Próchnica zębów to szeroko rozpowszsechniona choroba powodowana przez bakteryjny biofilm. Ten lepki nalot tworzy Streptococcus mutans, bakteria szczególnie często występująca w przypadku dziecięcej, zaawansowanej próchnicy. Nauka nadal nie wie wiele na temat budowy przestrzennej płytki nazębnej, sprzyjającej rozwojowi choroby.

By dokładnie poznać strukturę biofilmu nazębnego, naukowcy z University of Pennsylvania wykorzystali do badań skanningową mikroskopię elektronową oraz analizę obliczeniową, co pozwoliło im prześledzić skład płytki nazębnej, warstwa po warstwie. 

Pobierali próbki biofilmu od małych dzieci, które miały już próchnicę zębów.  Odkryli w biofilmie owalne struktury złożone z wielu gatunków bakterii, precyzyjnie ułożonych w strukturę przypominającą rotundę. Jej wewnętrzny rdzeń zawsze budował S. mutans, otoczony przez zewnętrzne warstwy złożone z innych gatunków mikroorganizmów, często komensalnych, takich jak S. oralis.  Taka budowa płytki nazębnej tworzy rejony o bardzo niskim pH, w których szczególnie intensywnie następuje demineralizacja szkliwa. Ta obserwacja sugeruje, że konsekwencja w budowie biofilmu bakteryjnego jest właśnie czynnikiem sprzyjającym rozwojowi próchnicy. Budowanie takich form w obrębie nalotu nazębnego wydaje się być aktywnym procesem,  inicjuje go produkcja pozakomórkowego złożonego z cukrów "rusztowania" przez S.mutans, na którym później powstaje rotunda, otaczająca patogena. 

By zgłębić ten proces lepiej, naukowcy próbowali odtworzyć naturalny proces tworzenia płytki na powierzchni przypominającej szkliwo ludzkiego zęba. Uzyskiwali okrągłe struktury, po czym mierzyli poziom kwasów oraz związaną z nimi demineralizację. - To co zaobserwowaliśmy bardzo przypominało to co lekarz dentysta widzi w postaci rozwijającej się próchnicy. Jasne silnie odwapnione punkty na powierzchni zęba. Zatem próchnica może zaczynać się od tworzenia takiej wysokiej okrągłej struktury, mówił prowadzący badanie dr Michael Koo z University of Pennsylvania.

Na kolejnym etapie badacze zaczęli sprawdzać jak zachowuje się zbiorowisko bakteryjne budujące rotundę pod wpływem środka przeciwbakteryjnego. Kiedy struktura rotundy pozostawała niezniszczona, S. mutans występujący w jej wnętrzu zwykle unikał szkodliwego działania leku. I dopiero naruszenie rusztowania podtrzymującego strukturę owalnych form pozwalało substancji docierać w głąb i unicestwiać próchnicotwórcze bakterie.

Naukowcy mają nadzieję, że ich ich odkrycie może pomóc opracować skuteczniejsze metody walki z próchnicą. 

Więcej: PNAS