Być może już niedługo będziemy mogli do woli objadać się słodyczami bez obawy o swoje zęby, a maszyny do borowania znikną z gabinetów stomatologicznych.

Wizyta u dentysty nie jest przyjemna, szczególnie wtedy, gdy lekarz stwierdzi próchnicę. Co prawda profilaktyka – prawidłowe szczotkowanie zębów, używanie nitek dentystycznych, wzbogacanie wody pitnej we fluor oraz stosowanie fluorkowych past i odpowiednia dieta – w znacznym stopniu ograniczyła rozwój tej choroby, ale całkiem nie udało się jej wyeliminować.

Próchnica rozpoczyna się mikroskopijną zmianą na powierzchni zęba. Jest konsekwencją jego odwapnienia oraz działania bakterii kwasotwórczych – przede wszystkim paciorkowców, które mają zdolność fermentacji cukrów. Najważniejszą rolę w rozwoju próchnicy odgrywają Streptococcus mutans i Streptococcus sorbinus. W ich ścianach znajdują się tzw. adhezyny, dzięki którym bakterie te z łatwością przylegają do powierzchni zęba i z czasem ją kolonizują, budując płytkę nazębną. Stabilność płytki zwiększają bakteryjne polisacharydy (cukry złożone) umożliwiające tworzenie trwałych połączeń między sąsiadującymi komórkami. Streptokoki wydzielają również kwas mlekowy, który zakwaszając środowisko, sprzyja demineralizacji szkliwa i ułatwia bakteriom wklinowywanie się w szczeliny zęba, co w konsekwencji prowadzi do pogłębienia ubytku. Nawiasem mówiąc, tezę o próchnicotwórczej roli S. mutans postawił już w 1924 roku Kilian Clarke, brytyjski mikrobiolog, ale potrzeba było wielu lat badań, aby to ostatecznie potwierdzić.

Naturalnie

Człowiek wobec patogennych bakterii bytujących w jamie ustnej nie jest całkowicie bezbronny. W błonie śluzowej nosa i gardła znajduje się sieć powiązanych ze sobą grudek chłonnych, będących częścią tzw. systemu MALT (mucosa assotiated lymphoid tissue), który obejmuje błony śluzowe układu pokarmowego, oddechowego i moczowego. W tych skupiskach limfatycznych dochodzi m.in. do produkcji wydzielniczych przeciwciał klasy IgA. Wydzielone na zewnątrz, pokrywają następnie błonę śluzową i tworzą pierwszą swoistą linię obrony. Zadaniem immunoglobulin IgA jest opłaszczenie mikroorganizmów i ułatwienie ich fagocytozy przez komórki żerne (makrofagi). Ponadto neutralizują one toksyny oraz hamują aktywność niektórych enzymów istotnych dla metabolizmu komórkowego. Utrudniają również przyleganie bakterii do nabłonka, zapobiegając w ten sposób inwazji w głąb tkanki.

Wśród niezliczonych IgA obecnych w jamie ustnej znajdują się przeciwciała skierowane wobec S. mutans i S. sorbinus. Streptokoki po związaniu przez swoiste IgA nie mogą przyłączyć się do powierzchni szkliwa i zapoczątkować próchnicy. W inaktywacji paciorkowców biorą również udział przeciwciała klasy IgG przenikające do śliny z przestrzeni międzykomórkowych drogą kieszonki dziąsłowej.

Czynnie

Próchnica nie jest więc jedynie ubytkiem w tkance zęba, ale chorobą wywoływaną przez bakterie. Można więc w jej profilaktyce wykorzystać układ odpornościowy – podobnie jak w przypadku innych chorób zakaźnych – a konkretnie opracować szczepionkę zdolną do wzbudzenia trwałej nabytej odporności wobec bakterii S. mutans i S. sorbinus (tzw. immunizacja czynna).

Pierwsze badania rozpoczęto już na początku lat 70. ubiegłego wieku – do ślinianek szczurów wstrzykiwano komórki S. mutans, do migdałków królików zabite komórki S. sorbinus, u małp zaś stosowano immunizację (uodpornienie) streptokokami drogą podskórną. W każdym przypadku zwiększało się stężenie swoistych przeciwciał IgA w ślinie i jednocześnie spadało tempo rozwoju próchnicy. Badania z wykorzystaniem całych komórek S. mutans prowadzono również u ludzi. Po doustnym podaniu zabitych streptokoków w ślinie badanych wzrastało stężenie przeciwciał IgA skierowanych przeciwko antygenom ściany komórkowej bakterii. W konsekwencji zmniejszała się liczba streptokoków w jamie ustnej, ustępowała płytka nazębna i nie rozwijała się próchnica.

Niestety, nie u wszystkich pacjentów immunizowanych całymi bakteriami udało się wywołać taką odpowiedź – prawdopodobnie z powodu zmiany struktury przestrzennej białek rozpoznawanych przez układ odpornościowy, która mogła zachodzić podczas inaktywacji patogenów w wysokiej temperaturze. Zaczęto więc poszukiwać antygenów bakteryjnych kluczowych dla wywołania odporności. Na celowniku znalazły się: adhezyna fibrylarna, białko wiążące glukan i białko wap A (struktury ściany komórkowej, dzięki którym streptokoki przylegają do powierzchni zęba), a także enzym glukozylotransferaza nadzorujący syntezę glukanów – lepkich dwucukrów z łatwością wiążących się ze szkliwem pokrytym śliną i zwiększających masę płytki nazębnej. Zablokowanie molekuł umożliwiających przyleganie bakterii do szkliwa przeciwciałami naturalnie wytwarzanymi przez układ odpornościowy skutecznie zapobiegłoby trwałej kolonizacji zęba.

Wprawdzie w eksperymentalnych warunkach szczepionki ze wspomnianymi antygenami prowadziły do wzrostu stężenia swoistych wobec streptokoków przeciwciał IgA w ślinie oraz IgG w surowicy krwi, ale nie hamowało to wystarczająco próchnicy. Okazało się, że antygeny te wymagają obecności adiuwantów – substancji nieswoiście wzmacniających odpowiedź immunologiczną, powszechnie stosowanych w produkcji wielu szczepionek. W przypadku szczepionek przeciw próchnicotwórczym streptokokom rolę tę mógł odgrywać związek o nazwie CTB (podjednostka B toksyny przecinkowca cholery), ułatwiający antygenowi wiązanie się z receptorem na komórkach nabłonka i umożliwiający przenikanie w głębsze partie błony śluzowej, a przez to zwiększający jego dostępność dla układu odpornościowego. Przedłuża on również czas obecności swoistych przeciwciał IgA w ślinie. Antygeny streptokoków można umieścić w liposomach (kulistych strukturach z podwójnej warstwy lipidowej), które ochronią je przed degradacją, i podawać doustnie, co zwiększyłoby dobroczynne działanie szczepionki. Można byłoby je również łączyć z klasycznymi adiuwantami nieorganicznymi: fosforanem aluminium czy siarczanem dimetylu.

Którędy

Pozostał jeszcze sposób podania szczepionki. Dzisiaj większość podobnych preparatów jest podawanych w zastrzyku w celu wywołania odporności ogólnoustrojowej. Jednak w przypadku bakterii próchnicotwórczych najważniejsza jest odporność lokalna. Dlatego w badaniach na zwierzętach antygeny wstrzykiwano do kanału ślinianki przyusznej, wprowadzano do nosa bądź podawano na błonę śluzową jamy ustnej w okolicy ujścia dużych ślinianek. Najbezpieczniejsza jest ta ostatnia metoda, pozwala bowiem uniknąć powikłań w wyniku wkłucia. Tą drogą podaje się dziś m.in. niektóre szczepionki alergenowe (immunoterapia podjęzykowa) w leczeniu alergicznego nieżytu nosa i astmy oskrzelowej. W przypadku szczepionki przeciw próchnicotwórczym bakteriom okazało się, że podanie doustne wymagałoby znacznie większej ilości antygenów, ponieważ zostały one w większości strawione w drogach pokarmowych.

Większość dotychczasowych badań nad szczepionką przeciw próchnicy przeprowadzono na zwierzętach. Człowiek nie jest jednak dużą myszą. U zwierząt próchnica rozwija się zazwyczaj w ciągu kilku miesięcy po urodzeniu, u człowieka zaś od kilkunastu do kilkudziesięciu. Tymczasem wysokie stężenie swoistych przeciwciał IgA w ślinie utrzymuje się przez 12–16 tygodni po podaniu szczepionki. U zwierząt tak krótkotrwałe zwiększenie poziomu IgA jest wystarczające dla ograniczenia kolonizacji szkliwa przez S. mutans, u ludzi niestety już nie. Dlatego stworzenie skutecznej szczepionki wymaga opracowania dokładnego sposobu jej podawania w celu wywołania długotrwałej odporności.

Co więcej, mimo potencjalnych korzyści, zastosowanie immunizacji czynnej w celu przeciwdziałania próchnicy nie jest do końca bezpieczne. Zarówno podawanie całych streptokoków, choć inaktywowanych, jak i fragmentów ich struktur, jest ryzykowne, gdyż mogą one zawierać determinanty antygenowe strukturalnie podobne do białek człowieka. Po przeprowadzonych badaniach okazało się, że immunizacja królików i małp całymi komórkami streptokoków wyzwoliła syntezę przeciwciał odpornościowych mających powinowactwo do tkanek serca. Niewykluczone, że u człowieka mogłyby doprowadzić do rozwoju zapalenia mięśnia sercowego, wsierdzia, a nawet reumatoidalnego zapalenia stawów – powikłań typowych dla anginy wywoływanej m.in. właśnie przez paciorkowce.

Od razu gotowe

Trudności, które pojawiają się przy próbach opracowania szczepionki wywołującej trwałą odporność przeciwko próchnicotwórczym streptokokom, skłaniają naukowców do poszukiwania innych rozwiązań. Pewną nadzieję daje możliwość immunizacji biernej, opartej na podawaniu do jamy ustnej gotowych przeciwciał odpornościowych, których działanie nie odbiega od właściwości immunoglobulin wytworzonych naturalnie. U małp Rhesus przeciwciała monoklonalne blokujące adhezynę fibrylarną, cząstkę biorącą udział w przyleganiu bakterii do szkliwa, ograniczają kolonizację zębów przez S. mutans na kilkanaście miesięcy i zapobiegają rozwojowi próchnicy. To ciekawe, bo z reguły odporność na dany patogen utrzymuje się dopóty, dopóki poziom immunoglobulin jest odpowiednio wysoki. Wydaje się, że w tym przypadku do przedłużonego efektu zahamowania kolonizacji, oprócz neutralizacyjnego działania przeciwciał, przyczynia się „efekt niszy” – miejsce po bakteriach patogennych trwale zajmują mikroorganizmy niepatogenne i przy kolejnej próbie kolonizacji streptokoki napotykają już na sporą konkurencję.

Kolonizacja jamy ustnej bakteriami próchnicotwórczymi rozpoczyna się już u niemowląt, zatem immunizację bierną należałoby przeprowadzać bardzo wcześnie, aby w okresie wyrzynania się zębów jama ustana była już od nich wolna.

Komercyjna produkcja przeciwciał, coraz powszechniej wykorzystywanych w innych obszarach medycyny, jest kosztowna, ale nie sprawia dziś większych trudności. Mogą one być syntetyzowane w reaktorach biologicznych przez specjalne bakterie lub grzyby, którym wszczepia się odpowiednie ludzkie geny, lub przez immunizowane zwierzęta, od których pobiera się surowicę i izoluje pożądane immunoglobuliny, a następnie produkuje odpowiednie preparaty. Antygenami streptokoków próchnicotwórczych można by uodparniać zwierzęta domowe, jak krowy czy kury, i w efekcie otrzymywać mleko i jajka wzbogacone w przeciwciała odpornościowe. Za pomocą narzędzi biologii molekularnej udało się nawet stworzyć transgeniczny tytoń szlachetny (Nicotiana tabacum) produkujący immunoglobuliny przeciwko adhezynie fibrylarnej.

Opracowanie skutecznych metod profilaktyki próchnicy opartej na oddziaływaniu na układ odpornościowy może zająć jeszcze sporo czasu. Dlatego dzisiaj, jeżeli chcemy utrzymać zęby w dobrej kondycji, nadal musimy dbać o nie w sposób tradycyjny.



Źródło: www.portalwiedzy.onet.pl