Распространенность бактериальных видов поддесневой биопленки у пациентов с болезнями периодонта Люговская Анна Викторовна, аспирант кафедры общей стоматологии БелМАПО Юдина Наталья Александровна, кандидат медицинских наук, заведующая кафедрой общей стоматологии БелМАПО Коломиец Наталья Дмитриевна, доктор медицинский наук, заведующая кафедрой эпидемиологии и микробиологии БелМАПО Левшина Наталья Николаевна, заведующая микробиологической лабораторией Минского городского Центра Гигиены и Эпидемиологии г. Минск ул. Тимошенко 28-117 +375291602214 liugovski@mail.ru Prevalence of bacterial species in the subgingival biofilm in patients with periodontal diseases Annotation. Periodontal disease is one of the most common diseases of the oral cavity and is the major cause of tooth loss in adults. As documented by numerous publications, periodontal diseases are associated with a shift in the periodontal bacterial flora, from the healthy to the diseased status. Consequently, it is important to know the microbial composition of the periodontal pocket for the diagnosis and rational treatment of these diseases. The purpose of the present study was evaluated the prevalence of oral bacterial species in the subgingival biofilm of early (n=17) , moderate (n=17) and advanced (n=17) periodontitis individuals by culture method. Methods. The study included 51 patients with chronic periodontitis. The subjects had a periodontal clinical and radiographic examination; subgingival plaque samples were taken and analyzed using culture methods. Results. Our data confirm a high prevalence of the putative periodontal pathogens in the periodontitis groups. Conclusions. These results suggest a strong association among the studied species and the periodontal lesion. Аннотация. Болезни периодонта остаются самой распространенной патологией ротовой полости и являются основной причиной потери зубов у лиц старших возрастных групп. По данным литературы, возникновение и развитие заболеваний периодонта происходит вследствие изменения состава периодонтальной микрофлоры. В связи с этим, при диагностике и для выбора адекватного лечения важно знать состав микрофлоры периодонтального кармана. Целью настоящей работы было изучить распространенность бактериальных видов поддесневой биопленки у пациентов с болезнями периодонта, с помощью бактериологического метода исследования. Пациенты подвергались клинической и рентгенологической диагностике. Образцы поддесневого налета изучались при помощи культурального метода. Микробиологическое исследование позволило выделить из содержимого периодонтального карманапредставителей бактериальной флоры, которые играют ведущую роль в развитии воспалительного процесса в тканях периодонта. Resume. Periodontal disease is one of the most common diseases of the oral cavity and is the major cause of tooth loss in adults. As documented by numerous publications, periodontal diseases are associated with a shift in the periodontal bacterial flora, from the healthy to the diseased status. The purpose of the present study was evaluated the prevalence of bacterial species in the subgingival biofilm of early, moderate and advanced periodontitis individuals by culture method. The subjects had a periodontal clinical and radiographic examination; subgingival plaque samples were taken and analyzed using culture methods. Our data confirm a high prevalence of the putative periodontal pathogens in the periodontitis groups. Keywords: periodontal diseases; subgingival biofilm. Резюме. Болезни периодонта остаются самой распространенной патологией ротовой полости и являются основной причиной потери зубов у лиц старших возрастных групп. По данным литературы, заболевания периодонта развиваются вследствие изменения состава периодонтальной микрофлоры. Целью настоящей работы было изучить распространенность бактериальных видов поддесневой биопленки у пациентов с болезнями периодонта, с помощью бактериологического метода исследования. Пациенты подвергались клинической и рентгенологической диагностике. Образцы поддесневого налета изучались при помощи культурального метода. Микробиологическое исследование позволило выделить из содержимого периодонтального карманапредставителей бактериальной флоры, которые играют ведущую роль в развитии воспалительного процесса в тканях периодонта. Ключевые слова: болезни периодонта, поддесневая биопленка. Распространенность бактериальных видов поддесневой биопленки у пациентов с болезнями периодонта Prevalence of bacterial species in the subgingival biofilm in patients with periodontal diseases H.V.Liuhouskaya, N.A. Yudina, N.D. Kolomiec, N.N.Levshina А.В. Люговская, Н.А. Юдина, Н.Д. Коломиец, Н.Н.Левшина В настоящее время большинством отечественных и зарубежных ученых доказано, что главным этиологическим фактором развития болезней периодонта являются микроорганизмы зубного налета [1,2,8,9], из периодонтального кармана идентифицировано около 700 видов микроорганизмов и отмечена патогенетическая значимость 20 из них [2,7,9]. Метаболизм, существующий среди микробов в поддесневой области, способствует формированию многокомпонентной биопленки [1,5,8]. Бактерии биопленок имеют качественные и количественные преимущества, проявляя при этом комплексные и неожиданные свойства. Микробный состав оральной биопленки в норме представлен грамположительными микроорганизмами с преобладанием Streptococcus и Actinomyces, а также в небольшом количестве грамотрицательной флорой [7,9]. В процессе формирования и созревания поддесневой биопленки микробный состав меняется с аэробного на факультативно анаэробный или строго анаэробный [4,8]. Происходящие изменения приводят к дисбалансу нормальной микрофлоры, появлению потенциально патогенных бактерий и развитию эндогенной локализующихся в инфекции. Большинство поддесневой зоне, составляют патогенных микроорганизмов, грамотрицательные облигатно анаэробные бактерии. Этому способствуют экологические условия десневой борозды и периодонтального кармана: защита от гигиенических процедур и омывающего действия слюны, десневая жидкость, которая поставляет питательные вещества бактериям, низкий окислительно-восстановительный потенциал и пониженное парциальное давление кислорода. На изучении бактериального состава периодонтального кармана было сосредоточено внимание Socransky с соавторами, которые посвятили этой теме ряд исследований и сделали вывод, что микроорганимы в структуре поддесневой биопленки сгруппированы в 5 бактериальных комплексах [6]. Красный комплекс представлен P. gingivalis, T. forsythensis, T. denticola. Члены красного комплекса очень часто обнаруживаются вместе, коррелируют с глубиной периодонтального кармана и ассоциируются с деструктивными болезнями периодонта. Биологическая основа ассоциации этих видов не известна, однако для этих периодонтопатогенов характерно тесное межвидовое взаимодействие. Членами оранжевого комплекса являются F. nucleatum, P. intermedia, P. nigrescens, Peptostreptococcus micros, Campylobacter spp., E. nodatum, S. constellatus. Этот комплекс содержит потенциальные патогенны для тканей периодонта, которые в незначительной концентрации обычно присутствуют в ротовой полости каждого и размножаются интенсивно только при изменении экологической ниши, способствуя возникновению патологических состояний в тканях периодонта. Очень часто с оранжевым ассоциируется красный комплекс. Зеленый комплекс (Capnocytophaga spp., Campylobacter concisus, Eikenella corrodens, A. actinomycetemcomitans serotype a.) характерен для форм заболеваний с выраженной деструкцией тканей периодонта, этому комплексу также отводится определенная роль в развитии заболеваний слизистой оболочки рта и твердых тканей зубов. Ученые выделяют желтый (Streptococcus spp.) и пурпурный комплексы (Actinomyces odontolyticus, Veillonella parvula), которые могут играть защитную роль, вступая в антогонистические взаимодействия с периодонтальными патогенами, однако роль этих комплексов до конца не изучена. В связи с ростом агрессивных форм заболевания периодонта, протекающих с частыми обострениями и устойчивых к традиционным методам лечения, возникает необходимость совершенствования диагностического процесса путем внедрения в практику микробиологических методов исследования [3]. Информация о характере микрофлоры в поддесневой области и ее чувствительности к различным видам антибиотиков является важной в установлении этиологического фактора, в понимании патогенеза заболевания, в выборе логически обоснованного лечения и контроля его эффективности. Среди видов микробиологической диагностики самым популярным в нашей стране у врачей стоматологов остается бактериологический метод, который представляет собой совокупность способов, направленных на выделение и идентификацию чистых культур микроорганизмов с помощью культивирования на питательных средах. Бактериологический метод занимает много времени и требует высокой квалификации персонала, наличия специального лабораторного оборудования, а также строгого соблюдения правил забора и транспортировки материала. Несмотря на трудоемкость, высокую стоимость и длительность - это единственный метод, позволяющий идентифицировать весь спектр бактерий и в дальнейшем определить чувствительность к антимикробным агентам. Целью настоящего исследования явилось изучение видового состава микрофлоры периодонтальных карманов периодонтитом. у пациентов с хроническим простым и сложным Материалы и методы. На базе кафедры общей стоматологии БелМАПО проведено обследование 51 человека с болезнями периодонта (диагнозы хронический простой и сложный периодонтит по ВОЗ, 1994). Комплекс клинических методов был стандартен (опрос, осмотр, зондирование, оценка степени подвижности зубов, оценка состояния тканей периодонта). Учитывались индексные параметры: упрощенный индекс гигиены полости рта (Greene J., Vermillion J., 1964), десневой индекс (GI, Loe, Silness, 1963), коммунальный периодонтальный индекс нуждаемости в лечении CPITN (ВОЗ, 1982), также учитывалась патологическая подвижность зубов (Fleszar, 1980), рецессия десны (Stahl Morris), вовлечение фуркации в патологический процесс (Hamp,1975; Tarnow, Fletcher,1984). Глубину патологического зубо-десневого (периодонтального) кармана измеряли с помощью градуированного пуговчатого периодонтального зонда (Williams). Структура костной ткани оценивалась рентгенологическими методами (ортопантомография и прицельные дентальные снимки). В ходе клинического исследования, в соответствии с классификацией Л.Н.Дедовой (2002), в зависимости от степени тяжести патологического процесса, все пациенты были разделены на 3 группы по 17 человек. 1 группа включала пациентов с хроническим периодонтитом легкой степени тяжести, 2 группа- с хроническим периодонтитом средней степени тяжести и 3 группа – с хроническим периодонтитом тяжелой степени тяжести. После письменного информированного согласия пациента проводился забор содержимого из самого глубокого периодонтального кармана в секстанте. Место забора фиксировалось в периодонтологической карте пациента. Предварительно пациент полоскал рот в течение 30 секунд 0,06% раствором хлоргексидина, наддесневую часть очищали от налета. Место забора материала изолировалось от слюны, просушивалось стерильным ватным тампоном. Тремя стерильными бумажными штифтами (№35) делался забор биологического материала, для этого штифт вводили до дна периодонтального кармана и оставляли в нем на 10 секунд. Затем стерильным пинцетом штифт погружался в стерильные контейнеры с жидкой транспортной тиогликолевой средой. Исследуемый материал доставляли в микробиологическую лабораторию Минской городской ЦГЭ в течение не более 30 минут. В сопроводительном документе указывали наименование учреждения, дату и время забора материала, сведения о больном, № истории болезни, диагноз, наименование материала (содержимое периодонтального кармана), проводилась ли для данного пациента антибактериальная терапия, какая именно, должность, фамилию врача и контактный телефон. Бактериологическое исследование для выделения анаэробов проводили методом посева на чашки Шедлера, которые помещали в анаэростат с газогенерирующей смесью. Анаэробные посевы инкубировали в течение 5-7 дней при температуре 37°С. При появлении роста проводили съем на сектора на Шедлер агар и КА. Чашки с Шедлер агаром помещали в анаэростат и с КА в термостат при 37°С. При появлении роста только на чашках Шедлера делали мазки по Граму и ставили тесты на идентификацию и чувствительность к антибиотикам. Учет проводили на ATB Expression. Для выделения аэробов и факультативных анаэробов посев проводили на соответствующие среды (КА, Эндо, ЖСА, Сабуро с левомицетином). Посевы инкубировали в термостате при 37°С 24-48 часов с последующим выделением чистой культуры, проведением ее идентификации и определения чувствительности к антибиотикам. Результаты исследования В ходе исследования микробного состава содержимого периодонтального кармана 51 пациента было выделено и идентифицировано 117 штаммов микроорганизмов (41 вид: 13 аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов и 28 облигатных анаэробов). Наибольшее количество штаммов-43 (36,7%) было выделено из проб поддесневого налета у пациентов с хроническим периодонтитом легкой степени тяжести, 41 (35,0%) –со средней степенью тяжести и 33 (28,2%) с тяжелой степенью тяжести. У 38 человек (74,5%) количество ассоциантов, культивированных из одной пробы материала достигало до 5 различных видов микроорганизмов: у 15 пациентов (88,2%)-1 группы; у 13 пациентов (76,5%)-2 группы и у 10 человек (58,8%)-3-й группы. Выделенные микроорганизмы высевались в концентрации от <103 до 106 . Аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы были идентифицированы у 44 человек (86,3%) и представлены видами: Streptococcus, Staphilococcus, Neisseria, Klebsiella, энтеробактерии (Таблица 1). По литературным данным оральные стрептококки (грамположительные аэробные бактерии) являются наиболее часто встречающимися и многочисленными представителями резидентной микрофлоры рта, выявляемой при воспалительных заболеваниях. Микроорганизмы этой группы патогенного действия на ткани периодонта, но не оказывают непосредственного обладают высокой адгезивностью к тканям ротовой полости и за счет коадгезии создают условия для прикрепления периодонтопатогенных микроорганизмов, не способных задержаться на поверхности самостоятельно, например, Fusobacterium nucleatum, Porphyromonas gingivalis и Prevotella intermedia. В нашем исследовании в пробах поддесневого налета стрептококки выделили у 40 пациентов (78,4%) (Таблица 2), из них Streptococcus viridans в 26 случаях (50,9%), Streptococcus sanguis в 6 (11,8%), Streptococcus Non-haemolytic в 3 (5,9%), Streptococcus oralis в 4 (7,8%), Streptococcus mitis в 1 (1,9%). У 3 пациентов (5,9%) был обнаружен Staphilococcus epidermidis. Среди различных клинических групп не наблюдалось статистических различий в составе факультативно-анаэробных палочках. Среди представителей грамотрицательной аэробной кокковой флоры был выделен род Neisseria в 4 случаях, причем, только у пациентов 1 группы (Neisseria polysaccharea-2 и Neisseria sp-2). Нейссерии активно редуцируют кислород и играют важную роль в поддержании активности облигатно-анаэробных бактерий рта. Энтеробактерии (грамотрицательные факультативно анаэробные палочки) были обнаружены у 3 (5,9%) пациентов: у 2 из 1 группы и 1 из 2-й (Escherichia coli, Klebsiella oxytoca, Enterococcus sp.). Из одной пробы материала у пациента из 1 группы был культивирован представитель экзогенной инфекции Microsporum. Двое обследуемых (3,9%) были носителями Candida albicans. Анаэробная микрофлора была выделена у 39 человек (76,5%) (Таблица 1). Среди облигатных анаэробов были выделены роды Fusobacterium, Prevotella, Bacteroides, Actinomyces, Eubacterium, Propionebacterium, Clostridium, Veilonella, Peptostreptococcus, Gemella, Bifidobacterium. У 82,4% пациентов 1 группы, у 76,5% - 2 группы и у 70,6% -3 группы. Бактериологический метод не позволил выделить такие периодонтопатогенные виды, как Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia, Tannerella forsythensis, Treponema denticola и Aggregatibacter actinomycetemcomitans. При культивировании на питательных средах эти виды либо не культивировались, либо их не удавалось идентифицировать. Это объясняется несовершенной техникой выделения, культивирования и идентификации анаэробных периодонтопатогенов при проведении классического бактериологического исследования. Анаэробные кокки (роды Peptostreptococcus, Gemella и Veilonella) идентифицировали у 6 человек (11,8%): у 3 пациентов 1 группы, у 2-3 группы и у 1 в 3 группе. Патогенное действие вейлонелл - грамотрицательных анаэробных кокков в развитии воспалительных процессов ротовой полости не доказано, хотя они нередко выделяются из гнойного экссудата в ассоциации с другими анаэробными бактериями. У 4 пациентов (7,8%) бактериологическое исследование позволило выделить представителей рода Veilonella sp.. Пептострептококки – анаэробные грамположительные кокки, обладают высокими адгезивными свойствами и выраженной способностью к агрегации с другими бактериями ротовой полости, в частности с бактероидами и фузобактериями. Это способствует формированию ассоциаций при развитии гнойно-воспалительных процессов. Микроорганизм данного рода- Peptostreptococcus asaccharolyticus был выделен в нашем исследовании у одного пациента. Грамотрицательные неспорообразующие палочки были культивированы из 11 проб (21,6%) и относились к Fusobacterium (Fusobacterium nucleatum-8, Fusobacterium varium-1) и к группе Bacteroides, которая включает род Prevotella (Prevotella bivia-1, Prevotella oralis1, Prevotella buccae-1, Prevotella disiens-1), Porphyromonas и Bacteroides (Bacteroides ureolyticus-1). Микроорганизмы данной группы оказывают выраженное токсическое действие на ткани периодонта, продуцируя ряд ферментов агрессии: коллагеназу, гиалуронидазу, хондроитнисульфатазу, гепариназу и другие. Липополисахарид, являющийся компонентом клеточной стенки грамотрицательных бактерий, стимулирует продукцию моноцитами и макрофагами биологически активных молекул, таких как ИЛ-1, ФНО и простагландины, которые помимо провоспалительных свойств, активируют резорбцию костной ткани. Фузобактерии продуцируют мощные гистолитические ферменты- гиалуронидазу, хондроитинсульфатазу, при их гибели образуется эндотоксин. Штаммы F. nucleatum способны к адгезии на эритроцитах, базальной мембране, коллагене 4 типа. Для P. intermedia и F. nucleatum характерна внутриклеточная инвазия. Кроме того, такие продукты метаболизма, как летучие соединения серы, NH3, жирные кислоты и индол, продуцируемые P. gingivalis и F. nucleatum оказывают токсическое воздействие на ткани. Fusobacterium идентифицированы у 5 пациентов с хроническим периодонтитом тяжелой степени, у 3-х - с хроническим периодонтитом средней степени тяжести и только у одного пациента c легкой степенью заболевания. Род Prevotella был культивированы у 2 пациентов со средней степенью и у одного с легкой степенью периодонтита. Среди грамположительных неспорообразующих палочек у 19 пациентов (37,3%): у 6 пациентов 1 группы, у 6 пациентов-2 группы и у 7 человек - 3 группы были выявлены представители рода Actinomyces (Actinomyces meyeri-4, Аctinomyces viscosus-1, Actinomyces odontolyticus-6, Actinomyces naeslundii-5, Actinomyces sp-3). По одному пациенту из 2й и 3й группы имели род Propionebacterium (Propionebacterium acnes-3, Propionibacterium propionicus-1), а в 1 группе таких пациентов было 2. Бактерии рода Eubacterium (Eubacterium limosum) выделены у 3 пациентов с периодонтитом средней степени тяжести и у одного человека с легкой степенью. Род Bifidobacterium (Bifidobacterium adolescentis) был идентифицирован у одного человека из 2 группы. Роды Propionebacterium и Eubacterium обладают выраженными агрессивными свойствами за счет гемолитической активности. Род Actinomyces, как и Streptococcus, является основой для прикрепления бактерий, не способных к адгезии, например фузобактерий. Выявлено также токсическое действие компонентов клеточной стенки Actinomyces на ткани периодонта. У 12 пациентов (23,5%): у 5 человек 1 группы, у 4 человек -2группы и у 3 человек-3 группы выделены спорообразующие грамположительные палочки, которые представлены родом Clostridium (Clostridium tyrobutyricum-3, Clostridium clostridiiforme-1, Clostridium difficile-1, Clostridium acetobutylicum-1, Clostridium subterminale-1, Clostridium glycolicum1, Clostridium butyricum-1, Clostridium fallax-1, Clostridium bifermentans-4). В норме клостридии входят в состав микробиоценоза кишечника, но иногда выделяются у пациентов с одонтогенными воспалительными процессами. Выводы. У пациентов с болезнями периодонта микробиологическое исследование позволило выделить из содержимого периодонтального кармана представителей бактериальной флор ы, котор ые игр ают ведущую р оль в р азвитии воспалительного процесса в тканях периодонта. Среди различных клинических групп пациентов, классифицированных по степени тяжести заболевания, не наблюдалось статистически достоверных различий в качественном и количественном составе микрофлоры содержимого периодонтального кармана. Частота обнаружения аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов составила 86,3%, с преобладанием кокковых форм. Облигатно анаэробные бактерии обнаружили в 76,5% случаев, причем доминировали палочки. Обращает на себя внимание выделения в значительном проценте (74,5%) случаев ассоциаций микроорганизмов. Бактериологическое исследование дает возможность врачу стоматологу оценить микробный состав периодонтального кармана и выбрать адекватную этиологическому фактору лечебную тактику. Таблица 1 -- Процентное содержание аэробных и анаэробных видов микроорганизмов у пациентов с хроническим периодонтитом различной степени тяжести. 1 группа- 2 группа- 3 группа- Всего факультативноанаэробные микроорганизмы 94,1% 82,4% 82,4% 86,3% облигатноанаэробные микроорганизмы 82,4% 76,5% 70,6% 76,5% Таблица 2 - Особенности состава микрофлоры периодонтального кармана при хроническом периодонтите различной степени тяжести. Периодонтит Периодонтит Периодонтит Всего легкой средней тяжелой степени степени степени тяжести тяжести тяжести 17 17 17 Streptococcus 12 (70,6%) 15(88,2%) 13(76,4%) 40(78,4%) Staphylococcus 1(5,9%) 1(5,9%) 1(5,9%) 3(5,9%) Neisseria 4(23,5%) - - 4(7,8%) Энтеробактерии 2(11,8%) 1(5,9%) - 3(5,9%) Candida - - 2(11,8%) 2(3,9%) Microsporum 1(5,9%) - - 1(1,9%) Peptostreptococcus - 1(5,9%) - 1(1,9%) Gemella 2(11,8%) - - 2(3,9%) Veilonella 2(11,8%) 1(5,9%) 1(5,9%) 4(7,8%) Eubacterium 1(5,9%) 3(17,6%) - 4(7,8%) Propionibacterium 2(11,8%) 1(5,9%) 1(5,9%) 4(7,8%) Actinomyces 6(35,3%) 6(35,3%) 7(41,2%) 19(37,3%) Bifidobacterium - 1(5,9%) - 1(1,9%) Clostridium 5(29,4%) 4(23,5%) 3(17,6%) 12(23,5%) Prevotella 1(5,9%) 2(11,8%) - 4(7,8%) Fusobacterium 1(5,9%) 3(17,6%) 5(29,4%) 9(17,6%) Bacteroides 1(5,9%) - - 1(1,9%) Литература. 1. Леус, П.А. Микробный биофильм на зубах. Физиологическая роль и патогенное значение / П.А. Леус //Стоматологический журнал.- 2007. - №2.- С. 100-111. 2. Bacterial diversity in human subgingival plaque / B.J. Paster [et. al] // J. Bacteriol.-2001.-Vol.183/12.-P.3770-3783. 3. Bauermeister, C.-D. Микробиологическая диагностика заболеваний тканей пародонта / C.-D. Bauermeister //Новое в стоматологии.-2003.-№7.-С.27-30 4. Clinical, microbiological and immunological profile of healthy, gingivitis and putative active periodontal subjects / A. Tanner [et.al] //J. Periodont. Research.- 1996.-Vol.31/3.P.195-204. 5. Costerton, J.W. Introduction to biofilm / J.W. Costerton //Int. J. Antimicrob. Agents.- 1999.- Vol. 11/3-4.-P. 217-221. 6. Microbial complexes in subgingival plague /S.S. Socranssky [et.al] // J. Clin. periodontоl.- 1998.-Vol. 25.-P.134-144. 7. Moore, W.E. The Bacteria of periodontal diseases / W.E Moore, L.V. Moore // Periodontol 2000.-1994.-Vol.5.-P.66-77. 8. Nishihara, T. Microbial etiology of periodontitis / T. Nishihara, T. Koseki // Periodontol 2000.- 2004.-Vol.36.-P.14-26. 9. Socransky, S.S. Evidence of bacterial etiology: a historical perspective / S.S. Socransky, A.D. Haffajee // Periodontol 2000.-1994.-Vol.5.-P.7-25.