Характеристика биоценотических отношений бактериальных сообществ полости рта и микроэкологическое обоснование принципов биокоррекции
На правах рукописи
ДОБРЕНЬКОВ ДМИТРИЙ СЕРГЕЕВИЧ
ХАРАКТЕРИСТИКА БИОЦЕНОТИЧЕСКИХ ОТНОШЕНИЙ
БАКТЕРИАЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ ПОЛОСТИ РТА
И МИКРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ
БИОКОРРЕКЦИИ
03.02.03 – Микробиология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Волгоград
2013
Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.
| Научный руководитель | доктор медицинских наук, профессор Вера Сергеевна Крамарь |
| Научный консультант | кандидат медицинских наук, доцент Татьяна Николаевна Климова |
| Официальные оппоненты: | доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник ФКУЗ «Волгоградского научно-исследовательского противочумного института» Роспотребнадзора Анатолий Васильевич Липницкий |
| кандидат медицинских наук, доцент кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии ГБОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России Галина Николаевна Усатова | |
| Ведущая организация | ФБУН «Ростовский научно-исследовательский институт микробиологии и паразитологии» Роспотребнадзора |
Защита состоится 28 декабря 2013 года в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.008.06 при Волгоградском государственном медицинском университете по адресу: 400131, г. Волгоград, пл. Павших борцов, 1.
С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Волгоградского государственного медицинского университета (400131, г. Волгоград, пл. Павших борцов, 1).
Автореферат разослан «____» ________ 2013 года.
Ученый секретарь
диссертационного совета
доктор социологических наук,
профессор Марина Дмитриевна Ковалева
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования
Полость рта представляет собой своеобразную экологическую систему, которая тесно связана с внутренней средой организма и его внешним окружением (Б.А. Шендеров, 1992; В.А. Долгов, 2006; В.Н. Царев с соавт., 2006).
Неотъемлемой частью экосистемы полости рта является нормальная микрофлора, обеспечивающая колонизационную резистентность, которая рассматривается как первичная мишень для любого фактора, прямо или опосредованно влияющего на адгезию и заселение этой области макроорганизма (А.А. Воробьев с соавт., 2001; О.А. Чепурнова с соавт., 2009; W. Hans, 2000).
Полость рта, представляя собой проксимальный отдел пищеварительного тракта, рассматривается как сбалансированная экосистема, внутри которой существует множество полезных для человека связей между микроорганизмами (В.М. Бондаренко с соавт., 1998; Л.В. Крамарь, 2002; F. He et al., 2001; M. Miller, 2003).
Симбионты, входящие в состав этого биотопа макроорганизма, не только формируют нормальный состав микрофлоры, но принимают самое непосредственное участие в регуляции многих физиологических процессов (В.Г. Петровская с соавт., 1994; Ю.Л. Шевченко с соавт., 2001; А.И. Ивин с соавт., 2009).
Организм человека колонизирован различными микробными сообществами, однако в каждом из его биотопов их количество и видовой состав характеризуется определенным постоянством. Для раскрытия закономерностей существования микроорганизмов применим экологический подход, осуществляющий достоверное описание структуры бактериальных сообществ, которые составляют биоценоз.
Известно, что, сообщаясь с внешней средой, полость рта заселяется микроорганизмами, представляющими сложную стабильную экосистему (Е.В. Боровский с соавт, 2001; Н.М. Каргальцева, 2001; В.С. Крамарь с соавт., 2011).
В ряде фундаментальных работ последних десятилетий дано топическое описание микрофлоры полости рта (К.И. Рыбаков, 1990; И.Г. Пономарева, 1999; Н.В. Королева, 2001; О.Н. Куркина, 2003; О.В. Чернышова, 2004; Т.В. Чижикова, 2007; А.В. Панченко, 2011). Однако до сих пор не представлены материалы о бактериальных сообществах отдельных биотопов полости рта и их роли в различных патологических процессах с экологической интерпретацией данных.
Несмотря на то что эта анатомическая область, имеющая совокупность биотопов, не попала в сферу пристального внимания авторитетных микробиологов, она заслуживает более подробного рассмотрения.
Важность и многообразие функций, которые присущи микрофлоре, с одной стороны, и возможность негативных последствий для здоровья человека в случае нарушения ее целостности при колонизации условно-патогенными и патогенными микроорганизмами, с другой, определи актуальность избранной темы исследования.
Учитывая вышесказанное, целью работы явилось определение экологической значимости симбионтов и условно-патогенной микрофлоры в оценке экосистемы полости рта.
Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Дать анализ биохимическому составу и кристаллообразованию в ротовой жидкости, позволяющий осуществить идентификацию нарушений микроэкосистемы полости рта.
2. Определить структуру биоценоза полости рта у практически здоровых людей и при патологии зубного ряда.
3. Показать пространственную структуру и экологическую значимость микрофлоры при интактных зубных рядах и с патологией твердых тканей.
4. Определить корреляционные связи нарушений микрофлоры полости рта при патологии зубного ряда.
5. Обосновать тактику профилактических мероприятий, направленных на нормализацию микрофлоры при дисбактериозе полости рта.
Научная новизна
В процессе исследования микроэкологии определено состояние и степень дискординации структуры биоценозов различных биотопов этой экосистемы, которая находится в прямой зависимости от биологии полости рта.
Описание сообществ, составляющих биологический компонент экосистемы «макроорганизм – микрофлора», дает возможность проследить направленность изменений микрофлоры полости рта при дестабилизации микробиоценоза.
Положения диссертации, выносимые на защиту
Неоднородность среды обитания на различных анатомических биотопах полости рта является причиной межбиотического несходства, которое прежде всего заметно по изменению в составе и численности микроорганизмов и, несомненно, имеет значение в формировании биоценозов этой экосистемы.
Колонизация всех биотопов полости рта условно-патогенными микробами при наличии низкой резистентности твердых тканей зубов к кариесу создает условия для развития патологического процесса в любом органе ротовой полости и позволяет считать это состояние не локальным, а системным.
Практическая значимость исследования
Определен спектр доминирующих нарушений биоценоза полости рта, обусловливающий определенный тип кристаллообразования при изменении микроэкологии, что можно использовать в доклинической диагностике дисбактериоза.
Результаты научных и экспериментальных исследований легли в основу рационализаторского предложения «Способ оценки тяжести нарушений микроэкологии полости рта» (№ 14 от 25.03.2010 г.).
Результаты исследований внедрены в работу клиники ГОУ ВПО Волгоградского государственного медицинского университета, ГАУЗ «Стоматологическая поликлиника № 1», МУЗ «Стоматологическая поликлиника № 4» и используются в учебном процессе на кафедрах терапевтической стоматологии и микробиологии, вирусологии и иммунологии ВолгГМУ МЗ РФ.
Апробация работы и публикации
Материалы работы доложены и обсуждены на конференциях студентов и молодых ученых (2010-2012), научных сессиях ВолгГМУ (2010-2012), а также на международной конференции, посвященной фундаментальным проблемам медицины и биологии (ОАЭ, Дубай, V, 2012). Диссертация обсуждена на совместных заседаниях кафедр микробиологии, вирусологии и иммунологии, терапевтической стоматологии ВолгГМУ (2010, 2013). По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе 2 – в издании, рекомендованном ВАК.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, 4 глав собственных исследований, обсуждения результатов и выводов, указателя литературы, включающего 220 источников, в том числе 163 отечественных и 57 зарубежных. Работа изложена на 128 страницах машинописного текста, проиллюстрирована 9 рисунками и 26 таблицами.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Материалы и методы исследования
Для решения поставленных задач за период с 2010 по 2012 гг. на базе кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии Волгоградского государственного медицинского университета, клиники стоматологии ВолгГМУ проведено комплексное обследование 850 человек.
Критерием включения в исследование был возраст от 17 до 55 лет, отсутствие острых обострений общесоматических заболеваний и лекарственной или наркотической зависимости. При выполнении работы соблюдены основные этические принципы. Протоколы клинических и лабораторных исследований одобрены Этическим комитетом ГОУ ВПО ВолГМУ Росздрава от 02.03.2010 г.
Организация работы основывалась на методологическом подходе в соответствии с правилами доказательной медицины.
Основные клинические симптомы заболевания выявлялись при тщательном целенаправленном расспросе, а также путем объективного осмотра. Изучение стоматологического статуса у находившихся под нашим наблюдением лиц проводилось по методике, рекомендованной ЦНИИС и ВОЗ.
При объективном осмотре обращали внимание на гигиеническое состояние полости рта, наличие кариеса и его осложнений, состояние тканей пародонта, используя индексы КПУ, гигиены (ГИ).
Все полученные клинические и лабораторные данные заносили в медицинскую карту, разработанную ЦНИИС.
Для выполнения поставленных задач у лиц обследуемых групп проведена оценка биологии полости рта.
Колонизация полости рта оценивалась по составу микрофлоры. Забор материала для бактериологического исследования проводился по методике Е.О. Кравцовой (1995). Микрофлора изучалась по методу Haenel (1979) в модификации С.К. Канарейкиной с соавт. (1985).
При исследовании микрофлоры учитывали: 1) общую микробную обсемененность; 2) грамположительные кокки семейства Micrococcaceae – стафилококки, микрококки, стрептококки; 3) лактобактерии; 4) корине-бактерии; 5) дрожжеподобные грибы рода Кандида; 6) энтеробактерии; 7) бациллы; 8) анаэробы.
Биологическое типирование микроорганизмов осуществлялось согласно биохимическим и антигенным свойствам микроорганизмов.
Для раскрытия закономерностей существования микроорганизмов в биоценозе применяли экологический подход к оценке микрофлоры, описывающий сообщества, составляющие биотический компонент экосистемы «макроорганизм – микрофлора», что позволило проследить за изменениями микроэкологии полости рта при дестабилизации микробиоценоза.
В описании микрофлоры, населяющей полость рта человека, сочли целесообразным рассмотреть ее структуру с последующим изучением связей со средой и функциональной характеристикой.
Для характеристики микрофлоры как экологической системы, раскрытия ее ценотической структуры применяли метод учета количественных соотношений встречаемости определенных типологических групп микроорганизмов, используя индекс флористической значимости (М.П. Наткевичайте-Иванускене, 1985).
Из общего числа видов сообщества обычно лишь немногие были доминирующими, то есть имели высокие показатели значимости. Значительно большая их часть отнесена нами к редким видам, поэтому существенной характеристикой сообщества являлось, по мнению Ю. Одум (1986), видовое разнообразие. На уровне первичных продуцентов видовое разнообразие служит средством функциональной стабильности сообщества, поскольку такие экосистемы, по мнению С.И. Сытника, обладают высоким видовым разнообразием.
Комплексный анализ кристаллограмм фаций ротовой жидкости по предложенным морфологическим признакам дал возможность с высокой достоверностью судить о состоянии микроэкологического благополучия полости рта.
Статистическая обработка результатов проведена с использованием пакета прикладных статистических программ «Statgraphics» с использованием электронных таблиц Micrisoft Exel 5.0 (параметрическая статистика, корреляционный анализ), реализованные на IBM PC AT. Межгрупповые различия оценивались с помощью t-критерия Фишера-Стьюдента на уровне вероятностей р < 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Выявленное ранее (А.Ю. Пестов, 2013) значение гомеостаза полости рта позволило провести донозологическую диагностику нарушений микро-экосистемы полости по коэффициенту благополучия биоценоза, которая находится в прямой зависимости от системной организации, биологического состава и кристаллообразования в ротовой жидкости. Проведенное обследование дало основание из 850 обследуемых выделить группу в 750 человек с нарушением микроэкологии полости рта.
Нормоценоз в полости рта был зарегистрирован у 100 человек, что составило 11,8 %.
Из обследуемых 750 человек патология твердых тканей зубов диагностирована у 430 пациентов (57,3 %), при этом кариозный процесс зарегистрирован у 320 человек 42,6 % наблюдений, некариозные поражения (14,6 %) - у 110 человек. Кроме того, у обследуемого контингента людей выявлена патология тканей пародонта – 180 человек (24 %), слизистой оболочки полости рта - 140 (18,6 %). Характерно, что в 20,6 % наблюдений (155) встречались сочетанные поражения тканей зубов, пародонта и слизистой оболочки полости рта.
Анализ полученных данных показал, что ведущее место по распространенности патологии зубов занимает кариес на фоне частичного их отсутствия. Значительная доля встречаемости приходится на заболевания твердых тканей при сохранности зубных рядов (42,6 %).
Наиболее часто кариес зубов регистрировался у мужчин (56,2 %), чем у женщин (43,7 %). Интенсивность кариеса по индексу КПУ среди обследуемых в среднем составила 14,4 ± 0,9 у.е., причем у мужчин этот показатель был выше (10,2 ± 0,4 у.е.), чем у женщин (9,1 у.е.). Количество леченых зубов составило 43,5 %.
Изучение бактериальной обсемененности полости рта у 340 обследуемых позволило выявить характерные закономерности внутрибиотического распределения микроорганизмов.
Анализ микрофлоры полости рта позволил подвергнуть идентификации 3510 культур аэробных бактерий, что дало основание отнести их к 24 видам, входящим в 11 родов и 6 семейств.
Видовой состав и плотность микробных сообществ в различных биотопах полости рта были неодинаковы (табл. 1). Наименьшее количество видов и уровень обсеменения выявлен на слизистой оболочке щеки. Далее прослеживается нарастание видового разнообразия и общей бактериальной плотности на небе, поверхности языка, и максимально выражены эти показатели в зубном налете, при этом количество встречающихся видов увеличивается в 2 раза и общая бактериальная плотность в 9 раз.
В микрофлоре полости рта преобладают кокковые микроорганизмы, на долю которых приходилось 52,0 ± 4,1 % штаммов. Среди выделенных культур 75,2 % составили представители стрептококков, стафилококков и коринебактерий, относящихся к резидентной микрофлоре. Наиболее многочисленными обитателями полости рта были стрептококки, среди которых преобладали S. salivarius. Высокая частота встречаемости этого вида и значительный удельный вес среди микроорганизмов данного рода позволили считать его доминирующим в сообществе. Второе и третье место по удельному весу среди всех выделенных культур заняли S. sanguis и S. mitis. Это дало основание отнести эти виды к транзиторным.
Анализ полученных данных свидетельствует, что доминирующими видами, формирующими ядро микробиоценоза ротовой полости здоровых людей, были лакто- и бифидобактерии. Так, у лактобацилл выявлена самая высокая константность (56,0 % на поверхности неба, 100,0 % на слизистой оболочке щеки). Показатели бифидобактерий были чуть ниже, варьируя от 58,0 и 76,0 % на слизистых неба и щеки до 61,0 % в зубном налете.
Кроме того, в состав резидентной микрофлоры ротовой полости вошли слюнные стрептококки, показатель постоянства которых на трех изучаемых биотопах (слизистой оболочке щеки и языка, в зубном налете) был выше 50,0 % (С = 77,0, С = 69,0 и С = 86,0 %), и только на поверхности щеки они переходили в разряд добавочных видов (32,0 %).
Таблица 1
Плотность бактериальных сообществ,
колонизирующих ротовую полость здоровых людей
| Микроорганизм | Зубной налет | Слизистая оболочка щеки | Поверхность языка | Слизистая оболочка неба | |||||
| M±m, КОЕ/ед. субстр. | % | M±m, КОЕ/ед. субстр. | % | M±m, КОЕ/ед. субстр. | % | M±m, КОЕ/ед. субстр. | % | ||
| Lactobacillus spp. | 2,92104 | 88 | 2,23104 | 100 | 4,9810 | 60 | 3,3710 | 68 | |
| Bifidobacterium spp. | 4,27104 | 69 | 7,3510 | 85 | 4,5510 | 75 | 1,7510 | 73 | |
| S. saprophyticus | 2,4710 | 3 | 2,9310 | 8 | 2,2810 | 24 | 1,1510 | 4 | |
| S. aureus | 1,2610 | 10 | 6,2210 | 9 | 3,4210 | 6 | 4,0010 | 2 | |
| S. salivarius | 2,3410 | 87 | 2,6610 | 74 | 2,9710 | 79 | 4,7310 | 33 | |
| S. epidermidis | 7,4110 | 22 | 9,7410 | 10 | 6,2810 | 18 | 2,0010 | 3 | |
| Leptotrichia | 2,3510 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Veilonella spp. | 0 | 0 | 0 | 0 | 3,0410 | 16 | 0 | 0 | |
| Candida tropicalis | 1,4810 | 6 | 2,3710 | 7 | 2,3410 | 5 | 1,2010 | 5 | |
| Candida krusei | 1,7510 | 2 | 2,0310 | 3 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Candida albicans | 2,1710 | 11 | 2,3310 | 7 | 3,0710 | 7 | 1,0310 | 4 | |
| Str. mitis | 2,8210 | 5 | 1,8310 | 11 | 4,4810 | 13 | 0 | 0 | |
| Str. mutans | 0 | 0 | 3,4510 | 9 | 7,5510 | 11 | 0 | 0 | |
| Neisseriae | 6,4510 | 12 | 2,9310 | 3 | 2,3010 | 10 | 1,2010 | 1 | |
| Corynebacterium spp. | 1,7910 | 18 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Fusobacterium spp. | 1,5010 | 2 | 0 | 0 | 6,2810 | 9 | 0 | 0 | |
| Bacteroides spp. | 1,3510 | 25 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
К добавочным видам или видам-наполнителям в зубном налете отнесены эпидермальные стафилококки (С = 31,0 %). Все другие изучаемые представители составляли случайную микрофлору ротовой полости со значениями константности менее 25,0 %. Это дало основание отнести их в группу транзиторных микроорганизмов, не принимающих участия в формировании биоценоза.
Таким образом, полученные данные показали, что микрофлору всех биотопов ротовой полости здоровых людей формируют 3 вида микроорганизмов – бифидо- и лактобактерии, слюнные стрептококки. В состав микробиоты зубного налета в качестве добавочного вида входят эпидермальные стафилококки. Наличие данных бактерий в микробиоценозе характеризует собой нормофлору.
Следующим этапом нашей работы было определение экологической значимости выделенных микроорганизмов.
Анализ показателя значимости позволил сравнивать между собой группы микроорганизмов по степени доминирования и выделить те из них, которые имеют наибольшее значение в формировании микроэкосистемы (табл. 2).
Самыми важными представителями микрофлоры ротовой полости являются лактобациллы, бифидобактерии и стрептококки. Так, лактобактерии совместно со стрептококками были доминирующими таксонами на слизистой оболочке неба (33,08 и 47,62 %), поверхности языка (23,14 и 19,93 %), щеки (18,12 и 19,25 % соответственно). Менее значимыми, но вносящими существенный вклад в формирование биоценозов данных биотопов, являются бифидобактерии – 27,17, 18,93 и 17,38 % соответственно. В зубном налете доминируют стрептококки, значение индекса которых составляет 19,28 %, однако весьма высока роль и лакто- и бифидофлоры – 18,36 и 19,06 %. Сравнение данных позволяет говорить о выравненности показателей для основных представителей микроэкосистемы, что свидетельствует о равнозначном участии этих бактерий в формировании микробиоты зубного налета.
Таблица 2
Значение показателей экологической значимости микроорганизмов
в изучаемых биотопах ротовой полости, %
| Микроорганизм | Биотоп | |||
| Зубной налёт | Слизистая оболочка щеки | Поверхность языка | Слизистая оболочка неба | |
| Лактобактерии | 18,36 | 18,12 | 23,14 | 33,08 |
| Бифидобактерии | 19,06 | 17,38 | 18,93 | 27,17 |
| Стрептококки | 19,28 | 19,25 | 19,93 | 47,62 |
| Стафилококки | 8,59 | 11,6 | 11,12 | 22,96 |
| Кандиды | 4,82 | 6,0 | 5,61 | 6,69 |
| Коринебактерии | 1,78 | 0 | 0 | 0 |
| Нейссерии | 3,18 | 0 | 3,9 | 8,83 |
Установлено также, что существенный вклад в формирование биоценоза слизистой оболочки неба вносят стафилококки (22,96 %), тогда как на других биотопах показатели их индекса ниже, чем у доминирующих таксонов, в 2,0 -2,5 раза.
Значение отдельных видов определяется тем, какую роль играют они в функционировании экосистемы или в продукционном процессе. Семейство стрептококков в микробиоценозе полости рта было представлено 4 видами – S. salivarius, S. sanguis, S. mutans и S. mitis. В процессе исследования определено, что они с различным постоянством колонизировали все изучаемые биотопы. Однако, согласно имеющимся представлениям, их роль в микрофлоре ротовой полости неравнозначна.
В дальнейшем представлялось интересным оценить структуру сообщества стрептококков на основе определения индекса доминирования для каждого вида (рис. 1).
Рис. 1. Показатели индекса доминирования стрептококков
в микробиоценозах ротовой полости здоровых людей, %
Из данных рис. 1 следует, что S. salivarius является абсолютно доминирующим видом в структуре сообщества на всех анатомических участках ротовой полости. Значения его показателя были максимальными на поверхности языка – 67,45 %, несколько меньше на слизистой щеки – 64,86 %. В зубном налете его значимость была ниже, составляя 42,73 %, и минимальная была зарегистрирована на слизистой оболочке неба – 32,0 %.
Одним из главных показателей жизнеспособности (живучести) экосистемы в целом признана в микроэкологии величина биоразнообразия. Чем выше показатели индекса, тем устойчивей микроэкосистема к воздействию дестабилизирующих факторов внешней среды.
Для анализа биоразнообразия и степени доминантности в изучаемых биотопах был использован метод сравнения, основанный на оценке индекса разнообразия, представляющего собой отношение зависимости между числом видов и их значимостью.
Анализ индекса видового разнообразия позволил выявить микробиоценозы с более стабильной и устойчивой микрофлорой (поверхности языка), тогда как зубной налет, имеющий минимальное значение индекса, относится к биотопам, наиболее подверженным трансформации и биологической сукцессии, что делает его объектом микробиологического мониторинга при развитии заболеваний полости рта.
Проведенные нами исследования показали, что развитие кариеса регистрируется при качественных и количественных изменениях микробных биоценозов на всех анатомических участках полости рта. Нам представлялось интересным оценить глубину микроэкологических сдвигов у больных и выявить закономерности формирования микроэкосистемы при данном состоянии.
Для решения поставленных задач была проведена оценка микроэкологических параметров 5 биотопов ротовой полости (кариозной полости, слизистых оболочек щеки и мягкого неба, поверхности языка и зубного налета) 140 страдающих кариесом людей.
Представляло интерес в дальнейшем изучение биологического разнообразия видов, к которым относят два признака – видовое богатство и выравненность.
Связь видового разнообразия экосистем с их функциональными характеристиками устойчивостью и продуктивностью принимается большинством экологов. В силу этого следующим этапом работы было исследование видового разнообразия микрофлоры при кариесе. Полученные результаты представлены на рис. 2 и достоверно свидетельствуют об увеличении показателя на всех изучаемых анатомических участках.
Выявлено, что структура доминирующих видов биоценоза при кариесе меняется за счет расширения состава резидентной микрофлоры.
Показатель постоянства для слюнного стрептококка более чем вдвое увеличивался на слизистой оболочке неба (с 32,0 до 71,4 %), тогда как на слизистой оболочке щек и поверхности языка достоверных изменений в его значениях установлено не было. Однако в зубном налете отмечали статистически значимое уменьшение показателя с 86,0 до 74,4 % (p < 0,05).
Рис. 2. Показатели видового разнообразия изучаемых биотопов ротовой полости
у здоровых и больных кариесом людей
* - достоверность установленных различий (p<0,05)
Оценивая популяцию стрептококков, можно видеть резкое увеличение доминирования S. sanguis, который из разряда случайных видов в таких биотопах, как слизистая оболочка неба и щеки, зубной налет переходил в разряд постоянных (показатель постоянства С > 50 %).
Несмотря на значительное увеличение показателя постоянства условно-патогенных бактерий в микрофлоре ротовой полости больных кариесом, числовые показатели индексов позволили отнести все изучаемые микроорганизмы к категории случайных видов, не принимающих участие в формировании ядра биоценоза.
Наиболее существенные изменения в показателях экологической значимости были установлены для Streptococcaceae. Данные микроорганизмы имели наибольшие значения показателя экологической значимости среди всех представителей микробиоты ротовой полости.
Выявлено, что уменьшение резистентности к кариесу сопровождается снижением экологической значимости стрептококков при нарастании показателя для условно-патогенных бактерий.
Установлено, что при снижении уровня резистентности индекс видового разнообразия увеличивается на всех биотопах ротовой полости.
Проведенные исследования показали, что развитие кариеса происходит на фоне качественных и количественных изменений микробных сообществ на всех анатомических участках. Нам представлялось интересным оценить глубину микроэкологических сдвигов в динамике прогрессирования кариозного процесса.
Показано, что при низкой кариозной активности состав резидентной флоры расширялся за счет перехода из состава добавочной микрофлоры в постоянную S. sanguis, S. mutans и S. mitis на трех изучаемых анатомических участках полости рта – слизистых оболочках щек и неба, зубном налете. На поверхности языка доминантный состав микробиоценоза не изменялся. В данном биотопе указанные стрептококки оставались в составе добавочной микрофлоры с показателями постоянства присутствия в биоценозе: S. sanguis – С = 42,8, S. mutans – С = 47,6 и S. mitis С = 38,1 %.
Кариес средней степени активности характеризуется расширением доминирующей постоянной микрофлоры на поверхности языка за счет добавления S. mutans, С = 51,5 %, перешедшего в данный разряд из состава добавочной микрофлоры. На других анатомических участках состав резидентной флоры оставался прежним.
При высокой степени активности заболевания в доминирущий состав микробиоценоза поверхности языка добавился S. mitis с индексом постоянства 74,3 %.
Таким образом, при высокой степени активности в состав доминантной группы микробиоценоза на всех биотопах вошли 6 групп микроорганизмов: лактобациллы, бифидобактерии, S. salivarius, S. sanguis, S. mutans и S. mitis.
Дальнейший анализ полученных данных позволил говорить о том, что при нарастании активности кариеса индекс экологической значимости для всех видов стрептококков увеличивался. Так, если в зубном налете здоровых людей его числовое значение для S. sanguis составляло 9,0 %, то при росте кариозной активности от низкой до высокой – 66,7, 81,8 и 88,6 %, для S. mitis – от 6,0 до 74,3 % соответственно.
При кариесе на всех биотопах резко увеличивается экологическая значимость стрептококков, которые становятся абсолютно доминирующей группой сообщества.
При низкой кариозной активности индекс экологической значимости лактобактерий составил в ряду: зубной налет – слизистая щеки, поверхность языка – слизистая неба - 41,4, 46,4, 45,0, 50,3 %, при средней – 33,0, 31,4, 32,6, 30,1 %, при высокой – 33,6, 35,4, 34,4 и 36,9 % соответственно. Аналогичная закономерность была установлена для бифидобактерий.
Что касается стрептококков, то максимальные показатели доминирования были отмечены для данных бактерий при низкой степени активности - 75,3, 90,0, 92,4 и 99,5 %, далее они снижались и были минимальными у больных с высокой активностью процесса – 63,1, 70,5, 73,4 и 66,6 % в аналогичном ряду соответственно.
При оценке доминантного состава стрептококков в кариозной полости выявлено, что при всех степенях активности абсолютно доминирующим таксоном является S. mutans, имея самые высокие значения показателя экологической значимости – от 67,4 до 65,0 %. Так же регистрировались максимальные значения индекса для E. coli – от 4,7 до 9,5 %, клебсиелл – 6,1 %.
Полученные данные подтверждают, что микрофлора кариозной полости изменяется совместно с микрофлорой ротовой полости, что доказывает общность процессов биологической сукцессии при кариесе во всей полости рта.
Высокое видовое разнообразие в кариозной полости свидетельствует, во-первых, о стабильности ее экосистемы в целом. Во-вторых, увеличение показателя по мере нарастания кариозной активности говорит о более выраженных микробиоценотических сдвигах за счет формирования микробиоты в рамках данного экологического пространства, в корне отличного от микрофлоры физиологических биотопов ротовой полости, т.е. о формировании патоценоза.
Проведенные исследования показали, что при кариесе микробиоценоз претерпевает глубокую микроэкологическую перестройку, что проявляется сменой доминирующих видов, резким нарастанием экологической значимости условно-патогенных стрептококков, стафилококков, грибов и энтеробактерий.
Установлено, что при снижении уровня резистентности величина индекса видового разнообразия увеличивается на всех биотопах.
Известно, что число видов в биотопе влияет на скорость колонизации новыми видами и расширением видового разнообразия. Если число видов высокое, то отмечается стабилизация в этом процессе в силу снижения экологических возможностей системы для сукцессии новых видов. Таксоны, достигающие большого разнообразия, быстро замещаются таксонами, эволюционирующими медленно, но обладающими более широким экологическим потенциалом, а естественно, и более конкурентоспособными. Таковыми у больных кариесом являются условно-патогенные энтеробактерии и грибы.
При среднем уровне резистентности минимальное видовое разнообразие было определено для таких биотопов, как слизистая оболочка неба и кариозная полость – 1,57 равнозначно. При низком уровне индекс видового разнообразия в кариозной полости увеличивался до 2,05 и при очень низком – 2,15.
У больных с очень низкой резистентностью минимальные показатели также были установлены для слизистых оболочек неба и кариозной полости - 1,78 и 2,15. Увеличение индекса видового разнообразия в зубном налете при снижении резистентности (с 1,75 до 2,15) свидетельствует о насыщении данного биотопа видами и стабилизации микробиоценоза в силу снижения экологических возможностей системы для образования новых видов.
Анализ полученных данных показывает, что величина биоразнообразия как внутри вида, так и в рамках всей экосистемы признана в биологии одним из главных показателей жизнеспособности (живучести) экосистемы в целом. Действительно, при большом однообразии характеристик особей внутри одного вида любое существенное изменение внешних условий более критично скажется на выживаемости вида, чем в случае когда последний имеет большую степень биологического разнообразия. То же относится и к богатству (биоразнообразию) экосистем в целом.
Выявлено, что высокое видовое разнообразие в кариозной полости подтверждает, во-первых, стабильность ее экосистемы. Во-вторых, увеличение показателя по мере нарастания кариозной активности говорит о более выраженных микробиоценотических сдвигах за счет формирования микробиоты в рамках данного экологического пространства, в корне отличного от микрофлоры физиологических биотопов ротовой полости, т.е. о формировании патоценоза.
Итак, проведенные исследования позволили выявить распространенность стоматологических заболеваний при изменении микроэкологии полости рта. Нарушение структуры биоценоза коррелируется различной резистентностью твердых тканей зубов и совокупностью развития кариеса.
В Ы ВО Д Ы
- Выявленная прямая зависимость системной организации биологической жидкости и формирования кристаллических структур в ней дала основание использовать простой метод кристаллообразования в слюне, осуществлять донозологический диагноз нарушений микрофлоры в этой экосистеме.
- Показана индивидуальная и анатомическая специфичность состава микрофлоры, населяющей конкретный биотоп полости рта здоровых людей, что способствует поддержанию надлежащего уровня биологии ротовой полости.
- Неоднородность среды обитания на различных анатомических участках является причиной межбиотического несходства, которое прежде всего заметно по изменению состава и численности микроорганизмов и, несомненно, имеет значение в формировании микроэкосистемы полости рта.
- Идентифицирована глубокая перестройка в микробиоценозе полости рта при кариесе. Это проявляется структурным изменением состава симбионтов и условно-патогенной флоры.
- Анализ индивидуальных вариантов микробиоценоза у больных кариесом позволил установить, что вариабельность ценотипа зависит от выраженности степени резистентности твердых тканей зубов и имеет тенденцию к снижению встречаемости нормоценоза первого порядка при средней и низкой резистентности и в большей степени при высокой кариозной активности и очень низкой резистентности зубов. Вариант ценотипа первого порядка не регистрируется совсем.
- Анализ результатов колонизационной резистентности показал, что сбалансирование экосистемы полости рта наблюдалось при ценотипе, состоящем из S. salivarius, S. sanguis и лактобактерий. Показателями декомпенсации микрофлоры является либо уменьшение значений индекса видового разнообразия ниже уровня 1-107 КОЕ/субстр., либо появление несвойственного для микрофлоры зубного налета.
- Обоснована целесообразность введения в систему комплексной реабилитации больных с нарушением биологии полости рта средств бактериальной терапии, направленных на вытеснение условно-патогенных бактерий.
СПИСОК ПЕЧАТНЫХ РАБОТ,
ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
- Добреньков Д.С. Микроэкология человека, коррекция дисбактериоза / В.С. Крамарь, Т.Н. Савченко, В.О. Крамарь, Л.В. Михайлова, Д.С. Добреньков, А.В. Панченко, К.М. Прокопенко // Вестник Волгоградского государственного медицинского университета; вып. № 4. – 2010. – С. 73-76.
- Добреньков Д.С. Стоматологическое здоровье школьников в условиях крупного промышленного города / Д.С. Добреньков, А.Ю. Пестов, А.В. Панченко, Т.Н. Климова // Всероссийская научно-практическая конференция «Стоматология - наука и практика. Перспективы развития», посвященная 50-летию основания стоматологического факультета Волгоградского государственного медицинского университета. – Волгоград, 2011. – С. 40-43.
- Добреньков Д.С. Колонизация полости рта коагулоотрицательными стафилококками при патологии зубочелюстной системы / Д.С. Добреньков, А.Ю. Пестов, А.В. Панченко, В.О. Крамарь, Т.Н. Климова, Е.С. Соломатина, Н.В. Еремин // Внедрение новых образовательных технологий и принципов организации. Индонезия, о. Бали; вып. № 1. – 2012. – С. 37-39.
- Добреньков Д.С. Микрофлора полости рта у детей, проживающих в районе с экологическим прессингом / Д.С. Добреньков // 69-я открытая научно-практическая конференция молодых ученых и студентов с международным участием «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической медицины», 27-30 апреля 2011 г. – Волгоград. – С. 168-169.
- Добреньков Д.С. Взаимоотношения стабилизирующих и пародонто-патогенных микроорганизмов в системе полости рта при пародонтите / Д.С. Добреньков, Е.В. Матисова // Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области. - Волгоград, 9-12 ноября 2010 г. – С. 18-20.
- Добреньков Д.С. Колонизация полости рта стафилококками студентов медицинского университета / Д.С. Добреньков, Е.В. Матисова, А.В. Панченко // 68-я открытая научно-практическая конференция молодых ученых и студентов с международным участием, посвященная 75-летию ВолгГМУ. - Волгоград, 9-13 сентября 2010 г. – С. 165-166.
- Добреньков Д.С. Микрофлора полости рта у больных с нарушениями мозгового кровообращения / Д.С. Добреньков // Материалы юбилейной 70-й открытой научно-практической конференции молодых ученых и студентов с международным участием «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической медицины». – Волгоград, 11-14 апреля 2012 г. – С. 282-283.
- Добреньков Д.С. Микроэкология пищеварительного тракта. Дисбактериоз. Методы лечения, профилактика / Д.С. Добреньков, В.О. Крамарь, К.М. Прокопенко, Л.А. Блинцова, Ю.О. Хлынина, А.Ю. Пестов, Ю.В. Жадченко, Н.А. Еремин // Учебное пособие. – Волгоград, 2011. – 29 с.
Подписано в печать 17.10.2013 г. Формат 60х84/16.
Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. 1,0.
Тираж 100 экз. Заказ 117.
Издательство Волгоградского государственного университета
400062, Волгоград, пр. Университетский, 100
