YakindoğU ÜNİversitesi DİŞhekiMLİĞİ faküLtesi periodontoloji anabiLİm dali prof. Dr. Atilla berberoğLU periodontal hastaliklarin mikrobiyolojiSİ



Yüklə 227,73 Kb.
səhifə2/3
tarix17.09.2017
ölçüsü227,73 Kb.
1   2   3

Bakteriye Bağlı Faktörler

Ağız boşluğunda farklı bölgelerde bakteri toplulukları oluşur. Bu bakterilerin o bölgedeki savunma faktörleriyle baş edebilecek özelliklere sahip olması gerekir. Bunlardan birincisi yüzeye yapışıp tutunma, ikincisi de üreme yetenekleridir.



İlk Yapışma ve Bakteri Ataçmanı. Aslında bakterilerin diş yüzeyine yapışma mekanizmaları çok karmaşık ve değişik aşamalardan geçen bir süreçtir. Mikroorganizmalar dört aşamalı bir süreçte yüzeylere yapışır. Benzer ilkeler deniz boru hatları, kardiyo vasküler protezler ve uçak kanatlarında da geçerlidir. Quirynen ve Bollen’in (1995) hazırlamış olduğu şemada sert yüzeyde plak oluşumunun aşamaları gösterilmektedir.

1. Aşama. Yüzeye taşınması. İlk aşama bakterinin dış yüzeyine erişimidir. Rastgele olabilir örneğin; brown hareketiyle (ortalama 40 μm/saat hızla yer değiştirme), aktif bakteriyel hareket aracılığıyla, mikroorganizmaların sıvı akımı içerisinde sedimante olmalarıyla ve kemotaktik aktivite ile gerçekleşebilir.

2. Aşama. İlk Yapışma. İkinci aşama mikroorganizmanın yüzeye geçici yapışmasıdır. Bakteri hücresi ve konak yüzeyi arasında belirli bir mesafede (50nm) zayıf elektrik yükleri, van der Waals yüzey gerilim kuvvetleri ilk temas gerçekleşir


Bakterilerin Yüzeye Yapışmasındaki İntraoral Çeşitlilik

Fiziksel ve morfolojik kriterler temelinde ağız boşluğu aşağıda gösterildiği gibi beş esas ekosisteme bölünür.

1- İntraoral, supra gingival, sert yüzeyler( diş, implant, restorasyonlar ve protezler)

2- Periodontal/peri-implant cep, DOS, sement ya da implant yüzeyi ve cep epiteli)

3- Yanak, palatina ve ağız tabanının epiteli.

4- Dil dorsumu

5- Tonsillalar( bademcik)
3. Aşama. Ataşman. İlk yapışmadan sonra, yüzey ve bakteri arasında spesifik etkileşimlerle (kovalent7 iyonik veya hidrojen bağ) sabit ataçman oluşur.

4. Aşama. Yüzeyde kolonizasyon ve biyofilm oluşumu.

Bakteriyel kolonizasyonun başlayabilmesi için bakterilerin öncelikle epitel üzerine yapışıp bir yer edinmeleri gerekir. İnsanlarda bu yapışma oranı kişiden kişiye ve epitelden epitele değişiklikler gösterir. Bakterilerin farklı epitellere yapışma hızı hastanın o enfeksiyona karşı hassasiyetini belirler. Örneğin kadınlarda idrar yolunu döşeyen epitele E.Coli yapışma hızı diğer bölgelerdeki epitele yapışma hızına oranla beş kat fazla olduğundan idrar yolu enfeksiyonuna eğilim de aynı oranda yüksektir. Aynı eğilim P gingivalis ve P intermedianın gingival epitele yapışma hızında da gözlenmiştir. Neyse ki intraoral epitelin yüksek turnover hızı burada kalıcı bir kolonizasyona izin vermez.

Bakteri Yüzeyinin Özellikleri

Bakterilerin çoğu glikokaliks olarak adlandırılan hidrofilik özellikte bir matriksle çevrilidir. Bazı bakterilerde glikokaliks, düzenli sıralanmış çomak şeklinde glikoprotein uzantılarından oluşur. Çoğu bakteride ise polisakkarit liflerinin oluşturduğu bir matriks bulunmaktadır. Glikokaliks karbonhidratlardan oluşabilen heteropolisakkarid bir yapıdır, bakteri hücresinden ayrılıp çevreye geçebilir. Bazı bakteriler de ayrıca sakkarozdan ekstrasellüler polisakkaridler (suda eriyen ve erimeyen glukanlar) yapar. Bu bakterilerin glikosiltransferaz enzimleri vardır. Bazı bakterilerin glikokaliks dışına uzanan pilusları ya da fimbriaları da bulunur. Fimbriaların boyları 0.2-20 μl ve enleri 3-14 μl arasında değişir. Fimbrialar ince saç teli gibi uzantılardır; kirpiklere (flagel) benzemez ve hareketle ilgileri yoktur. Fibriaların uçları sivridir ve bakteri hücresinin tüm yüzeylerinde bulunabilir veya yan ya ve uç tarafında püskül şeklinde görülebili, yapışmayı sağlarlar. Bakteri yüzeyinde bulunup, yapışmada rol alan yapılara 'adezin' denir. Adezinler, bakterilerin fimbriaları üzerinde bulunur. Başlıca adezinler; gram negatif bakterilerde fimbrialar ya da dış membran proteinleri, gram pozitifler için fimbrialar ya da hücre duvarına bağlı çıkıntılı yüzey proteinleridir. Bakteri hücresinin yüzey üzerinde yapışacağı reseptörler 'ligand' olarak adlandırılır. Yapışma adezin-ligand etkileşimi ile olur. Bir bakteri hücresinde çeşitli adezinler bulunduğu gibi yapışacağı yüzey üzerinde de çeşitli ligandlar bulunur.



Yapışma Mekanizmaları

iki çeşittir. 1-Nonspesifik etkileşimler: Elektrostatik kuvvetler, van der Waals kuvvetleri ve Hidrofilik bağlar; 2- Spesifik etkileşimler: Adezin-ligand ilişkisi.



Nonspesifik Etkileşimler
Elektrostatik Kuvvetler

Bakteri hücresi, diş yüzeyleri ve mukoza yüzeyleri tüm canlı yüzeyler gibi negatif elektrik yüklüdür. Bu nedenle birbirlerini iterler.



Van der Waals kuvvetler (Elektrodinamik Kuvvetler)

Bunlar çekici kuvvetlerdir. İtici elektrostatik kuvvetlerden daha uzun bir aralıkta (<50nm) etkilidir. İtici ve çekici kuvvetler ile bakteri yüzeyden 10-20 nm uzaklıkta durur. Bu aralıkta, kalsiyum (Ca2+) gibi katyonlar köprü oluştururlar. Bakterilerin glikokaliks tabakası, fimbriaları, ekstraselüler polisakkaridler sayesinde aralık daralabilir.



Hidrofobik Bağlar

Hidrofobik ilişki, moleküller arasındaki yapısal uyuma dayanır. Ağız bakterilerinin birçoğu hidrofobik yüzey özelliklerine sahiptir. Hücre duvarındaki lipoteikoik asit (LTA), hidrofobik adezindir. Bunlar epitel hücre yüzeyi üzerindeki lipofilik reseptörlere bağlanır. Lipoteikoik asit, gram pozitif bakterilerin hücre duvarındaki başlıca teikoik ya da uronik asit yapılarından birisidir (uronik asitler=teikoik asit, teikouronik asit ve lipoteikoik asit). Özellikle memeli dokularına, eritrositlere, diş yüzeylerine ve diğer pozitif yüklü yüzeylere bağlanırlar. Teikoik asitler aynı zamanda gram pozitif hücre yüzeyinin başlıca antijenik yapılarıdır. S.sanguinis çok miktarda LTA içerir; ancak LTA'i olmayan Streptococcus mitis de diş yüzeylerine ve özellikle yanak epiteline yapışır. LTA'i olan mutans streptokokları, S.sanguinis kadar iyi yapışmaz. Teikoik aside karşı özel antikorlar da yapışmayı önlemez. Bu nedenle LTA'nın yapışmadaki rolü kuşkuludur.

LTA, gliserofosfatın (gliserol-PO 4) hidrolifik linear poIimeri ve uzun bir hidrofobik alan sağlayan yağ asitlerinin nonpolar kuyruğundan oluşur. Amfipatik bir moleküldür. Bir ucu sitoplazma membranı ile ilişkili olup hidrofobik olan lipid ucudur. Diğer ucu gliserol fosfat birimlerinin yinelemesinden oluşan hidrofilik linear polimerlerdir. Bu uç nedeniyle LTA negatif yüklüdür.

Spesifik Etkileşimler
Adezin - Ligand ilişkisi

Bakteri hücresinin yüzeyindeki lektin benzeri yapılar olan adezinlerin kimyasal bağlarla konak yüzeyi üzerindeki ligand olarak adlandırılan reseptörlere bağlanmasıyla gerçekleşir. Sterokimyasal8 bir etkileşimdir. Adezyon, protein-karbonhidrat ve protein-protein etkileşimi ile olur. Ağızdaki birçok bakteri dokuya özel bağlanma (tropizm) gösterir. Düşük ve yüksek özgüllükte adezin-ligand ilişkisi vardır. Bu konuda en uygun değerlendirme adezin genlerinin tanımlanması ve hem adezin hem reseptörlerin aminoasit sıralarının saptanması ile yapılır. Adezinler, onların tükürük reseptörleri ligandlar ve diğer bakteriler arasındaki etkileşimlerin özgüllük mekanizmalarının anlaşılması, yapışmayı önleyecek özel kemoterapötik moleküllerin geliştirilmesine yarayacaktır. Bakterilerin yapışmasında söz konusu etkileşimlerin tümü birlikte iş görür.



Ağız Mikroflorası

Ağız mikroflorası ile ilgili bilgiler, geçmiş yüz yıl boyunca kültüre dayalı çalışmalardan elde edilmiştir. Ancak kültür çalışmaları ile karmaşık mikrop topluluklarının tümünü çözümlemek mümkün olmamıştır. Ağız boşluğundaki bakterilerin %40-50'si kültüre edilebilmiştir.

Ağız florasının dengesini kolonizasyon direnci sağlar. Dengenin bozulması sonucu ekolojik kayma meydana gelir. Ağız-diş hastalıklarının çoğu bu kaymadan kaynaklanır. Bu bölgede normalden farklı bakterilerin bulunması, Gr (+)/Gr (-) oranının negatifler lehine değişmesi, özel türlerin artması, bakterilerin virülans faktörlerini değiştirmesi, yaş, çevresel etkenler ve genetik duyarlılığa bağlı olarak konak yanıtında ortaya çıkan değişiklikler ağız mikroflorasının sağlıklı durumdan hastalıklı duruma geçmesine yol açabilir. Yine de bakterilerin kommensal halden patojen hale dönüşmesini tetikleyen etkenler halen tam olarak açıklığa kavuşturulamamıştır.

Son 15 yılda moleküler biyoloji teknolojisindeki hızlı ilerleme sayesinde bakterilerin saptanması, tanımlanması ve tiplendirilmesinde kültüre ilaveten moleküler yöntemler de kullanılmaya başlanmıştır. Moleküler yöntemlerle tüm ağız boşluğunda bulunan yaklaşık 1010 bakterinin 700’den fazla filotip üyesi olduğu saptanmıştır. Bunların 400 kadarı subgingival örneklerden, geri kalan 300'ü dil, ağız mukoza, çürük lezyonları ve endodontik enfeksiyonlar gibi diğer bölgelerden elde edilmişlerdir. Henüz kültüre edilememiş filotiplerden bazılarının 'beklenmedik' bir şekilde metanojenik arkaeler9 olduğu saptanmıştır. Herhangi bir kişinin bu 700 türün yaklaşık 100-200'üne sahip olduğu düşünülmektedir.

1993'de Nobel Ödülü alan polimeraz zincir reaksiyonun (PCR) keşfi ve 1995'de ilk tam bakteriyel genom sekansının (Haemophilus influenzae) yayımlanmasının ardından günümüzde 16 ağız bakterisinin genomu sekansIanmıştır.

Bakteri taksonomisi (bakterilerin sınıflandırılması, adlandırılması ve tanımlandırılması) bakterilerin evrime dayanan (filogenetik10) ilişkisini gösteren 16Sr (ribozomal) RNA'nın nükleotid sekansı kullanılarak yapılmaktadır. 16SrRNA molekülü tüm canlılarda var olan stabil bir moleküldür. 16SrRNA nükleotid dizisi sabit, değişebilir ve çok değişebilir bölgelere sahiptir. Bu molekül moleküler kronometre olarak kullanılıp filogenetik sınıflandırma ile evrimsel ortaya çıkış saptanır ve filogenetik ağaç (soyağacı) oluşturulur. Yaşamın evrensel soyağacı; arkaeler, bakteriler ve ökaryotlar11 olarak üç alem (domain)'den oluşur. Taksonomide temel olan kademe (takson), türdür (species). Yukarıya doğru hiyerarşik olarak her tür(species) bir cins (genus), aile (family), takım (order), sınıf (classis), şube (phylum), bölüm (division) ve alem (domain)'e aittir. Tür, tip (referans) suş dahil belli bir fenotipik benzerlikteki, %70 DNA-DNA hibridizasyon ilişkisi ve %97 16SrRNA gen sekans eşliği olan bir grup suştan oluşur.



Filotip terimi, genellikle karşılaştırmalı 16SrRNA sekans analizi ile tanımlanan bir bakterinin filogenetik pozisyonunu ifade eder. Filotipler, tür düzeyine eşit değildir; genellikle birbirine en yakın cinslere göre belirlenirler. Filotip, tam sekans karşılaştırmasında %2 fark gösteren klon sekanslarının bir kümesi olarak tanımlanır ve kümenin diğer üyelerine de en azından %99 benzer olması gerekir.

Dental Plağın Yapısı ve Bileşimi

Dental plak; klinik olarak esnek, grimsi-sarı renkte, intraoral sert yüzeylere güçlü bir şekilde tutunan bir madde olarak tanımlanır. Bu sert yüzeylere hareketli ve sabit restorasyonlar da dahildir. Plağı tükürük glikoproteinlerinin oluşturduğu matriks üzerine biriken bakteriler oluşturur. Bir gram plak yaklaşık olarak 10¹¹ (yüz milyar) bakteri içerir. Dental plakta beş yüzden fazla mikroorganizma çeşidi bulunur.

Dental plak dişteki yerleşimine göre supragingival ve subgingival olarak adlandırılır.

1- Supragingival plak gingival marjinin üstündeki plaktır. Gingival marjinin hizasındaki plağa ise marjinal plak adı verilir.

2- Subgingival plak ise gingival marjinin altında cep içerisinde bulunur.

Supragingival plakta bakterileri türleri üst üste yığılmış katmanlar şeklinde birikir. Gram pozitif koklar baskın olmakla birlikte gram negatifler ve spiroketler de bulunur. Subgingival plak cep içerisinde kan kaynaklı DOS ve redoks potansiyeli düşük anaerob ortamda oluştuğundan içeriği subgingival plaktakinden farklıdır.



Ultrastruktürel Düzeyde Plak Oluşumu

Plak oluşumu sürecini üç ana aşamada değerlendirmek mümkündür: (1) dış yüzeyinde pelikıl oluşumu. (2) ilk yapışma ve bakterilerin ataçmanı, (3) kolonizasyonu ve plağın olgunlaşması.



Pelikıl Oluşumu

Ağız boşluğunun (hem sert hem de yumuşak dokuları) tüm yüzeyleri pelikıl (plak gelişiminin ilk aşaması) ile kaplanmıştır. Dişin polisajla tam olarak temizlenmesinin hemen ardından, nano saniyelik bir süreçte üzeri ince, tükürük kökenli pelikıl tabakasıyla kaplanır. Bu tabaka glikoproteinler (musin), prolince ve histince zengin proteinler, fosfoproteinler, enzimler (örneğin, α-amilaz) ve bakteriler için yapıştırıcı işlev gören diğer moleküllerden oluşur. Aside dirençli ve asitte çözünebilen iki katmanı vardır, asit bileşimi tükürükten farklıdır. Oluşum mekanizmasında elektrostatik, van der Waals ve hidrofobik kuvvetler rol oynar. Kısa bir süre içerisinde de üzerinde bakteriyel koloniler oluşmaya başlar. Pelikıl sadece diş yüzeylerinde değil ortodontik aparey, dolgu, protez ve mukoza üzerine de birikir.



Kolonizasyon ve Plak Maturasyonu

Birbirine sıkı bir şekilde bağlı mikroorganizmalar kümesi büyümeye başlar. Yeni oluşmuş bu kümeler birbirleriyle birleşip mikrokolonileri ve daha sonra biyofilmi oluşturmaktadırlar. Bu aşamada yeni mekanizmalar devreye girer ve bakteriler arası iç bağlantılar oluşur. Ağız içinde en az 18 tür arasında koagregasyon (genetik olarak plaktaki hücre tiplerinin birbirlerini belirli bir uyum içerisinde tanıması) oluşabilir. Aslında, tüm ağız bakterileri hücrelerarası etkileşimde bulunan yüzey moleküllerine sahip bulunmaktadırlar. Bu süreç; öncelikle bakteriyel hücre yüzeylerinin üstünde bulunan protein ve karbonhidrat moleküllerinin oldukça spesifik sterokimyasal (atomların dizilişi) etkileşimi yoluyla ortaya çıkar, ayrıca daha az spesifik olan, hidrofobik, elektrostatik ve van der Waals kaynaklı etkileşimler de bulunmaktadır.



Biyofilm

Doğada bulunan mikroorganizmaların, tıbbi aletler, diş minesi, kalp kapakçığı, akciğer ve orta kulak gibi canlı ve ölü yüzeylere yapışarak ve orada büyüyerek yaşadığı bilinmektedir. Yapışarak büyüyen hücrelerin oluşturduğu bu tabakaya biyofilm denir. Biyofilm, mikroorganizmaların bir yüzeye bağlanarak büyümeleri ve matriks oluşumu için hücre dışı polimer üretmeleri sonucunda oluşur. Etrafı primer polisakkarit madde ile çevrilidir. Üç boyutlu perspektiften bakıldığında biyofilmin; kendisini oluşturan mikroorganizmalar ve yüzeyinde düzensiz bir şekilde dağılmış polisakkarit yapısında bir matriksten ibaret olduğu görülür. Mikroskobik olarak incelendiğinde, arasından kanalların geçtiği mercan resiflerindekilere benzer piramit veya mantar şeklindeki bir oluşum görünümündedir. İlgili organizmaların anti-bakteriyel ajanlara karşı direncinin artması ve tıbbi aletlere yapışarak hastalarda enfeksiyon oluşturması gibi nedenlerle, toplum sağlığı için birçok ciddi sorun yaratır ama tüm biyofilmler zararlı değildir, bazıları vücudumuzun normal florasında bulunur ve bazıları ise vücudun vitamin üretmesine yardımcı olur.

Genel olarak biyofilmler organize bir yapıya sahiptir. Daha yoğun olan alt plak katmanlarında polisakkarit ağının oluşturduğu boşluklarda mikroplar diğer organik ve organik olmayan maddeler ile iç içedir. Alt tabakanın üstünde, daha zayıf bir tabaka bulunmaktadır, bu tabakanın görünümü çok sık değişir, kendisini saran orta dış tabakaya kadar uzanabilir.

Biyofilme yakın olan tabaka hareketli ve akışkandır. Altındaki tabaka ise daha durağandır. Besin bileşenleri moleküler difüzyon ile bu sıvıya nüfuz eder. Dental biyofilminin yapısı heterojendir, mikroorganizma kitlelerinin aralarında kanalcıklar oluşmuştur. İlkel bir dolaşım sistemi diyebileceğimiz bu kanalcıklardan besinler kan dolaşımında olduğu gibi hareket ederek ve difüzyon yoluyla bakterilerilere ulaşır. Bakteriler tarafından biyofilm içinde üretilen maddeler korunur ve konsantre halde kalırlar, bundan dolayı farklı bakteriler arasındaki metabolik etkileşimler tetiklenir.

Ağsı boşluk içindeki organik bileşenler; polisakkarit, protein, glikoprotein ve lipit yapısında maddelerdir. Muhtemelen DOS kaynaklı albümin ve tükürük kaynaklı glikoproteinler de plakta bulunur.

Az miktarda bulunan diğer minerallerin yanı sıra; sodyum, potasyum ve flor ile birlikte, kalsiyum ve fosfat plakta en fazla işlev gören inorganik bileşenleridir ve bunların esas kaynakları tükürüktür. İçindeki mineral oranı yükselince, plak kütlesi taşlaşmaya başlar. Bu tür sert eklentilere genellikle tükürük kanallarına yakın yerlerde (Örneğin; alt çene anterior dişlerin linguali, üst azıların vestibülü) rastlanır. Subgingival plaktaki inorganik yapıların kaynağı da DOS’dır. Plaktaki flor; diş macunları, gargaralar ve florlu içme suları gibi dış kaynaklardan gelir.




Diş biyofilmi üç evrede oluşur

Birinci evre; planktonik gr + kokların-streptokok türlerinin pelikıla yapışma evresidir.

İkinci evre; tek hücrelerin üremesi ve ekstrasellüler polisakkarid yapımı ile mikrokoloni oluşumu evresidir. Bu evrede erken kolonize olanlar sayıca artar ve yüzeye yayılır. Birbirleriyle otoaggregasyon ve diğer planktonik hücreler ya da komşu hücrelerle koaggregasyon başlar. Topluluklar bir mikrokoloni şeklini alır-birincil ardıllık. Mikroçevre aerap/kapnofil'den fakültatif anaeroba değişir. Fusobacterium türleri ile çapraz bağlanmalar gerçekleşir-ikincil ardıllık. Mikroçevre fakültatiften anaeroba değişir. Farklı tür bakteriler arasındaki ilginç etkileşimler mısır koçanı ve test tüp fırçası oluşumları ile sonuçlanır (ortada filamentöz bir bakteri buna uzunluğu test tüpü fırçasında olduğu gibi yapışan çok sayıda farklı bakteri türünün oluşturduğu yapılar).

Üçüncü evre; daha çok gram negatif türlerin, spiroketlerin ve hareketli bakterilerin katıldığı, biyofilmin olgunlaştığı evredir. Diş plak biyofilmi bu evrede periodontitisin etiyolojisinde başlıca etkendir.


Sağlıklı kişilerde 2 saatlik biyofilmde ortama Actinomyces türleri hakimdir. Altı saat sonra ise S.oralis ve S.mitis üstünlüğü ele geçirirler. Geç kolonize olan türler arasında A.actinomycetemcomitans, P.intermedia, Eubacterium türleri, Treponema türleri ve P.gingivalis vardır. F nucleatum erken ve geç kolonize olanlar arasında köprü görevi görür. Biyofilm olgunlaştıkça geç kolonize olanların sayısı artar.

Subgingival plağın supragingival plağın dişeti oluğuna yayılmasıyla oluştuğu düşünülmektedir. Bunu


destekleyen bir bulgu küretaj ve kök yüzeyi düzleştirme işlemleriyle supragingival plak kontrolünün subgingival mikrofloradaki gram negatif anaerop bakteri sayısını azaltmasıdır.


Yapışık zonda; sarı, mavi, yeşil ve mor, yapışık olmayan zonda; turuncu ve cep epiteline komşu tarafta; kırmızı bakteri birliktelikleri bulunur.
Socransky ve arkadaşları hem periodontal olarak sağlıklı hem kronik periodontltisli 185 kişiden aldıkları 13.000den fazla subgingival plak örnekleri üzerinde yaptıkları mikrobiyolojik inceleme sonucunda beş özel tür bakteri birlikteliği (kombinasyonları) tespit edip bunları renk kodları ile adlandırmışlardır. Böylece subgingival mikrofloranın karmaşık bakteri türleri basitleştirilerek tanımlanmıştır. Farklı birlikteliklerin subgingival diş plağındaki yerleri immüno-histokimyasal yöntemlerle belirlenmiştir. Yapışık zonda sırasıyla mavi, sarı, yeşil ve mor birliktelikler, yapışık olmayan zonda turuncu ve cep epiteliyle ilişkili zonda kırmızı bakterileri birlikteliktelikleri bulunur. Mavi birliktelik yani Actinomyces türleri sağlıkla ilişkilidir. Sarı (Streptococcus türleri), yeşil (Capnocytophaga türleri) ve mor (Veillonella) birliktelikleri cep derinliğinin artması ya da dişeti kanamasıyla ilişkili değildir. Hastalık durumuyla ilgili türler kırmızı (P.gingivalis, T.forsythia, T.denticola) ve turuncu (Fusobacterium türleri, Prevotella türleri, c.rectus) birlikteliklerdir.

İltihaplı bölgelere yakın yerlerde turuncu ve kırmızı birliktelik üyelerinin arttığı görülmüştür. Bu gözleme göre periodontal cep derinliğinde ve lokal inflamasyondaki azalma, supragingival biyofilmdeki turuncu ve kırmızı birliktelik üyelerini azaltacaktır.



Biyofilmde Bakteriler Arası iletişim

Biyofilm oluşumunda bakteri türlerinin birbirinin peşisıra ardışık katılımı bakterilerin tür içi (intra-species) ve türler arası (inter-species) iletişimi ile gerçekleşir. Bakteriler arası iletişim iki yolla olabilir. Birisi 35 yılı aşkın süredir üzerinde çok sayıda araştırma yapılmış fiziksel iletişim koagregasyon; diğeri yeni araştırılmakta olan kimyasal sinyaller yoluyla quorum sensing'dir.

Koagregasyon

Ağız bakterilerinin en önemli özelliği birbirleriyle koagregasyon yoluyla etkileşebilmeleridir. Bu, fiziksel bir iletişim yoludur. Koagregasyon, genetik olarak birbirine eş hücreler arasında hücre-hücre etkileşimi olan otoaggregasyondan ve konak antikorlarıyla oluşan agglutinasyondan farklıdır. Koagregasyon, genetik olarak farklı bakterilerin özel moleküller aracılığıyla birbirlerine yapışması olayıdır. Koagregasyon çiftinin birisi reseptör, genellikle polisakkarit (karbonhidrat) ve diğeri tamamlayıcı adezin (protein) taşır. Bakteri hücrelerinin bu şekilde fiziksel etkileşimi ilk kez 1970 yılında bakteri plağında tespit edilmiştir. Daha sonra çok sayıdaki çalışma ile koagregasyonun biyofilmin temelini oluşturduğu gösterilmiştir. Ağız bakterinin binden fazla suşu koagregasyon yapabilir.

Koagregasyon etkileşimleri biyofilm gelişmesine iki yolla katkıda bulunur. Birinci yol sıvıdaki planktonik tek tek bakteri hücrelerinin gelişen biyofilmdeki genetik olarak farklı hücreleri tanıması ve yapışmasıdır. İkinci yol; geç kolonize olanların önce bir koagreasyon yaptıktan sonra gelişen biyofilme adezyonudur. Her iki durumda da planktonik bakteri hücreleri biyofilmdeki hücrelere özel olarak yapışır; buna koadezyon denir. Koadezyon, bir yüzey üzerinde oluşan koagregasyondur.

Biyofilm oluşumu ardışık katılım, karşılıklı yarar (mutuallik) ilişkisine dayanır. Mutualizm, başarılı kolonizasyonun en önemli olayıdır. Örneğin deneysel olarak A.naeslundii tükürükte tek başına üreyemediği halde S.oralis ile birlikte koagregasyon yaparak biyofilm oluşturabilmiştir.

Erken (birincil) kolonize olanlar birbirleriyle koagregasyon yaparlarken, genellikle geç (ikincil) kolonize olanlarla yapmazlar. Bununla birlikte, geç kolonize olanlardan önemli bir periodontal patojen P.gingivalis, erken kolonize olan S.gordonii ile koagregasyon yapabilir. S.gordonii, F.nueleatum ile koagregasyon yapar; geç kolonize olan A. actinomycetemcomitans ile yapmaz. Geç kolonize olanlar da F.nueleatum ile koagregasyon yaparlar ama birbirleriyle yapmazlar. F.nueleatum erken ve geç kolonize olanlar arasında 'köprü bakterisi' olarak iş görür. Geç kolonize olan birçok bakteri F.nueleatum yoksa diş plağına katılamaz ve anaerop olanlar da örneğin P.gingivalis, F.nueleatum ile koagreasyon yapmadıkça planktonik durumda yaşayamaz. Koagregasyon bazı klinik durumlara da açıklık getirebilir. Örneğin; P.gingivalis'in S.mutans'a değil de S.gordonii'ye yapışması S.mutans'ın etken olduğu diş çürüğü ile erişkin periodontitisinin birlikte görülmemesini kısmen açıklayabilir.

Ortak eş üzerinde çeşitli hücre tiplerinin tanıdığı aynı adezin ya da reseptör varsa koagregasyon yarışması olur. Örneğin Actinomyces ve Prevotella'nın Streptococcus üzerinde aynı reseptörü tanımaları, koagregasyon için yarışmalarına neden olur.



Quorum Sensing (Çoğunluğu Algılama) (QS)

Bakterilerin birbirleri ile iletişim kurabildiklerinin keşfedilmesi yaşadığımız dünyada yer alan ‘basit ve tek hücreli’ organizmalarla ilgili genel görüşlerimizi de değiştirmiştir. Bu küçük canlılar birbirleriyle besiyeri ortamına salgıladıları sinyal molekülleri yoluyla iletişim kurarlar. Mikroorganizmalar, bu sinyal moleküllerini bulundukları ortama salgılamakla kalmaz aynı zamanda populasyonda bulunan sinyal moleküllerinin miktarını (konsantrasyonunu) da algılayabilirler. Bu iletişim sürecinde, “otoindükleyici [autoinducer, (AI)]” denilen sinyal moleküllerini sırasıyla salgılar, algılar ve bu moleküllere karşı bir yanıt verirler. Sözcük anlamı ; 'Quorum' (yeter sayı, gerekli çoğunluk) sense (hissetmek, algılamak). QS, bir bakteri populasyonunda gen ekspresyonunun, bütün bir popülasyonun gen ekspresyonu dikkate alınarak koordineli bir şekilde gerçekleşmesini ve kontrol edilmesini sağlayan bir iletişim mekanizmasıdır. QS mekanizması, prokaryot ve ökaryot kavramları arasındaki farkın karıştırılmasına neden olmaktadır. Çünkü bu mekanizma sayesinde tek hücreli prokaryotik mikroorganizmalar, çok hücreli ökaryotik organizmalar gibi hareket etmekte ve bu da onlara tek başlarına elde edemeyecekleri bir takım avantajlar kazandırmaktadır. Birçok bakteriyel davranış, QS mekanizmasıyla kontrol edilmektedir. Simbiyozis, virülans, antibiyotik üretimi ve biyofilm oluşumu bu davranışlardan bazılarıdır.

Bakterilerin farklı üreme evrelerinde kullandığı sinyaller de vardır, bunlarda hücre yoğunluğu koşulu yoktur. Sinyaller ve ortaya çıkardıkları yanıtlar bakterilerin yüzlerce bakteri türü ile birlikte oldukları doğal çevrelerinde hayatta kalmaları ve üremelerini sağlar.

QS sinyal molekülleri üç tiptir: AI-1, AI-2 ve AI-3. Ağız bakterilerinde şimdiye dek yalnız AI-2 saptanmıştır.




Diş biyofilminin gelişme evrelerinde Al-2 nin olası rolü. 1. Evrede kommensal türler kolonize olur ve çoğalırlar. Bu türlerin ürettiği AL-2 düşük konsantrasyondadır. Biyofilm geliştikçe (2. ve 3. evreler) ortama fırsatçı ve patojen türler katılır. Kolonizasyonu sağlayan koaggregrasyon etkileşimidir. Fırsatçı ve patojen türler kommensallara oranla daha yüksek konsantrasyonlarda Al-2 yaparlar. Bu da kommensallar arasındaki ilişkiyi bozar ve üremelerini engeller. Böylece biyofilm patojen hale dönüşür.
AI-2, luxS geni tarafından sentezlenen türler arası (interspecies) iletişim sinyalidir. AI-2, luxS ürünü olan
4,5-dihidroksi-2,3-pentanedion (DPD)'nin spontan yeniden düzenlenmesiyle ortaya çıkan moleküllerin bir toplamıdır. DPD, bakterinin üremesi için gerekli aktive olmuş metil çevriminde S-ribosilhomosisteinin luxS tarafından kodlanan LuxS enzimi aracılığıyla katabolizması sırasında ortaya çıkar. Bir tür tarafından yapılan AI-2, spontan olarak bir başka tür üzerindeki aynı kökten bir reseptör tarafından tanınan bir başka forma dönüştürülür.

AI-2 sinyali, hem gram pozitif hem gram negatif bakteriler tarafından salınır. Ağız boşluğu, gastrointestinal sistem dahil çeşitli çevrelerdeki bakteriler de bulunduğundan türler arası genel (universal) bir iletişim sinyali olarak sınıflanır.

AI-2 türler arası bir sinyal olarak tanımlanmasına karşın, ortamda tek bir tür varsa da iş görür. Örneğin; A.actinomycetemcomitans'ın biyofilm şeklinde üremesi için tek başına AI-2 gerekir. AI-2’nin hücre içine alındıktan sonra biyofilmin gelişmesine nasıl bir katkı sağladığı henüz bilinmemektedir.

AI-2 sinyali, salgılayan ve onun için reseptör eksprese eden diğer türlerin içinde bulundukları çevrenin pH, atmosfer ve AI-2 konsantrasyonu gibi faktörlerine dayalı bir aktivasyon gösterir.

AI-2 düzeyi düşük olduğunda kommensal ağız bakterileri tarafından algılanır. Düzey daha yüksek olduğunda periodontal patojenler tarafından da algılanır. Şekilde diş biyofilminin gelişme evrelerinde AI-2'nin olası rolü gösterilmiştir. Biyofilm gelişiminin kommensal bakteriler (Streptococcus ve Actinomyces) düşük (pikomolar) düzeyde AI-2 sinyalleri gönderir ve alırlar. Bu konsantrasyon, kommensal bakteriler arasında karşılıklı yarar ilişkisi (mutuallik) sağlayan optimal düzeydir. Kommensal bakterilerin sayısı ve çeşitliliği arttıkça patojen (turuncu ve kırmızı birliktelik) türlerinin ortama katılma olasılığı artar. Katılım, kommensallerle koagregasyon yoluyla gerçekleşir. Turuncu ve kırmızı birliktelik türleri daha yüksek konsantrasyonlarda AI-2 sinyalleri gönderir ve alırlar ve hızla ürerler. AI-2 konsantrasyonunun artması kommensal bakterilerdeki mutual üremeyi yavaşlatır. Bu durumda kommensal türler hızla üreyen patojenlerle yarışamaz. Biyofilmdeki kommensaller azalır üstünlük patojenlere geçer. Tükürük ve DOS akışıyla sinyalleri uzaklaştırılınca patojenler bölgede genel bir enfeksiyon oluşturamayıp mikro topluluklar halinde kalırlar. Diş fırçalama, detartraj gibi temizlikle patojenler ağızdan uzaklaştırıldığında AI-2 konsantrasyonu pikomolar düzeyine düşer ve biyofilmde kommensaller yeniden üstün duruma geçer. Kommensal yaşamın sürmesi patojenler için gerekli yüksek yoğunluklu AI-2 düzeyinin 'radar altı' düzeyde kalmasına bağlıdır.




Dostları ilə paylaş:
1   2   3


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2019
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə