การก่อตัวของไบโอฟิล์มปริทันต์และการเกิดโรคของจุลินทรีย์

โรคปริทันต์เริ่มต้นด้วยไบโอฟิล์ม: ชุมชนจุลินทรีย์ที่มีโครงสร้าง ยึดติดกับพื้นผิว ฝังอยู่ในเมทริกซ์ที่ผลิตขึ้นเอง ซึ่งเข้ายึดครองพื้นผิวฟันทั้งเหนือและใต้ขอบเหงือก เมื่อชุมชนนี้เติบโตเต็มที่และมีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบ ก็สามารถเปลี่ยนจากสภาวะที่เข้ากันได้กับสุขภาพไปสู่สภาวะที่ไม่สมดุล (dysbiotic) ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการอักเสบของโฮสต์ที่ทำลายเนื้อเยื่อ ทำให้การก่อตัวของไบโอฟิล์มใต้เหงือกเป็นเหตุการณ์ต้นน้ำในการเกิดโรคปริทันต์

Definition

ไบโอฟิล์มปริทันต์คือชุมชนจุลินทรีย์หลายชนิดที่ถูกห่อหุ้มด้วยเมทริกซ์ ยึดติดกับพื้นผิวบนฟันและภายในร่องเหงือก ซึ่งการเจริญเติบโตเต็มที่และการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบไปสู่ภาวะไม่สมดุลจะเริ่มต้นและคงไว้ซึ่งการตอบสนองการอักเสบของโรคปริทันต์อักเสบ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงวิธีการรวมตัวกันของไบโอฟิล์มเหนือเหงือกและใต้เหงือก การเข้ายึดครองที่เป็นระเบียบซึ่งบันทึกโดยกลุ่มจุลินทรีย์ของ Socransky แนวคิดของภาวะไม่สมดุลของจุลินทรีย์หลายชนิด (polymicrobial dysbiosis) และเชื้อโรคหลัก (keystone pathogens) และเหตุผลที่รูปแบบการเจริญเติบโตแบบไบโอฟิล์มทำให้ชุมชนมีความทนทานและเป็นเป้าหมายการรักษาที่ยาก หัวข้อนี้ถือว่าไบโอฟิล์มเป็นตัวขับเคลื่อนจุลินทรีย์ของการตอบสนองของโฮสต์ที่อธิบายไว้ในส่วนหลัก และเป็นการทบทวนภาพรวมเพื่อการอ้างอิงมากกว่าคำแนะนำในการรักษา

Core questions

• ไบโอฟิล์มรวมตัวกันบนพื้นผิวฟันและภายในร่องเหงือกได้อย่างไร?
• อะไรคือสิ่งที่แยกความแตกต่างระหว่างชุมชนที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพกับชุมชนที่ไม่สมดุลและเกี่ยวข้องกับโรค?
• กลุ่มจุลินทรีย์อธิบายการเกิดร่วมกันของสายพันธุ์ใต้เหงือกได้อย่างไร?
• สิ่งมีชีวิตหลักที่มีจำนวนน้อยสามารถปรับเปลี่ยนชุมชนทั้งหมดได้อย่างไร?
• เหตุใดรูปแบบการเจริญเติบโตแบบไบโอฟิล์มจึงทนทานต่อกลไกป้องกันของโฮสต์และการกำจัด?

Key concepts

• เพลลิเคิลและการยึดเกาะเริ่มต้น
• จุลินทรีย์ผู้บุกเบิกเริ่มแรกและผู้บุกเบิกภายหลัง
• ไบโอฟิล์มเหนือเหงือกเทียบกับใต้เหงือก
• เมทริกซ์นอกเซลล์
• กลุ่มสีแดงและสีส้ม
• ภาวะไม่สมดุลของจุลินทรีย์หลายชนิด
• เชื้อโรคหลัก
• ความทนทานที่เกี่ยวข้องกับไบโอฟิล์ม

Key theories

กลุ่มจุลินทรีย์ (กลุ่มสีของ Socransky)

สายพันธุ์ใต้เหงือกมักจะเกิดร่วมกันเป็นกลุ่มที่มีลักษณะเฉพาะ โดยกลุ่มสีแดง (Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Treponema denticola) มีความสัมพันธ์อย่างมากกับโรคและขึ้นอยู่กับจุลินทรีย์ผู้บุกเบิกก่อนหน้า เช่น กลุ่มสีส้ม

ภาวะไม่สมดุลของจุลินทรีย์หลายชนิดและสมมติฐานเชื้อโรคหลัก

โรคเกิดจากชุมชนที่ไม่สมดุลมากกว่าเชื้อโรคชนิดเดียว; สิ่งมีชีวิตหลักที่มีจำนวนน้อยสามารถปรับเปลี่ยนชุมชนได้อย่างไม่สมส่วนและบ่อนทำลายภูมิคุ้มกันของโฮสต์เพื่อส่งเสริมภาวะไม่สมดุล

Mechanisms

การก่อตัวของไบโอฟิล์มเริ่มต้นเมื่อเพลลิเคิลน้ำลายที่ได้รับมาเคลือบฟันและจุลินทรีย์ผู้บุกเบิกเริ่มแรกยึดเกาะ ตามมาด้วยการรวมตัวกันของสายพันธุ์ที่ตามมาและผลิตเมทริกซ์นอกเซลล์ที่ทำให้ชุมชนมีเสถียรภาพ ใต้เหงือก สายพันธุ์ต่างๆ จะสะสมตัวเป็นกลุ่มที่เป็นระเบียบ โดยมีสิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้องกับโรคปรากฏขึ้นเมื่อชุมชนเติบโตเต็มที่ จากนั้นภาวะไม่สมดุลจะเปลี่ยนกิจกรรมโดยรวมของชุมชนไปสู่การย่อยสลายโปรตีนและการบ่อนทำลายภูมิคุ้มกัน และสิ่งมีชีวิตหลัก เช่น P. gingivalis สามารถขยายผลนี้ได้อย่างไม่สมส่วนกับจำนวนของพวกมัน โครงสร้างไบโอฟิล์มจะปกป้องสมาชิกจากกลไกป้องกันของโฮสต์และยาต้านจุลชีพ ช่วยให้สภาวะไม่สมดุลคงอยู่และท้าทายปริทันต์อย่างต่อเนื่อง

Clinical relevance

โครงสร้างไบโอฟิล์มและภาวะไม่สมดุลอธิบายว่าเหตุใดโรคปริทันต์จึงเกี่ยวข้องกับลักษณะเฉพาะของชุมชนใต้เหงือก และเหตุใดไบโอฟิล์มจึงถูกอธิบายว่าเป็นเป้าหมายการรักษาที่ยาก รายการนี้อธิบายลักษณะของตัวขับเคลื่อนจุลินทรีย์ของโรคเพื่อการอ้างอิงทางการศึกษา ไม่ได้กำหนดการรักษาด้วยยาต้านจุลชีพหรือการรักษาทางกลสำหรับแต่ละบุคคล

Epidemiology

ลักษณะของจุลินทรีย์ใต้เหงือกที่เกี่ยวข้องกับโรค รวมถึงกลุ่มสีแดง ถูกตรวจพบบ่อยขึ้นและในระดับที่สูงขึ้นในบริเวณที่เป็นโรคมากกว่าบริเวณที่สุขภาพดี ซึ่งเป็นการสังเกตที่สอดคล้องกันที่เชื่อมโยงองค์ประกอบของชุมชนกับสถานะทางคลินิกในประชากรต่างๆ

History

การเพาะเลี้ยงและการศึกษาทางโมเลกุลได้เปลี่ยนสาขาจากมุมมองที่ไม่เฉพาะเจาะจงไปสู่มุมมองที่เฉพาะเจาะจงและจากนั้นไปสู่มุมมองทางนิเวศวิทยาของคราบจุลินทรีย์ กลุ่มจุลินทรีย์ของ Socransky ในปี 1998 ได้ทำแผนที่การเกิดร่วมกันใต้เหงือก Darveau และคณะได้กำหนดความท้าทายของจุลินทรีย์ และแนวคิดเชื้อโรคหลักและภาวะไม่สมดุลของจุลินทรีย์หลายชนิดในปี 2012 ได้รวมจุลชีววิทยาเข้ากับภูมิคุ้มกันของโฮสต์ การจัดลำดับสารพันธุกรรมความเร็วสูงได้ขยายภาพไปสู่ไมโครไบโอมในช่องปากที่กว้างขึ้นตั้งแต่นั้นมา

Debates

เชื้อโรคเฉพาะเทียบกับภาวะไม่สมดุลทางนิเวศวิทยา

แนวคิดคราบจุลินทรีย์เฉพาะในอดีตเน้นที่เชื้อโรคที่ระบุชื่อได้ เช่น กลุ่มสีแดง ในขณะที่แบบจำลองภาวะไม่สมดุลเน้นลักษณะโดยรวมของชุมชนที่มีจุลินทรีย์หลายชนิด; มุมมองทั้งสองได้รับการประนีประนอมบางส่วนด้วยแนวคิดเชื้อโรคหลัก

Key figures

• Sigmund Socransky
• Anne Haffajee
• Richard Darveau
• George Hajishengallis
• Yvonne Kapila

Seminal works

• socransky-1998
• hajishengallis-2012

Frequently asked questions

กลุ่มสีแดงคืออะไร?

กลุ่มสีแดงคือกลุ่มของจุลินทรีย์ใต้เหงือกสามชนิด (Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Treponema denticola) ที่ Socransky ระบุว่ามีความสัมพันธ์อย่างมากกับโรคปริทันต์ และมักจะเข้ายึดครองหลังจากสิ่งมีชีวิตในกลุ่มสีส้มซึ่งเป็นผู้บุกเบิกก่อนหน้า

เหตุใดคราบจุลินทรีย์ในช่องปากจึงถูกเรียกว่าไบโอฟิล์มแทนที่จะเป็นแค่แบคทีเรีย?

เนื่องจากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้เจริญเติบโตเป็นชุมชนที่มีโครงสร้าง ถูกห่อหุ้มด้วยเมทริกซ์ และยึดติดกับพื้นผิว ซึ่งทำให้พวกมันมีคุณสมบัติ – การทำงานร่วมกัน การสื่อสาร และความทนทานต่อกลไกป้องกันและยาต้านจุลชีพ – ที่แบคทีเรียที่ลอยอิสระไม่มี