Патофизиология заболеваний полости рта. Учебное пособие

– распространение инфекции из полости рта в результате транзиторной бактериемии,

– циркуляция микробных токсинов,

– системное воспаление, вызванное неблагоприятными иммунологическими реакциями на микроорганизмы полости рта.

Понятие биопленки

Заболевание пародонта имеет много общих ассоциативных и причинно?следственных связей с системными заболеваниями, а также повышает восприимчивость к ним через общие факторы риска, такие как наличие патогенных грамотрицательных анаэробов в поддесневых биопленках и превращение пародонта в резервуар для медиаторов воспаления.

В естественных условиях микроорганизмы могут существовать либо в виде планктонных (свободно плавающих) культур, либо в виде биопленок. В течение последних 100 лет проводимые исследования были сосредоточены на планктонных культурах бактерий, в настоящее время общеизвестно, что микроорганизмы ротовой полости организованы в виде биопленок.

Биопленка – это скопление бактерий, которые существуют в виде тесно связанных между собой сообществ, прикрепляются к различного рода поверхностям (естественным, искусственным), как правило, в водной среде, содержащей достаточную концентрацию питательных веществ, необходимых для поддержания метаболических потребностей микробиоты (Listgarten MA, 1999).

Исходя из данного определения мы можем заметить, что зубной налет имеет общие черты с биопленкой. Ротоглотка является открытой экосистемой, в которой всегда присутствуют бактерии, стремящиеся колонизировать все благоприятные области. Предпочтительными мишенями для бактериальной колонизации являются твердое и мягкое небо, под-/наддесневые поверхности, зубы, губы, щеки и миндалины. Большинство бактерий могут сохраняться после образования биопленки на свободных от десквамации поверхностях, т.е. твердых тканях (поверхностях зубов и корней, реставрационных материалов, имплантов, зубных протезов и т.д.). В условиях здоровых зубных и десневых взаимоотношений существует баланс между аддитивными и ретенционными механизмами биопленок, с одной стороны, и абразивными силами, которые стремятся уменьшить образование биопленки (например, самоочищение щеками и языком, режим питания и механические мероприятия гигиены полости рта), с другой стороны. Нарушение равновесия экосистемы (в случае ее перегрузки или из-за ослабления механизмов иммунитета) может стать проблемой не только местного, но и системного уровня. Таким образом, золотым стандартом профилактики заболеваний, ассоциированных с патогенным воздействием микроорганизмов, является непосредственное удаление биопленок с зубов, реставраций или зубных протезов путем регулярной чистки зубов щеткой.

Образование биопленки

В течение нескольких минут после полной очистки поверхности зубов образуется тонкая пленка (pellicle), состоящая из протеинов и гликопротеинов в слюне. Далее образование биопленки (зубного налета) происходит следующим образом:

– Ассоциация (связывание). В результате действия чисто физических сил бактерии свободно связываются с тонкой пленкой.

– Адгезия (склеивание). Отдельные бактерии, обладая специальными молекулами на поверхности (адгезины), прикрепляются к рецепторам на поверхности зуба. Такие бактерии называются «первичными колонизаторами», к ним относятся, например, стрептококки и актиномицины. В последствии к таким бактериям присоединяются другие микроорганизмы.

– Бактериальная пролиферация. Прикрепившиеся бактерии начинают активно размножаться.

– Формирование микроколоний. Со временем бактерии объединяются в микроколонии. Многие стрептококки выделяют защитные полисахариды, которые помогают им укрепиться.

– Образование биопленки. Эти микроколонии становятся частью сложной структуры, называемой биопленкой или «прикрепленным зубным налетом». Внутри такой структуры бактерии получают метаболические преимущества.

– Рост и созревание зубного налета. Зубной налет начинает функционировать как сложная система с ее собственной примитивной «кровеносной системой». По мере роста налета, увеличивается количество анаэробов. Метаболические продукты и составляющие клеточных стенок вызывают реакцию со стороны иммунной системы человека. Благодаря структуре биопленки бактерии внутри нее получают защиту от фагоцитарных клеток и от экзогенных бактерицидных средств.

Факторы, влияющие на формирование микрофлоры

На формирование микрофлоры полости рта влияет множество факторов, благодаря им осуществляется отбор микроорганизмов и поддерживается равновесие между бактериальными популяциями. К подобным факторам относятся:

– состояние слизистой ротовой полости, особенности строения

– температура, pH ротовой полости

– слюноотделение

– состояние зубов

– состав пищи

– гигиена полости рта

– естественная резистентность организма

Микрофлора ротовой полости состоит из разнообразных микроорганизмов. Некоторые из них постоянно присутствуют в полости рта и называются автохтонной микрофлорой, в то время как другие, аллохтонная микрофлора, происходят из других частей тела. Автохтонная микрофлора далее делится на резидентные (постоянные) и транзиторные (временные) виды. Резидентная флора состоит из относительно постоянных видов бактерий для данного биотопа и возраста макроорганизма и быстро восстанавливается после нарушений. Транзиторная флора заселяет полость рта на короткое время и поскольку она состоит не только из непатогенных, но и условно-патогенных микроорганизмов, то может стать причиной заболеваний при нарушении баланса с резидентной флорой. Аллохтонная микрофлора включает микробы, обычно находящиеся в других частях тела, например, в кишечнике, носоглотке.

Роль микрофлоры полости рта

Нормальная микрофлора ротовой полости играет важную роль в здоровье человека:

– Стимулирует развитие лимфоидной ткани.

– Сдерживает размножение патогенных бактерий через конкуренцию за ресурсы, изменение кислотности среды и синтез веществ, способных оказывать повреждающее действие, такие, как например, спирты и перекись водорода. К примеру, Lactococcus lactis, бактерии входящие в состав нормальной микрофлоры, способны вырабатывать низин – бактериоцин, который уменьшает образование опухолей в ротовой полости и увеличивает продолжительность жизни у мышей с опухолями.

– Поддерживает здоровый уровень воспаления в слизистой и помогает иммунной системе реагировать на угрозы, обеспечивая баланс между воспалительными и противовоспалительными процессами.

– Обеспечивает самоочищение ротовой полости

– Обеспечивает организм необходимыми аминокислотами и витаминами, которые выделяются микроорганизмами в процессе метаболизма. Микробиом полости рта также участвует в системном круговороте питательных веществ в связи с метаболизмом нитратов. Почти 25% проглоченных нитратов транспортируется через энтеросаливарный контур в полость рта: здесь микробы полости рта превращают нитрат в нитрит, который попадает в кровоток во время пищеварения и превращается в оксид азота. Оксид азота важен для здоровья сердечно-сосудистой системы, поскольку он оказывает сосудорасширяющее и гипотензивное действие. Таким образом, мы можем наблюдать важность нормальной микрофлоры полости рта в поддержании ее здоровья и также укреплении системного здоровья.

– Стимулирует секрецию слюнных и слизистых желез за счет поступающих продуктов метаболизма микроорганизмов.

Механизмы иммунитета полости рта

Ротовая полость служит воротами как для желудочно-кишечного, так и для дыхательного трактов, состоит из сложных анатомических структур и постоянно подвергается воздействию антигенов из воздуха и пищи. Различные микроорганизмы колонизируют среду, обеспечиваемую этими структурами. Богатое сообщество симбионтных микробов и их метаболитов, непрерывное повреждение тканей в результате пережевывания, антигены из пищи и частицы, находящиеся в воздухе, представляют потенциальную проблему для гомеостаза слизистой оболочки полости рта. Следовательно, слизистая оболочка и присущая слизистой иммунная система необходимы для защиты целостности внутренней среды организма. Связь между эпителием, врожденными и приобретенными механизмами иммунитета имеет фундаментальное значение для быстрого распознавания и эффективного устранения патогенов на поверхности эпителия. Иммунная система слизистых оболочек функционирует в двух направлениях: предотвращение проникновения патогена и защита от чужеродных антигенов, и в то же время состояние иммунологической толерантности по отношению к симбионтным микроорганизмам и различным безвредным веществам, которые контактируют со слизистой оболочкой полости рта.

Ротовая полость является входным воротам для многих микроорганизмов из окружающей среды, поэтому ее защитные функции имеют первостепенное значение. В ротовой полости активно действует сложная система иммунной защиты. Зубы и окружающая их слизистая постоянно омываются слюной, производимой как большими, так и малыми слюнными железами. Слюна представляет собой водянистую жидкость, вырабатываемую слюнными железами и содержащую множество врожденных антимикробных агентов (иммуноглобулины IgA, IgM и IgG, а также антимикробные пептиды гистатины, лизоцим, лактоферрин, пероксидазы, SLPI – секреторный лейкоцитарный ингибитор протеазы). Отмечено, что пациенты с пониженным выделением слюны имеют повышенную восприимчивость к кандидозу полости рта. В области десневой манжеты, охватывающей коронку зуба, вытекает жидкость десневой борозды. Десневая жидкость содержит лейкоциты, sIgA, белки системы комплемента и другие компоненты плазмы крови. Проникая через десну, она заполняет десневую щель и растекается вдоль зубов. При воспалении диффузия десневой жидкости ускоряется.

Местная защита или колонизационная резистентность – это сложная система защиты, развившаяся в результате эволюции, и её основная задача – обеспечивать защиту слизистых оболочек, которые в прямом контакте с внешней средой. Главной функцией этой системы является поддержание постоянства внутренней среды организма. Так, местная иммунная система действует как первая линия защиты от инородных веществ и микроорганизмов.

Местный иммунитет ротовой полости обладает двумя функциями: барьерно-защитная и защитная функция слюны. В свою очередь каждая из них делится на неспецифические и специфические факторы защиты.

Неспецифические иммунные факторы

Неспецифическая защита полости рта представляет собой совокупность механических, химических и физиологических процессов, реализация которых не зависит от распознавания антигенной структуры попадающих микробов.

Неспецифические барьерные факторы:

– слизистая оболочка,

– нормальная микрофлора (колонизационная резистентность),

– лейкоциты,

– десквамация буккального эпителия.

Слизистая оболочка в неповрежденном состоянии является барьером для большинства миробов. Эпителиальные клетки находятся в постоянном контакте с бактериальными продуктами над- и поддесневых биопленок на поверхности зуба, а также с бактериями, прикрепленными к поверхностям слизистых оболочек. Оральные кератиноциты и дендритные клетки слизистой оболочки полости рта посредством Toll-подобных рецепторов различают комменсальные и патогенные микроорганизмы и опосредуют генерацию защитных иммуновоспалительных реакций на потенциально вторгающиеся патогены или опосредуют иммунную толерантность к комменсальным микроорганизмам. Активация Toll-рецепторов является сигналом для эпителиальных клеток к продукции цитокинов, хемокинов и пептидных антибиотиков, в первую очередь ?-дефензинов. В слюне человека и жидкости десневых щелей было идентифицировано более 45 различных антимикробных пептидов. Они вырабатываются слюнными железами и эпителиальными клетками и образуют непрерывный слой на поверхностях слизистой оболочки. Дефензины, кателицидины (LL-37), кальпротектины и гистатины являются основными антимикробными петидами, обнаруживаемыми в полости рта. Их основная функция предотвращение бактериальной, грибковой или вирусной адгезии и инфекции. Кроме того, помимо их противомикробной активности, сообщалось, что антимикробные пептиды участвуют в ряде других важных ролей в тканях хозяина, таких как заживление ран и клеточная пролиферация, хемотаксис для иммунных клеток.

Эпителий постоянно заменяется делением клеток в более глубоких слоях, и обновление в слизистой оболочке происходит быстрее, чем в жевательных областях. Выработка клеток в более глубоких слоях эпителия уравновешивается потерей клеток с поверхности. Происходит быстрое очищение поверхностных клеток, которое действует как защитный механизм, ограничивая колонизацию и инвазию микробов, прилипших к поверхности слизистой оболочки. Таким образом, эпителий полости рта обеспечивает первую линию защиты от разнообразных раздражителей окружающей среды и микробов.

В полости рта присутствует своя уникальная микрофлора, которая играет ключевую роль в естественной защите слизистых оболочек от внешних микробов. Эти нормальные микроорганизмы (бактерии-комменсалы) соперничают с попадающими извне бактериями за пищу, кислород и места адгезии. Липополисахариды, производимые этими эндогенными микроорганизмами, активируют иммунную систему и стимулируют синтез антител. Если же нормальная микрофлора ослабевает, например, из-за приема антибиотиков или глюкокортикоидов, это может способствовать размножению потенциально вредных бактерий и грибов на слизистых оболочках.

Слюна содержит множество антимикробных компонентов, которые защищают от возможной колонизации микроорганизмами и последующей инфекции. К этим компонентам можно отнести пероксидазу, лизоцим, лактоферрин, цистатин и SLPI (секреторный ингибитор протеиназы лейкоцитов). Есть также специфические пептиды, такие как гистатины, кателицидин (LL-37), ?- и ?-дефенсины, которые секретируются слюнными железами и их протоками. Эти пептиды не только предоставляют антимикробную защиту, но также способствуют усилению механизмов как врожденного, так и адаптивного иммунного ответа.