Bakterie nieustannie ewoluują, aby przetrwać, co jest świetne dla nich, a mniej świetne dla każdego, kto kiedykolwiek potrzebował antybiotyków. Jedną z głównych konsekwencji tej nieustannej adaptacji jest to, że wiele szkodliwych drobnoustrojów staje się odpornych na antybiotyki i środki dezynfekujące, stwarzając poważne wyzwania dla medycyny i zdrowia publicznego. Ale nie wszystkie bakterie są niebezpieczne. W rzeczywistości wiele z nich jest niezbędnych do utrzymania zdrowia ludzkiego organizmu, dlatego naukowcy zastanawiają się teraz, czy możliwe jest wpływanie na zachowanie bakterii zamiast po prostu próbować je całkowicie zniszczyć. Rewolucyjny pomysł, wiemy.

Wewnątrz ludzkich ust bakterie komunikują się niemal bez przerwy – żyje tam około 700 gatunków bakterii, a wiele z nich wymienia się chemicznymi wiadomościami w procesie zwanym quorum sensing. Niektóre z tych drobnoustrojów komunikują się za pomocą cząsteczek sygnałowych znanych jako N-acylowe homoserynowe laktony (AHL), które brzmią jak coś, co chemik nazwał na cześć zapomnianego greckiego boga. Naukowcy z College of Biological Sciences i School of Dentistry postanowili zbadać, jak te bakteryjne sygnały kształtują mikrobiom jamy ustnej i czy przerwanie tych sygnałów może pomóc zapobiec szkodliwemu gromadzeniu się płytki nazębnej, jednocześnie zachowując zdrowe bakterie. Ich odkrycia, opublikowane w npj Biofilms and Microbiomes, mogą ostatecznie wpłynąć na leczenie wykraczające daleko poza stomatologię.

Zespół badawczy odkrył kilka ważnych wzorców interakcji bakterii w jamie ustnej. „Płytka nazębna rozwija się sekwencyjnie, podobnie jak ekosystem leśny” – powiedział Mikael Elias, profesor nadzwyczajny w College of Biological Sciences i główny autor badania. „Gatunki pionierskie, takie jak Streptococcus i Actinomyces, są pierwszymi osadnikami w prostych społecznościach – są na ogół nieszkodliwe i związane z dobrym zdrowiem jamy ustnej. Coraz bardziej zróżnicowane późne kolonizatory obejmują bakterie „czerwonego kompleksu”, takie jak Porphyromonas gingivalis, które są silnie powiązane z chorobą przyzębia. Zakłócając chemiczne sygnały, których bakterie używają do komunikacji, można manipulować społecznością płytki nazębnej, aby pozostała lub powróciła do stanu związanego ze zdrowiem”.

Naukowcy odkryli również, że tlen odgrywa zaskakująco ważną rolę w określaniu, jak te bakteryjne wiadomości wpływają na wzrost płytki nazębnej. „Szczególnie uderzające jest to, jak dostępność tlenu zmienia wszystko” – powiedział główny autor Rakesh Sikdar. „Kiedy zablokowaliśmy sygnalizację AHL w warunkach tlenowych, zaobserwowaliśmy więcej bakterii związanych ze zdrowiem. Ale kiedy dodaliśmy AHL w warunkach beztlenowych, promowaliśmy wzrost późnych kolonizatorów związanych z chorobą. Quorum sensing może odgrywać bardzo różne role powyżej i poniżej linii dziąseł, co ma poważne implikacje dla sposobu leczenia chorób przyzębia”. To odkrycie sugeruje, że komunikacja bakteryjna działa inaczej w zależności od tego, gdzie bakterie żyją w jamie ustnej, co jest świetnym przypomnieniem, że lokalizacja ma znaczenie nawet dla drobnoustrojów.

Następna faza badań zbada, jak sygnalizacja bakteryjna różni się w różnych obszarach jamy ustnej i u osób z różnymi stadiami choroby przyzębia. „Zrozumienie, jak społeczności bakteryjne komunikują się i organizują, może ostatecznie dać nam nowe narzędzia do zapobiegania chorobom przyzębia – nie poprzez wypowiedzenie wojny wszystkim bakteriom jamy ustnej, ale poprzez strategiczne utrzymanie zdrowej równowagi mikrobiologicznej” – powiedział Elias. Naukowcy wierzą, że ta strategia może ostatecznie zostać rozszerzona poza zdrowie jamy ustnej. Zaburzenia równowagi mikrobiomu, znane jako dysbioza, zostały powiązane z wieloma chorobami w całym organizmie, w tym z niektórymi nowotworami. Naukowcy mają nadzieję, że te odkrycia mogą pomóc położyć podwaliny pod przyszłe terapie, które kierują społecznościami drobnoustrojów w stronę zdrowszych stanów, zamiast całkowicie eliminować bakterie. Badania zostały sfinansowane przez National Institutes of Health.