Sự hình thành màng sinh học quanh răng và cơ chế sinh bệnh của vi sinh vật

Bệnh nha chu bắt đầu bằng màng sinh học: một cộng đồng vi sinh vật có cấu trúc, bám vào bề mặt, được nhúng trong một chất nền tự sản xuất, cư trú trên bề mặt răng phía trên và phía dưới đường viền nướu. Khi cộng đồng này trưởng thành và thay đổi thành phần, nó có thể chuyển từ trạng thái tương thích với sức khỏe sang trạng thái loạn khuẩn, gây ra viêm nhiễm phá hủy vật chủ, khiến sự hình thành màng sinh học dưới nướu trở thành sự kiện khởi đầu trong cơ chế sinh bệnh nha chu.

Definition

Màng sinh học quanh răng là một cộng đồng đa vi sinh vật được bao bọc bởi chất nền, bám vào bề mặt răng và bên trong rãnh nướu, mà sự trưởng thành và thay đổi thành phần của nó theo hướng loạn khuẩn sẽ khởi phát và duy trì phản ứng viêm của bệnh viêm nha chu.

Scope

Chủ đề này bao gồm cách các màng sinh học trên nướu và dưới nướu hình thành, sự cư trú có trật tự được ghi nhận bởi các phức hợp vi sinh vật của Socransky, khái niệm loạn khuẩn đa vi sinh vật và các tác nhân gây bệnh chủ chốt, và lý do tại sao phương thức phát triển màng sinh học khiến cộng đồng này kháng thuốc và là mục tiêu điều trị khó khăn. Nó coi màng sinh học là yếu tố vi sinh vật thúc đẩy phản ứng của vật chủ được mô tả trong lĩnh vực chính, và là một tổng quan tham khảo hơn là hướng dẫn điều trị.

Core questions

• Màng sinh học hình thành trên bề mặt răng và trong rãnh nướu như thế nào?
• Điều gì phân biệt một cộng đồng liên quan đến sức khỏe với một cộng đồng loạn khuẩn, liên quan đến bệnh?
• Các phức hợp vi sinh vật mô tả sự đồng xuất hiện của các loài dưới nướu như thế nào?
• Làm thế nào các sinh vật chủ chốt có số lượng thấp có thể định hình lại toàn bộ cộng đồng?
• Tại sao phương thức phát triển màng sinh học lại kháng lại hệ thống phòng thủ của vật chủ và việc loại bỏ?

Key concepts

• Màng mỏng (Pellicle) và sự bám dính ban đầu
• Các vi khuẩn định cư sớm và muộn
• Màng sinh học trên nướu so với dưới nướu
• Chất nền ngoại bào
• Phức hợp đỏ và cam
• Loạn khuẩn đa vi sinh vật
• Tác nhân gây bệnh chủ chốt
• Sự dung nạp liên quan đến màng sinh học

Key theories

Các phức hợp vi sinh vật (phức hợp màu của Socransky)

Các loài dưới nướu đồng xuất hiện trong các cụm đặc trưng, với phức hợp đỏ (Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Treponema denticola) liên quan chặt chẽ đến bệnh và phụ thuộc vào các vi khuẩn định cư trước đó như phức hợp cam.

Loạn khuẩn đa vi sinh vật và giả thuyết tác nhân gây bệnh chủ chốt

Bệnh phát sinh từ một cộng đồng loạn khuẩn hơn là một tác nhân gây bệnh đơn lẻ; các sinh vật chủ chốt có số lượng thấp có thể định hình lại cộng đồng một cách không tương xứng và làm suy yếu miễn dịch vật chủ để ủng hộ loạn khuẩn.

Mechanisms

Sự hình thành màng sinh học bắt đầu khi một lớp màng mỏng (pellicle) có nguồn gốc từ nước bọt bao phủ răng và các vi khuẩn định cư ban đầu bám vào, sau đó là sự đồng kết tụ của các loài sau này và sự sản xuất chất nền ngoại bào giúp ổn định cộng đồng. Dưới nướu, các loài tích tụ theo các phức hợp có trật tự, với các sinh vật liên quan đến bệnh xuất hiện khi cộng đồng trưởng thành. Loạn khuẩn sau đó làm thay đổi hoạt động tập thể của cộng đồng theo hướng phân giải protein và làm suy yếu miễn dịch, và các sinh vật chủ chốt như P. gingivalis có thể khuếch đại điều này không tương xứng với số lượng của chúng. Cấu trúc màng sinh học bảo vệ các thành viên của nó khỏi hệ thống phòng thủ của vật chủ và các chất kháng khuẩn, giúp trạng thái loạn khuẩn tồn tại và liên tục thách thức mô nha chu.

Clinical relevance

Cấu trúc màng sinh học và loạn khuẩn giải thích tại sao bệnh nha chu liên quan đến các hồ sơ cộng đồng dưới nướu cụ thể và tại sao màng sinh học được mô tả là một mục tiêu điều trị khó khăn. Mục này mô tả yếu tố vi sinh vật gây bệnh để tham khảo giáo dục; nó không kê đơn điều trị kháng khuẩn hoặc cơ học cho từng cá nhân.

Epidemiology

Các hồ sơ dưới nướu liên quan đến bệnh, bao gồm phức hợp đỏ, được phát hiện thường xuyên hơn và ở mức độ cao hơn tại các vị trí bệnh so với các vị trí khỏe mạnh, một quan sát nhất quán liên kết thành phần cộng đồng với tình trạng lâm sàng trên các quần thể.

History

Các nghiên cứu nuôi cấy và sau đó là nghiên cứu phân tử đã chuyển lĩnh vực này từ quan điểm không đặc hiệu sang đặc hiệu và sau đó là quan điểm sinh thái về mảng bám. Các phức hợp vi sinh vật của Socransky năm 1998 đã lập bản đồ sự đồng xuất hiện dưới nướu, Darveau và các đồng nghiệp đã định hình thách thức vi sinh vật, và các khái niệm tác nhân gây bệnh chủ chốt và loạn khuẩn đa vi sinh vật năm 2012 đã tích hợp vi sinh vật học với miễn dịch vật chủ. Giải trình tự thông lượng cao kể từ đó đã mở rộng bức tranh sang hệ vi sinh vật miệng rộng lớn hơn.

Debates

Các tác nhân gây bệnh đặc hiệu so với loạn khuẩn sinh thái

Tư duy mảng bám đặc hiệu trước đây tập trung vào các tác nhân gây bệnh được đặt tên như phức hợp đỏ, trong khi mô hình loạn khuẩn nhấn mạnh đặc tính tập thể, đa vi sinh vật của cộng đồng; hai quan điểm này được dung hòa một phần bởi các khái niệm tác nhân gây bệnh chủ chốt.

Key figures

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

Seminal works

• socransky-1998
• hajishengallis-2012

Frequently asked questions

Phức hợp đỏ là gì?

Phức hợp đỏ là một nhóm ba loài dưới nướu (Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Treponema denticola) mà Socransky đã xác định là có liên quan chặt chẽ đến bệnh nha chu và có xu hướng cư trú sau các sinh vật phức hợp cam trước đó.

Tại sao mảng bám răng được gọi là màng sinh học chứ không chỉ là vi khuẩn?

Bởi vì các sinh vật phát triển như một cộng đồng có cấu trúc, được bao bọc bởi chất nền, bám vào một bề mặt, điều này mang lại cho chúng các đặc tính - sự hợp tác, giao tiếp và khả năng dung nạp đối với hệ thống phòng thủ và kháng khuẩn - mà vi khuẩn trôi nổi tự do không có.