitans найчастіше виділяють у підлітків з локалізованим агресивним пародонтитом13, а бактерію Prevotella nigrescens асоціюють з появою гінгівіту під час вагітності14.
Запалення прогресує (так організм пробує боротись із тим, що йому заважає) але, парадоксально, це найбільш негативно впливає на «нормальні» бактерії. Зловмисники не просто успішно уникають імунної реакції людини, але й прекрасно себе почувають за злегка підвищеного рН, вищої температури і збільшеної кількості ясенної рідини. Її функція — доставити компоненти імунного захисту (білкові сполуки) до місця запалення, але вона стає ще й джерелом живлення для раніше згаданої трійці. При цьому «нормальні» бактерії далі є у біоплівці й навіть стають трохи співучасниками злочину: «з’їдають» вуглеводневу частину глікопротеїнів, а залишки (протеїни) роблять більш доступними для цієї патогенної трійці бактерій9.
Може здатись, що це все несерйозно: з 28 зубами теж можна прекрасно жувати, але вплив захворювань ротової порожнини може бути значно глобальнішим. Пародонтоз підвищує ризик розвитку серцево-судинних захворювань (атеросклероз, ішемічна хвороба серця, інфаркт міокарда). Це захворювання також пов'язане з діабетом ІІ типу: діабет підвищує ризик розвитку пародонтозу, але й пародонтоз може погіршувати контроль над рівнем цукру в крові через підвищення резистентності клітин до інсуліну15. P. gingivalis та Aggregatibacter actinomycetemcomitans пов'язують зі збільшенням тяжкості 16. Бактерія P. gingivalis пов’язана з підвищеним ризиком утворення амілоїдних бляшок і, як наслідок, розвитку хвороби Альцгеймера. Компанія Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola, Tannerella forsythia сприяє розвитку плоскоклітинного раку ротової порожнини8. Було зафіксовано кореляцію між наявністю у матерів пародонтозу та передчасними пологами17.
Якщо все це підсумувати, то важливо, щоб у роті біоплівки були «на нашому боці»: молоді та з видовим різноманіттям. Важливо мати переважно «нормальні» бактерії, а патогенні бактерії — в меншості та без умов для активного розмноження. Що для цього треба робити?
Є п’ять основних порад щодо того, як зберегти зуби цілими та здоровими18,19:
1. 2 по 2: мінімум двічі на день чистити зуби по 2 хвилини (більше можна, менше не варто). Робити це правильно та ретельно, з використанням якісної зубної щітки (зі щетиною середньої жорсткості) та раз на день використовувати зубну нитку, щоб дістатися в усі закапелки. Зубну щітку треба міняти не тоді, коли вона геть зносилась, а кожних 3 місяці, адже на ній теж з часом починає утворюватись біоплівка (потенційне джерело повторного зараження). Зубна паста має бути із фтором навіть для дорослих. Адже він гальмує процес демінералізації зуба під впливом кислоти, посилює процеси ремінералізації та інгібує ферменти бактерій, які задіяні в процесі утворення кислоти20. А от з ополіскувачами, що містять хлоргексидин, спирт та перекис водню, потрібно бути обережними, адже ці добре відомі антимікробні сполуки не будуть уточнювати у бактерії, «нормальна» вона чи патогенна перед тим, як її вбити21. Немає можливості почистити зуби — прополощіть рот ополіскувачем із фтором. Жуйка без цукру після їжі — теж чудова ідея.
2. Менша кількість цукру в раціоні збереже і зуби, і здоров’я. Ротові бактерії мають труднощі з «поїданням» складних вуглеводів, зате наш звичний цукор для них — така сама легкодоступна смакота, як і для нас. Тож варто дотримуватись правил здорового харчування: не більше ніж 50 грамів цукру на день (а склянка кока-коли — це приблизно 21 грам).
3. Відмовтесь від куріння та вживання алкоголю. До зовнішніх факторів, що впливають на видове різноманіття у роті, належать гігієна порожнини рота, дієта, стрес, вживання алкоголю та куріння. Якщо джерела стресу українцям важко позбутись, то індивідуальні шкідливі звички ми здатні контролювати.
4. Подружіться з вашим стоматологом і відвідуйте його хоча б раз на пів року. Попередити проблеми у роті значно легше, простіше і дешевше, ніж вилікувати.
5. Захищайте свої зуби і «прислухайтесь» до них: травматизація, чутливість, біль, неприємний запах з рота — причини відвідати стоматолога поза графіком.
Від часів Левенгука до сьогодні ми дізнались неймовірну кількість інформації про бактерії: деякі можуть нас вбити, без інших ми не можемо жити, а від поєднання «нормальних» та патогенних у нашому роті залежить, наскільки широко ми будемо усміхатися цьому світу. Тож усміхніться й перевірте, коли востаннє були у стоматолога.
