Filadelfia — Ricercatori della University of Pennsylvania School of Dental Medicine, della Adams School of Dentistry e della Gillings School of Global Public Health della University of North Carolina hanno scoperto che una specie batterica chiamata Selenomonas sputigena può avere un ruolo importante nel causare la carie.
Gli scienziati hanno a lungo preso in considerazione un’altra specie batterica, quella che forma la placca e produce acido streptococco mutans, come la causa principale della carie, nota anche come carie dentale. Tuttavia, nello studio, apparso il 22 maggio in Comunicazioni sulla naturai ricercatori della Penn Dental Medicine e dell’UNC lo hanno dimostrato S. sputigena, precedentemente associato solo alle malattie gengivali, può funzionare come partner chiave di S. mutansmigliorando notevolmente il suo potere di creare cavità.
“Questa è stata una scoperta inaspettata che ci offre nuove informazioni sullo sviluppo della carie, evidenzia potenziali obiettivi futuri per la prevenzione della carie e rivela nuovi meccanismi di formazione del biofilm batterico che potrebbero essere rilevanti in altri contesti clinici”, ha affermato il coautore dello studio Hyun (Michel) Koo DDS, PhD, professore presso il Dipartimento di Ortodonzia e Divisioni di Pediatria e Salute Orale Comunitaria e Co-Direttore del Centro per l’Innovazione e l’Odontoiatria di Precisione presso la Penn Dental Medicine.
Gli altri due autori co-senior dello studio erano Kimon Divaris, PhD, DDS, professore alla Adams School of Dentistry dell’UNC, e Di Wu, PhD, professore associato alla Adams School e alla UNC Gillings School of Global Public Health.
“Questo è stato un perfetto esempio di scienza collaborativa che non avrebbe potuto essere realizzato senza l’esperienza complementare di molti gruppi e singoli ricercatori e tirocinanti”, ha affermato Divaris.
La carie è considerata la malattia cronica più comune nei bambini e negli adulti negli Stati Uniti e nel mondo. Nasce quando S. mutans e altri batteri che producono acido non vengono rimossi in modo sufficiente dallo spazzolamento dei denti e da altri metodi di igiene orale e finiscono per formare un biofilm protettivo, o “placca”, sui denti. All’interno della placca, questi batteri consumano gli zuccheri delle bevande o del cibo, convertendoli in acidi. Se la placca viene lasciata in sede troppo a lungo, questi acidi iniziano a erodere lo smalto dei denti colpiti, creando nel tempo la carie.
Gli scienziati in precedenti studi sul contenuto batterico della placca hanno identificato una varietà di altre specie oltre a S. mutans. Questi includono specie di Selenomonas, un gruppo di batteri “anaerobici”, che non richiedono ossigeno, che si trovano più comunemente sotto la gengiva nei casi di malattie gengivali. Ma il nuovo studio è il primo a identificare un ruolo che causa la carie per uno specifico Selenomonas specie.
I ricercatori dell’UNC hanno prelevato campioni di placca dai denti di 300 bambini di età compresa tra 3 e 5 anni, metà dei quali affetti da carie, e, con l’assistenza chiave del laboratorio di Koo, hanno analizzato i campioni utilizzando una serie di test avanzati. I test includevano il sequenziamento dell’attività del gene batterico nei campioni, l’analisi dei percorsi biologici implicati da questa attività batterica e persino l’imaging microscopico diretto. I ricercatori hanno quindi convalidato le loro scoperte su un’ulteriore serie di 116 campioni di placca da 3 a 5 anni.
I dati hanno mostrato che sebbene S. sputigena è solo una delle numerose specie batteriche legate alla carie nella placca S. mutanse non causa la carie da solo, ha una straordinaria capacità di collaborare S. mutans per aumentare il processo di carie.
S. mutans è noto che usa lo zucchero disponibile per costruire costruzioni appiccicose chiamate glucani che fanno parte dell’ambiente protettivo della placca. Lo hanno osservato i ricercatori S. sputigena, che possiede piccole appendici che gli consentono di muoversi sulle superfici, può rimanere intrappolato da questi glucani. Una volta intrappolato, S. sputigena prolifera rapidamente, utilizzando le proprie cellule per creare “sovrastrutture” a forma di nido d’ape che incapsulano e proteggono S. mutans. Il risultato di questa collaborazione inaspettata, come hanno dimostrato i ricercatori utilizzando modelli animali, è una produzione di acido notevolmente aumentata e concentrata, che peggiora significativamente la gravità della carie.
I risultati, ha detto Koo, mostrano un’interazione microbica più complessa di quanto si pensasse e forniscono una migliore comprensione di come si sviluppano le carie infantili, una comprensione che potrebbe portare a modi migliori per prevenire le carie.
“Interrompere queste protezioni S. sputigena sovrastrutture che utilizzano enzimi specifici o metodi più precisi ed efficaci di spazzolamento dei denti potrebbero essere un approccio”, ha detto Koo.
I ricercatori hanno ora in programma di studiare più in dettaglio come questo batterio mobile anaerobico finisca nell’ambiente aerobico della superficie del dente.
“Questo fenomeno in cui un batterio proveniente da un tipo di ambiente si sposta in un nuovo ambiente e interagisce con i batteri che vi abitano, costruendo queste straordinarie sovrastrutture, dovrebbe essere di grande interesse per i microbiologi”, ha affermato Koo.
“Selenomonas sputigena agisce come un patobionte che media la struttura spaziale e la virulenza del biofilm nella carie della prima infanzia” è stato coautore di Hunyong Cho, Zhi Ren, Kimon Divaris, Jeffrey Roach, Bridget Lin, Chuwen Liu, M. Andrea Azcarate-Peril, Miguel Simancas-Pallares, Poojan Shrestha, Alena Orlenko, Jeannie Ginnis, Kari North, Andrea Ferreira Zandona, Apoena Aguiar Ribeiro, Di Wu e Hyun “Michel” Koo.
Il lavoro è stato finanziato in parte dal National Institutes of Health (U01DE025046, R01DE025220, R03DE028983).
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