Динаміка зміни протеолітичної активності дентальної біоплівки внаслідок ортодонтичного лікування брекет-системою

Размещено на http://www.allbest.ru/

динаміка зміни протеолітичної активності дентальної біоплівки внаслідок ортодонтичного лікування брекет-системою

Мандич О.В.

Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького (Волинська філія, м. Луцьк)

dr.mandych@gmaM.com

Зв'язок публікації з плановими науково-дослідними роботами. Дана робота є фрагментом науково-дослідної роботи кафедри терапевтичної стоматології ФПДО Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького «Екологія та пародонт. Взаємозв'язок захворювань пародонта та загальносоматичної патології. Дисфункція скронево-нижньощелепового суглобу» (№ державної реєстрації - 0114U000112).

ДИНАМІКА ЗМІНИ ПРОТЕОЛІТИЧНОЇ АКТИВНОСТІ ДЕНТАЛЬНОЇ БІОПЛІВКИ ВНАСЛІДОК ОРТО- ДОНТИЧНОГО ЛІКУВАННЯ БРЕКЕТ-СИСТЕМОЮ

Резюме. Утворення біоплівки та її видовий склад залежить від фізіологічних особливостей ротової порожнини, стану імунітету слизових оболонок, рівня антитіл і антимікробних факторів у слині. При використанні ортодонтичних пристосувань - брекетів, змінюється склад дентальної та субгінгівальної біоплівки, що утворюється на вільній поверхні зуба та в ясенній щілині, і становить особливу біосистему, елементи якої здатні продукувати і реагувати на особливі сигнальні молекули, від чого залежить вірулентність. У даній роботі було проведено моніторинг зміни протеазної активності дентальної біоплівки при встановленні брекет-системи під час лікування скупченості зубів. Для досягнення поставленої мети нами було взято до обстеження 40 пацієнтів, яким планувалось ортодонтичне лікування брекет-системою. Проаналізувавши дослід, ми отримали дані, що через 7 днів після встановлення брекету, склад мікробної біоплівки змінювався в напрямку збільшення кількості колоній, що проявляли протеолітичну активність. Показана можливість застосування методу прямого виявлення протеолітичних властивостей бактерій у складі біоплівок дентальної мікрофлори. Виявлено, що після встановлення брекетів частіше виявлялись бактерії з високою протеолітичною активністю.

Ключові слова: ортодонтичне лікування, протеолітична активність, пародонтопатогенні мікроорганізми.

ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ ПРОТЕОЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ДЕНТАЛЬНОЙ БИОПЛЕНКИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОРТОДОНТИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ БРЕКЕТ-СИСТЕМОЙ

Мандыч А. В.

Резюме. Образование биопленки и ее видовой состав зависит от физиологических особенностей ротовой полости, состояния иммунитета слизистых оболочек, уровня антител и антимикробных факторов в слюне. При использовании ортодонтических конструкций - брекетов, меняется состав дентальной и субгингивальной биопленки, образующейся на свободной поверхности зуба и в десневой борозде, составляя специфическую биосистему, элементы которой способны продуцировать и реагировать на особые сигнальные молекулы, от чего зависит вирулентность. В данной работе был проведен мониторинг изменения протеазной активности дентальной биопленки при установлении брекет-системы во время лечения скученности зубов. Для достижения поставленной цели нами были обследованы 40 пациентов, которым планировалось ортодонтическое лечение брекет-системой. Проанализировав исследование, мы получили данные, что через 7 дней после установки брекетов состав микробной биопленки менялся в сторону увеличения количества колоний, которые проявляли протеолитическую активность. Показана возможность применения метода прямого выявления протеолитических свойств бактерий в составе биопленок дентальной микрофлоры. Выявлено, что после установления брекетов чаще определялись бактерии с высокой протеолитической активностью.

Ключевые слова: ортодонтическое лечение, протеолитическая активность, пародонтопатогенные микроорганизмы.

DYNAMICS OF CHANGES OF PROTEOLYTIC ACTIVITY OF DENTAL BIOFILM AS A RESULT OF ORTHODONTIC TREATMENT BY THE BRACKET SYSTEM

Mandych A. V.

Abstract. The formation of biofilm and its specific composition depends on the physiological features of oral cavity, state of the immunity of mucous membranes, level of the antibodies and antimicrobial factors in the saliva. At the use of orthodontic appliances - braces, changes the composition of dental and subgingival biofilm that forms on free surface of the tooth and in a gingival crack, and presents the special biological system, the elements of which are able to product and react on the special signal molecules, on which the virulence depends.

Purpose of the study is to conduct the monitoring of changes of protease activity of dental biofilms at establishment the bracket system during the treatment of crowded teeth.

Research methods. For the achievement of putted aim we were taken to examine 40 patients who were planned orthodontic treatment of the bracket system. The study was conducted before and after 7 days of establishment of the bracket system. The method of EN Mishustin was applied in the basis of methodology of exposure of protease activity.

Results of the research and their discussion. The proteolytic activity of bacteria in the microbiocenosis, obtained at cultivation of the material taken from the separate biotopes of oral cavity before establishment the brackets and after 7 days was compared by us. Before the treatment by brackets the absence of proteolytic activity was determined in 90% of the samples with free surface of the tooth, in 70% and 60% of studies from interdental spaces and gingival sulcus, respectively. Paid attention that only in the samples from interdental spaces and gingival sulcus had been determined more than 5 colonies of microorganisms on cm2 (+++): 2.50% and 5.0%, respectively.

In 7 days after establishment of the bracket system the absence of proteolytic activity of microorganisms decreased: at the free surface of the teeth and in the interdental spaces - in 1.2 times and gingival sulcus in 1.5 times. At the same time in the biotopes of contact of structural elements of the bracket with the tooth the absence of proteolytic activity of microorganisms was recorded at 40.0% of the samples. In this term of examinations determined the increase of proteolytic activity due to the growth of amount of 1-2 colonies on cm2 (+) in 4.0 times and in 1.5 times on the free surface of the tooth and gingival sulcus in relation to the data before treatment. At the same time looked after reduction of 1-2 colonies of microorganisms (+) in 1.2 times in the biotopes of interdental spaces. It should be noted that in 20.0% of the samples in the place of contact of the bracket with the tooth surface colonies on 1-2 cm2 (+) identified.

As a result of conducted studies it is set that in the biotopes proteolytic activity increased due to the increase of microorganism colonies to 5 cm2: in 1.2 times in interdental spaces, in 1.3 times in gingival sulcus and to 25.0% in the places of contact “tooth-bracket system”. But on the free surface of the tooth proteolytic activity did not change and amounted to 5.0% of the samples.

In 7 days after establishment of the bracket system there was more than 5 colonies of microorganisms on cm2 (+++) in the studied biotopes: 2,50% and 10.0% of the samples on the free surface of the tooth and in the places of contact of structural elements of the bracket with the tooth surface, respectively. At the same time determined the decrease of proteolytic activity of microorganisms in the parameters (+++) in 2.0 times in the biotopes, interdental spaces and gingival sulcus.

Have you noticed that in 7 days after establishment of the bracket systems the continuous growth of microorganisms with maximum proteolytic activity was determined in 5.0% of the samples from interdental spaces and in the places of contact of the brackets with tooth tissues and somewhat less (2.50%) - in gingival sulcus.

Conclusions. It is shown the possibility of application the method of direct exposure of proteolytic properties of bacteria in the composition of the biofilms of dental microflora. It is revealed that bacteria with high proteolytic activity were more often detected after establishment of the brackets.

Key words: orthodontic treatment, proteolytic activity, periodontopathogen microorganisms.

Вступ

Дослідження останніх років показали, що мікрофлора слизових оболонок людини формує своєрідну біологічну систему - біоплівку, до складу якої входять різні мікроорганізми [4,6,8]. Дентальна та субгінгівальна біоплівки, що утворюються на вільній поверхні зуба та в ясенній борозні, становлять особливу біосистему, елементи якої здатні продукувати і реагувати на особливі сигнальні молекули, від чого залежить вірулентність [3,4,10].

Важливу роль у виникненні запального процесу у мікробіотопі ротової порожнини відіграє інфекційний фактор. Відомо, що у зубному нальоті, наприклад, знаходиться велика кількість анаеробних мікроорганізмів, яким притаманні різноманітні патогенні властивості, а токсичні продукти їх життєдіяльності та ендотоксини викликають у клітинних елементах та міжклітинній рідині ротової порожнини виражені пошкоджуючи ефекти. Продукти життєдіяльності мікроорганізмів, а також ліпополісахариди їх клітинної стінки, здібні активувати синтез та секрецію макрофагами і лейкоцитами цитокінів, простагландинів та гідролітичних ензимів [6,8,10].

Саме ці біоструктури відносяться до найважливіших етіопатогенетичних факторів захворювань твердих тканин зубів та пародонта. Утворення біоплівки та її видовий склад залежить від фізіологічних особливостей ротової порожнини, стану імунітету слизових оболонок, рівня антитіл і антимікробних факторів у слині [5,7]. Зокрема, при використанні ортодонтичних пристосувань - брекетів, змінюється мікробний профіль дентальної мікрофлори, що може викликати захворювання пародонта [9,11]. До факторів патогенності оральної мікрофлори належать мікробні ферменти - протеази, які продукуються різними видами мікроорганізмів, зокрема, протеолітична активність властива карієсогенним видам стрептококів [4,6,9]. Продукція ферментів-протеаз є показником функціональної компетентності S. mutans [5,10]. Мікроорганізми дентальної біоплівки, як аероби, так і анаероби здатні продукувати гідролітичні ферменти - амілази, протеази, сіалідази in vitro [10].

Таблиця.

Протеолітична активність компонентів мікроорганізмів дентальної біоплівки

брекет біоплівка мікроорганізм запальний

Мета дослідження

Дослідити протеолітичну активність мікроорганізмів дентальної біоплівки при застосуванні ортодонтичних пристосувань (брекет- системи) при лікуванні скупченості зубів.

Об'єкт і методи дослідження

Для досягнення поставленої мети нами було взято для обстеження 40 пацієнтів, яким планувалось ортодонтичне лікування брекет-системою. Дослідження проводилось перед встановленням та через 7 днів після встановлення брекет-системи.

В основу методики виявлення протеазної активності застосовано спосіб Е.Н. Мішустіна [2]. Матеріал для дослідження забирали з міжзубних проміжків, вільної поверхні зуба та пародонтальних борозен, а також у місці контакту конструктивних елементів брекета з тканинами зуба. Для цього використовували стерильні смужки рентгенівської плівки з фіксованим протеїновим шаром. Одержаний із ротової порожнини м атеріал розтирався по рентгенівській плівці на стороні, що містила протеїновий шар.

Такі плівки наносились на поверхню поживного щільного середовища в чашці Петрі, або в пробірку з рідким середовищем. Через 24-72 години інкубації в термостаті, виявлялись зони просвітлення в протеїновому шарі, що вказувало на протеолітичну активність бактерій. Ступінь активності визначалась як «+», «++», «+++», «++++» за кількістю зон просвітлення.

Результати досліджень та їх обговорення

Після 48-72-годинної інкубації на щільному середовищі утворювалась біоплівка, що містила різні види мікроорганізмів. Унаслідок протеолітичної активності колоній бактерій, утворювались зони у вигляді прозорих чи напівпрозорих плям різної форми та розмірів (рис.).

Нами порівнювалась протеолітична активність бактерій в мікробіоценозах, одержаних при культивуванні матеріалу, забраного з окремих біотопів ротової порожнини перед встановленням брекетів та через 7 днів. Результати протеолітичної активності бактерій в мікробіоценозах представлені у таблиці.

Рис. Протеолітична активність колоній бактерій на поживному середовищі.

Як видно з таблиці, до лікування брекетами відсутність протеолітичної активності визначали у 90% зразків з вільної поверхні зуба, у 70% та 60% проб з міжзубних проміжків та ясенних борозен, відповідно. У той же час, по 5% складали зразки з 1-2 колоніями на см2 (+) та до 5 колоній на см2 (++) з вільної поверхні зубів, що було суттєво нижче, у порівнянні з ідентифікованими зразками, виявленими у міжзубних проміжках (17,5% та 10,0%, відповідно) та у біотопах ясенних борозен (20,0% та 15,0%, відповідно). Звертало увагу, що тільки у зразках з міжзубних проміжків та ясенних борозен визначалось більше 5 колоній мікроорганізмів на см2 (+++): 2,50% та 5,0%, відповідно.

Через 7 днів після встановлення брекет-систем відсутність протеолітичної активності мікроорганізмів зменшувалась: на вільній поверхні зубів та у міжзубних проміжках - у 1,2 рази та ясенних борознах - у 1,5 рази. У той же час, у біотопах контакту конструктивних елементів брекета з тканинами зуба відсутність протеолітичної активності мікроорганізмів була зафіксована у 40,0% зразків. У даний термін спостережень визначали збільшення протеолітичної активності за рахунок зростання кількості 1-2 колоній на см2 (+) у 4,0 рази та у 1,5 рази на вільній поверхні зуба та у ясенних борознах, стосовно даних до лікування. У той же час, спостерігали зменшення 1-2 колоній мікроорганізмів (+) у 1,2 рази у біотопах міжзубних проміжків. Слід зауважити, що у 20,0% зразків у місці контакту брекета з поверхнею зуба ідентифікували 1-2 колонії на см2 (+).

У результаті проведених досліджень встановлено, що у вивчених біотопах зросла протеолітична активність за рахунок збільшення колоній мікроорганізмів до 5 на см2: у 1,2 рази у міжзубних проміжках, у 1,3 рази у ясенних борознах та до 25,0% у місцях контакту «зуб-брекет-система». Натомість, на вільній поверхні зуба протеолітична активність не змінилась і дорівнювала 5,0% досліджуваних зразків.

У досліджуваних біотопах, через 7 днів після встановлення брекет-системи, з'явилось більше 5 колоній мікроорганізмів на см2 (+++): 2,50% та 10,0% зразків на вільній поверхні зуба та у місцях контакту конструктивних елементів брекета з поверхнею зуба, відповідно. При цьому, визначали зменшення протеолітичної активності мікроорганізмів за параметрами (+++) у 2,0 рази у біотопах міжзубних проміжків та ясенних борознах.

Звертало увагу, що через 7 днів після встановлення брекет-систем суцільний ріст мікроорганізмів з максимальною протеолітичною активністю визначали у: 5,0% зразків з міжзубних проміжків та у місцях контакту брекетів з тканинами зуба та дещо менше (2,50%) - у ясенних борознах.

Висновки

Проведені дослідження підтверджують можливість застосування методу прямого виявлення протеолітичних властивостей бактерій у складі біоплівок оральної мікрофлори.

При встановленні брекетів частіше виявлялись бактерії з високою протеолітичною активністю, ніж на вільній поверхні зуба, міжзубних проміжках, ясенних борозен, що потребує розробки покращених заходів індивідуальної гігієни порожнини рота у пацієнтів зі скупченістю зубів при встановленні ортодонтичної апаратури.

Перспективи подальших досліджень. Вивчити частоту та щільність колонізації біотопів ротової порожнини у пацієнтів зі скупченістю зубів.

Література

1. Artyukhova VN. Kak predotvratit' kariyes pri lechenii nes"yemnymi ortodonticheskimi apparatami. Ortodent-Info. 1998;3:18-21. [in Russian].

2. Mishustin YeN, Nikitin DI, Vostrov IS. Pryamoy metod opredeleniya summarnoy proteaznoy aktivnosti pochv. Sb. dokladov simpoz. po fermentam pochvy. Minsk: Nauka i tekhnika. 1968;1:144-51. [in Russian].

3. Cury JA, Tenuta L-MA. Enamel remineralization: controlling the caries disease or treating early caries lesions? Braz. Oral. Res. 2009 Jun;23(1):112-9. Available from: http://dx.doi.org/10.1590/S1806-83242009000500005

4. Gurenlian JR. The Role of Dental Plaque Biofilm in Oral Health. J. Dent. Hyg. 2007 Oct;81(5):424-32.

5. Hossain MS, Biswas I. An Extracelluar Protease, SepM, Generates Functional Competence-Stimulating Peptide in Streptococcus mutans UA 159. J. Bacteriol. 2012 Nov;194(21):5886-96. DOI: 10.1128/JB.01381-12

6. Huang R, Mingyun Li, Richard L. Bacterial interactions in dental biofilm Virulence. 2011 Sep-Oct;2(5):435-44. DOI: 10.4161/viru.2.5.16140

7. Ledder RG, Madhwani T, McBain AJ. An in vitro evaluation of hydrolytic enzymes as dental plaque control agents. J. Med. Microbiol. 2009 Apr;58(4):482-91. DOI: 10.1099/jmm.0.006601-0

8. Marsh PD. Dental plaque as a biofilm and a microbial community - implications for health and disease. BMC Oral Health. 2006 Jun 15;6(1):1- 14. DOI: 10.1186/1472-6831-6

9. Nikesh N, Shetty A, Gupta N, Gupta A, Jalan V, Sharma R. Orthodontic bracket designs and their impact on microbial profile and periodontal disease: a clinical trial. J. Orthod. Sci. 2014 Oct-Dec;3(4):125-31. DOI: 10.4103/2278-0203.143233

10. Sousa LF, Barbosa-Martins FD, Nascimento RM. Proteolytic activity of dentin caries-like lesions. Dent. Math. 2016 Feb;32(1):55.

11. Wu Y, Cao H, Yang Y, Zhou Y, Gu Y, Zhao X, et al. Effects of vascular endothelial cells on osteogenic differentiation of noncontact co-cultured periodontal ligament stem cells under hypoxia. J. Period. Res. 2013 Feb;48(1):52-65. DOI: 10.1111/j.1600-0765.2012.01503

Размещено на Allbest.ru