Nowy kierunek w zapobieganiu próchnicy zębów.

Rozwój biologii molekularnej, otwarcie nowych jej obszarów, jak również wprowadzanie udoskonalonych mikroskopowych technik badawczych umożliwiło pełniejsze zrozumienie wielu istotnych zjawisk zachodzących na powierzchni zęba, w miejscu zalegania bakteryjnych złogów nazębnych. Poznano dokładniej mechanizmy istotne dla zachowania zdrowia oraz czynniki obniżające skuteczność wcześniej stosowanych metod zapobiegania i leczenia najczęstszych chorób zębów i przyzębia.

Naddziąsłowa płytka nazębna, złóg o ogromnie zróżnicowanym składzie bakteryjnym, silnie związany z powierzchnią zęba, został lepiej poznany. Zebrano dowody na to, że złóg ten zachowuje się jak „klasyczny biofilm”(13). W praktyce oznacza to, że drobnoustroje tworzące płytkę mogą wykazywać obniżoną wrażliwość na środki przeciwbakteryjne oraz że mechanizmy obronne organizmu mogą być mniej skuteczne w zwalczaniu bakterii. Bakterie wchodzące w skład płytki i tworzące w tym biozłogu różne skupiska (13), komunikują się za pomocą transferu genów i wydzielanych białek. Istotną rolę mogą tu odgrywać małocząsteczkowe autoinduktory, opisywane ostatnio, które „programują” proces komunikacji bakterii (5).

Postępy w badaniach nad biofilmami jamy ustnej sugerują potrzebę zmiany podejścia nie tylko do etiologii chorób, związanych z tymi złogami. Jeśli jama ustna jest zdrowa, w ogromnie nawet zróżnicowanym mikrobiologicznie złogu istnieje dynamiczna równowaga między drobnoustrojami oraz między mikroflorą a naszym organizmem, czyli gospodarzem. Próchnica i choroby przyzębia rozwijają się w następstwie zachwiania równowagi stałej mikroflory płytki, co następuje wskutek zmiany warunków miejscowego środowiska (13). W przypadku próchnicy zmianą tą mogą być np. powtarzające się wysokie stężenia cukru i idące za tym znaczne spadki (niskie wartości) pH płytki. Sytuacje takie prowadzą do wzrostu w płytce drobnoustrojów związanych z próchnicą z grupy Streptococus mutans, ale także przy określonych wartościach pH mogą sprzyjać wzrostowi innych drobnoustrojów kwasotwórczych.

Badania Lingstrom i wsp.(9) wykazały, że wzrost nasilenia próchnicy jest w sposób charakterystyczny związany ze wzrostem w płytce bakterii wysoce kwasolubnych, kwasotwórczych, a także ze zwiększeniem potencjału płytki do obniżenia pH i potwierdziły istnienie dynamicznej współzależności między tymi parametrami. Współzależność między drobnoustrojami a próchnicą była przedmiotem interesujących badań prowadzonych na grupie 177 dzieci w wieku 6-7 lat (4). Wyniki tych badań sugerują, że nie tylko Streptococcus mutans, ale także bakterie z gatunków Streptococcus oralis i Streptococcus sanguis, a także Actinomyces israelii mogą być związane z rozwojem próchnicy. Uzasadnione są zatem rozważania nad możliwością ograniczania w płytce innych drobnoustrojów, w tym i takich, które nie należą do grupy Streptococcus mutans (ang. „non mutans”). Kierunek ten był w ostatnich latach zgłębiany. Wyniki publikowanych badań doprowadziły do zmiany naszego podejścia do zapobiegania próchnicy.

Najczęstsze choroby dziąseł i przyzębia rozwijają się w następstwie zmian środowiska miejscowego biofilmu odłożonego na powierzchni zęba w okolicy dziąsła i /lub w kieszonce dziąsłowej. Do zmian takich zalicza się np. ciągłe dostawy nowych protein i glikoprotein związane z rozwojem zapalenia dziąsła i towarzyszącym temu zwiększeniem ilości płynu dziąsłowego (12). Konsekwencją wzmożonych dostaw wspomnianych wyżej substratów do przemian bakteryjnych (asacharolitycznych) jest wzrost pH płytki z poziomu pH.7,0 do pH 7,5 oraz wzrost ilościowy bakterii wywołujących zapalenia dziąseł i przyzębia (12,13). Wzrost liczby i proporcji drobnoustrojów beztlenowych, proteolitycznych jest obecnie wiązany z rozwojem chorób przyzębia.

Obecnie zapobieganie próchnicy nie polega już tylko na profesjonalnym i domowym usuwaniu bakterii płytki, ale także, a nawet przede wszystkim na działaniach służących obniżeniu w płytce ilości drobnoustrojów kwasotwórczych i ograniczeniu warunków sprzyjających produkcji kwasów w płytce. Ograniczenie spożywanych cukrów i hamowanie (metabolizmu) bakterii produkujących kwasy, w tym kwas mlekowy łatwo penetrujący w głąb tkanek zęba, przy wykorzystaniu środków o działaniu przeciwbakteryjnym, past do zębów zawierających triklosan, laurylosiarczan sodu (SLS) oraz związki fluoru, jest postępowaniem zweryfikowanym w badaniach naukowych.

Aktualnie uznawana koncepcja zapobiegania próchnicy, zmierzająca do obniżenia poprzez kontrolę pH kwasotwórczej i kwasolubnej mikroflory płytki nazębnej, czyli takiej, która zachowuje aktywność nawet przy bardzo niskim pH, jest rozwijana od dawna (6). Obecnie prowadzi się badania nad produkcją w jamie ustnej kwasów, po spożyciu różnych węglowodanowych środków spożywczych (i to zarówno tych z zawartością cukru, jak i preparowanej skrobi) oraz nad szybkością ich usuwania z jamy ustnej. Badania są związane również z sytuacją po spożyciu różnych owoców i to w różnej formie, a także soków w kombinacji z innymi produktami, które podnoszą pH – np. żółtymi serami. Ocenia się także efekty spożycia tych produktów w różnych sekwencjach. Wiele uwagi poświęca się ocenie skuteczności środków przyspieszających usuwanie produktów węglowodanowych z jamy ustnej i potencjalnie podwyższających pH płytki (8,16,17), a także środkom przeciwbakteryjnym i związkom fluoru.

Prowadzono badania porównawcze spadków pH płytki po spożyciu różnych europejskich czekoladek o odmiennej zawartości kakao. Wśród badanych czekolad była m.in. czekolada dietetyczna, zwykła czekolada europejska o zawartości 70% kakao, czekolada biała bez kakao i czekolada mleczna
z orzechami o zawartości 20% kakao. Po bardzo szczegółowym badaniu i analizie danych stwierdzono, że czekolada dietetyczna nie wykazała żadnego wpływu kwasotwórczego na płytkę, działanie jej było podobne do sorbitolu. Czekolady europejska zwykła i mleczna z orzechami miały niski potencjał kwasotwórczy w porównaniu z 10% roztworem sacharozy (18).

Zmniejszenie produkcji kwasów przez ograniczenie spożycia cukrów lub zwiększenie właściwości oczyszczających (clearance) śliny jest działaniem prewencyjnym i leczniczym, szeroko wykorzystywanym. Nowym, zasługującym na upowszechnienie podejściem koncepcyjnym w zapobieganiu chorobom zębów i jamy ustnej jest wykorzystanie właściwości hamujących wzrost i metabolizm bakterii odpowiedzialnych za niekorzystne zmiany pH w jamie ustnej oraz środków do codziennej higieny jamy ustnej, o określonym składzie recepturowym, zweryfikowanym w badaniach naukowych.

Monitorowano węglowodany i kwasy organiczne w jamie ustnej po spożyciu słodyczy i produktów zawierających wstępnie preparowaną skrobię. Wyniki prowadzonych badań wykazały, że po spożyciu produktów cukrowych produkcja kwasów obniżyła się gwałtownie po upływie 1 godziny, podczas gdy spożycie produktów zawierających skrobię powodowało utrzymywanie się produkcji kwasów na tym samym poziomie przez ponad 2 godziny (11). W związku z powyższym autorzy badań sugerują, że to produkty zawierające skrobię, a nie cukier winny być oznaczane jako „lepkie” .

Wśród produktów spożywczych szczególne zainteresowanie z punktu widzenia właściwości próchnicotwórczych budzą owoce. Badania stężeń różnych kwasów w ślinie niestymulowanej u osób dorosłych w różnym czasie po spożyciu jabłka, banana, pomarańczy, gruszki i ananasa, wykazały, że cukry pochodzące z owoców (glukoza, fruktoza i sacharoza) oraz kwasy pochodzenia owocowego były usuwane z jamy ustnej stosunkowo szybko (w ciągu 5 minut). Głównym kwasem wytwarzanym przez bakterie był kwas mlekowy i bursztynowy, które osiągały maksymalne stężenia w próbkach śliny pobranej po 5 min. od spożycia owoców. Wobec uzyskanych wyników autorzy sugerują, że niemądrym byłoby zakładanie, że owoce można spożywać bez zastanowienia się nad ich potencjałem kwasotwórczym (1).

Wśród badań nad szybkością usuwania z jamy ustnej wybranych środków spożywczych i ich wpływem na produkcję kwasów interesujące wydają się obserwacje Linke i Riba (10). Autorzy ci przed oraz po spożyciu określonego produktu lub różnych produktów w określonej sekwencji pobierali u obserwowanych osób próbki śliny w 5 różnych miejscach na powierzchni zęba i następnie oceniali stężenie węglowodanów oraz kwasów organicznych. Badania te wykazały, że najniższa ilość kwasu mlekowego była wytwarzana w przypadku, gdy natychmiast po zjedzeniu mlecznej czekolady jedzono ser cheddar. Zjedzenie sera znacząco (o około 30%) obniżało ilość kwasu mlekowego produkowanego w jamie ustnej w porównaniu z ilością uzyskaną po zjedzeniu samych słodyczy (10).

Badania Marsh zwróciły uwagę na fakt, jak ważne jest pH płytki. Podawanie węglowodanów przy obojętnym pH nie wpływało na proporcje bakterii w hodowli. W przypadku, gdy dopuszczano do obniżenia pH stabilność mikroflory ulegała zakłóceniu (12). Podobnie, niskie ilości fluorku sodu (1mmol/l) nie wpływały na metabolizm bakterii przy obojętnym pH. Obniżenie pH powodowało natomiast spadek szczepów wrażliwych na kwasy i hamowało selekcję S. mutans nawet w sprzyjających warunkach. Przytoczone obserwacje oraz wyniki badań innych autorów sugerują, że u ludzi związki fluoru mogą wywierać klinicznie istotne działanie przeciwbakteryjne. Wcześniejsze badania wykazały, że nie tyle sama dostępność węglowodanów, co spadki pH wynikające z metabolizmu cukrów są związane z wysoce węglowodanową dietą i próchnicą.

Inne badania Bradshow i Marsh (2), w których wykorzystano 9 szczepów bakterii hodowanych, w 3 niezależnych chemostatach, przy pulsacyjnie dostarczanej glukozie w ciągu 10 dni wykazały, że przerwanie kontroli pH w jednym z chemostatów na 6 godzin powoduje spadek pH ograniczający się do 5,5, podczas gdy w pozostałych chemostatach utrzymywał się na poziomie 5,0 i 4,5. Interpretując wynik tych obserwacji można sugerować, że jeżeli dopuścimy do spadku pH to wzrośnie liczba i proporcja bakterii kwasotwórczych włączając Streptococcus mutans, a wzrost ten pozostanie w związku z wielkością spadku pH. Spadek do wartości 5,5-4,5 może umożliwiać wzrost szczepów potencjalnie sprzyjających rozwojowi próchnicy.

Marsh (12) oceniał również wpływ ciągłej i pulsacyjnej dostawy glukozy lub sacharozy przy stałym pH na wzrost 9 szczepów bakterii. Wyniki tych badań wykazały, że przy ciągłej dostawie cukru rodzaj cukru (glukoza, sacharoza) nie wpływa na skład mikroflory. Natomiast w sytuacji, gdy przerwano kontrolę pH, to po kilku dniach obserwowano obniżenie się pH do wartości 4.1 i 4.4 tam gdzie dostarczano glukozę i sacharozę. W tym kwasowym środowisku mikroflora zmieniała się wyraźnie i drobnoustroje z gatunku Streptococcus mutans dominowały.

Przy pulsacyjnym podawaniu węglowodanów i kontrolowanym pH, wielkość spadku pH i jego czas trwania wzrastały przy każdym podaniu glukozy. Natomiast pulsowanie związku fluoru z glukozą zapobiegało wzrostowi Streptococcus mutans i spowalniało produkcję kwasu. Dane te sugerują, że inhibitory metabolizmu cukrów mogą zapobiegać i opóźniać wzbogacenie mikroflory o szczepy próchnicotwórcze.

Wade i Addy (19) oceniali działanie przeciwbakteryjne pasty z triklosanem, konwencjonalnej pasty fluorkowej oraz triklosanu i laurylosiarczanu sodu (SLS), stosowanych oddzielnie i w połączeniu, wykorzystując panel 17 szczepów i płynny agar jako podłoże. Wyniki tych badań wykazały, że w stężeniach typowych dla past do zębów, zarówno triklosan, jak i SLS działały skutecznie przeciwbakteryjnie w odniesieniu do szerokiego spektrum drobnoustrojów.

Petersen i wsp. (15) ocenili wpływ łącznego stosowania fluorku sodu i siarczanu laurylosodowego na komórki biofilmu. Badania prowadzono na grupie 39 studentów, którzy płukali jamę ustną roztworem fluorku sodu (58 mM), siarczanu laurylosodowego (52mM) oraz roztworem obu tych związków, w stężeniach jak wyżej, stosując odpowiednie przerwy przy zmianie każdej płukanki.
W badaniu uwzględniono i analizowano żywotność drobnoustrojów płytki, poziom kwasów w próbkach śliny i wpływ na S. mutans. Wyniki prowadzonych badań wykazały, że siarczan laurylosodowy sam oraz w połączeniu z fluorkiem sodu obniżał wytwarzanie kwasu. Dodatkowy wpływ hamujący na produkcję kwasu w biofilmie, wynikający z łącznego zastosowania obu związków był ewidentny.

Podstawą umożliwiającą zachowanie zdrowia w ciągu całego życia człowieka jest należyta dbałość o zdrowie i jego pielęgnacja. Dieta, stosowane leki, palenie papierosów, ilość śliny, użytkowanie protez, stan ogólny oraz wiele innych czynników mogą wpłynąć na rozwój określonych składowych mikroflory i predysponować do rozwoju choroby (14).

Interesujące okazały się również badania Denga i wsp. (7) nad możliwością remineralizacji ogniska próchnicowego pod biofilmem. Autorzy ci w warunkach doświadczalnych na wyhodowane biofilmy aplikowali metodą pulsacyjną 2% sacharozę 4 razy dziennie, przez 30 minut i 135 ppm fluoru w postaci samego NaF lub jako mieszaninę z 0,2 % chlorheksydyną 2 razy dziennie po 5 min, przez 15 dni, a zaczynając podawanie wymienionych środków na 5. dzień po dodaniu S. mutans do próbek zębiny, specjalnie przygotowanych do hodowli biofilmów S. mutans (nawiercone bruzdy).

Wyniki przeprowadzonych badań wykazały, że stosowanie fluoru nie wpływało na żywotność drobnoustrojów, ale obniżało o 75% produkcję kwasu mlekowego. Mieszanina z chlorheksydyną obniżała żywotność bakterii o 80 %, a kwas mlekowy o 93 % w pierwszym dniu stosowania, a potem oba te wykładniki obniżyły się do wartości nieoznaczalnych. Stwierdzono różnice w nasileniu remineralizacji zależne od stosowanego postępowania.

Kończąc, warto być może raz jeszcze wspomnieć podstawy współczesnej koncepcji zapobiegania próchnicy. Powtarzające się z dużą częstością i/lub przedłużające się okresy spadku pH w płytce, czy to w wyniku częstego spożycia, czy też upośledzonego usuwania z jamy ustnej cukrów prowadzą do niekorzystnych zmian składu bakteryjnego płytki i rozwoju próchnicy. Wzrost mikroflory kwasotwórczej i kwasolubnej w płytce w następstwie nadmiernego lub niewłaściwego spożycia cukrów jest zjawiskiem stosunkowo trwałym, którego odwrócenie wymaga konsekwentnego przeciwdziałania niekorzystnym zmianom składu mikroflory płytki. Szerokie i w pełni świadome wykorzystanie past
do zębów, o określonym składzie recepturowym i zweryfikowanym metodami naukowymi działaniu hamującym wzrost i metabolizm bakterii odpowiedzialnych za niekorzystne zmiany pH na powierzchni zęba, jest elementem kluczowym dla współczesnej koncepcji zapobiegania nie tylko próchnicy, ale także innym chorobom przewlekłym jamy ustnej. Jest to również jedna z najważniejszych dróg prowadzących do poprawy jakości życia naszego społeczeństwa.

Piśmiennictwo:

1. Beighton D., Brailsford SR., Gilbert SC., Clark DT., Rao S., et al: Intra-oral acid production associated with eating whole or pulped raw fruits. Caries Res.2004, 38, 4, 341-9.
2. Bradshaw DJ., Marsh PD.: Analysis of pH driven disruption of oral microbial communities in vitro. Caries Res. 1998, 32, 456-62.
3. Bradshaw DJ., McKee, Marsh PD.: Prevention of population shifts in Oral Microbisl Communities in vitro by low fluoride concentration. J. Dent Res 1990, 69, 2, 436-441.
4. Brailsford SR., Sheehy EC., Gilbert SC., Clark DT., Kidd EAM, Zoitopoulos L., Adams SE., Visser JM., Beighton D.: The microflora of the erupting first permanent molar. Caries Res, 2005, 39, 57, 78-84.
5. Camilli A., Bassler BL.: Bacterial small-molecule signaling pathways. Science 2006, 311, 5764, 1113-1116.
6. Caufield PW.: Dental caries: an infections and transmissible disease, where have we been and where are we going? NY State Dent J 2002, 71, 2, 23-70.
7. Deng DM., van Loveren C., ten Cate JM.: caries preventive agents induce remineralisationof dentin in a biofilm-model. Caries Res 2005, 39, 3, 216-23.
8. Imfeld T., Brkhed D., Lingstrom P.: Effect of urea in sugar-free chewing gums on pH recovery in human dental plaque evaluated with three different methods. Caries Res. 1995, 29, 3,172-80.
9. Lingstrom P., van Ruyven F.O., van Houte, Kent R.: The pH of dental plaque in florain humans. J Dent Res 2000, 79,2, 770-7.
10. Linke HA., Riba HK.: Oral clearance and acid production of dairy products during interaction with sweet foods. Am Nutr Metab 2001, 45, 5, 202-8.
11. Linke HAB., Birkenfeld: Clearance and metabolism of starch foods in the oral cavity. AnnNutr Metab 1999, 43,131-139.
12. Marsh PD.: Sugar fluoride, pH and homeostasis in dental plaque. Proc Finn Dent Soc 1991, 87, 4, 515-524.
13. Marsh PD.: Dental plaque:biological significance of a biofilm and community life-style. J Clin Periodontol 2005, 32 (Suppl 6), 7-15.
14. Marsh PD., Percival RS.: The oral microflora-friend or foe? Can we decide? Int Dent J 2006, 56 (4 Suppl 1),233-9.
15. Peterson FC., Assev S., Scheie AA.: Combined effects of NaF and SLS on acid-and polysaccharide-formation of biofilm and planctonic cells. Arch.Oral Biol 2006,1-6
16. Smith C.A., Higham S.M., Smith P.W., Verran J.: The effect of chewing urea-containing gum on plaque acidogenic and alkaligenic parameters. Caries Res 2004, 38, 2, 124-9.
17. Stecksen-Blicks Ch., Holgerson PL., Olson M., Bylund B., Sjostrom I., Skold-Larsson K., Kalfas S., Twetman S.: Effects of xylitol on mutans streptococci and lactic acid formation in saliva and plaque from addescents and young adults with fixed orthodontic applances. Eur J Oral Sci 2004, 112, 244-248
18. Verakaki E., Duggal MS.: A comparison of different kinds of European chocolates on human plaque pH. Eur J Peadiatr Dent 2003, 4, 4, 203-10.
19. Wade WG., Addy M.: Antibacterial activity of some triclosan containing tooth-pastes and their ingredients. J. Periodontol. 1992, 63, 4, 280-282.