Учёные предложили новый способ борьбы с болезнями дёсен без уничтожения полезных бактерий

Бактерии удивительно хорошо приспосабливаются. Эта способность помогает им выживать в меняющихся условиях, но также может создавать проблемы, когда вредные виды становятся устойчивыми к антибиотикам и дезинфицирующим средствам.

В то же время бактерии — не просто враги, которых нужно уничтожать. Многие виды играют важную роль в здоровье человека, включая сотни различных микробов, живущих в полости рта. Это порождает интригующую возможность: вместо того чтобы пытаться убить бактерии, могли бы учёные влиять на их поведение и способствовать формированию более здоровых микробных сообществ?

Исследование, опубликованное в 2025 году в журнале npj Biofilms and Microbiomes, предполагает, что это возможно. Учёные, изучавшие зубной налёт, обнаружили, что вмешательство в химические сигналы, которые бактерии используют для общения, может изменить то, какие виды процветают, потенциально смещая сообщество в сторону бактерий, связанных с лучшим здоровьем полости рта.

Полость рта человека является домом примерно для 700 видов бактерий. Эти микробы не просто растут рядом друг с другом. Многие обмениваются химическими сигналами через процесс, называемый «чувством кворума» (quorum sensing).

Чувство кворума позволяет бактериям определять, сколько соседних клеток присутствует, и координировать групповое поведение. Некоторые оральные бактерии общаются с помощью молекул, известных как N-ацилгомосеринлактоны (AHL).

Исследователи из Колледжа биологических наук и Школы стоматологии изучили, как эти сигналы формируют зубной налёт. Их целью было определить, можно ли манипулировать бактериальной коммуникацией, чтобы поддерживать более здоровый оральный микробиом.

Оральный микробиом — это сообщество микроорганизмов, живущих в полости рта. Когда этот баланс нарушается, потенциально вредные бактерии могут стать более доминирующими и способствовать таким заболеваниям, как пародонтит.

Исследователи обнаружили, что бактерии в зубном налёте производят сигналы AHL в аэробных условиях (например, над десневой линией), где доступен кислород.

Эти химические сообщения также могут быть обнаружены бактериями, живущими в анаэробных условиях (под десневой линией), где уровень кислорода значительно ниже.

Эта связь была важна, поскольку условия под десневой линией могут благоприятствовать бактериям, связанным с пародонтитом.

Команда также использовала специальные ферменты, называемые лактоназами, для удаления сигналов AHL. Лактоназы расщепляют эти коммуникационные молекулы, эффективно вмешиваясь в бактериальный «разговор».

Когда исследователи нарушили сигнализацию AHL, сообщество зубного налёта сместилось в сторону видов, более тесно связанных со здоровьем полости рта.

Их выводы предполагают, что тщательно подобранные ферменты когда-нибудь могут быть использованы для изменения состава зубного налёта и поддержания более здорового баланса микроорганизмов.

«Зубной налёт развивается в определённой последовательности, во многом как лесная экосистема, — сказал Микаэль Элиас, доцент Колледжа биологических наук и старший автор исследования. — Пионерные виды, такие как Streptococcus и Actinomyces, являются первыми поселенцами в простых сообществах — они, как правило, безвредны и связаны с хорошим здоровьем полости рта. Всё более разнообразные поздние колонизаторы включают бактерии "красного комплекса", такие как Porphyromonas gingivalis, которые тесно связаны с пародонтитом. Нарушая химические сигналы, которые бактерии используют для общения, можно манипулировать сообществом налёта, чтобы оно оставалось или возвращалось к своей здоровой стадии».

Иными словами, зубной налёт меняется со временем, а не появляется сразу. Ранние сообщества могут содержать относительно безвредные бактерии, в то время как более сложные сообщества в конечном итоге могут включать виды, тесно связанные с заболеваниями дёсен.

Исследователи надеются, что вмешательство в бактериальную коммуникацию позволит направлять налёт к более раннему, здоровому состоянию, а не пытаться уничтожить всю микробную популяцию.

Одним из наиболее важных открытий стало то, что эффекты бактериальной коммуникации сильно зависели от уровня кислорода.

«Особенно поразительно, как наличие кислорода меняет всё, — сказал ведущий автор Раджеш Сикдар. — Когда мы блокировали сигнализацию AHL в аэробных условиях, мы видели больше бактерий, связанных со здоровьем. Но когда мы добавляли AHL в анаэробных условиях, мы стимулировали рост поздних колонизаторов, связанных с заболеваниями. Чувство кворума может играть совершенно разные роли над и под десневой линией, что имеет серьёзные последствия для того, как мы подходим к лечению пародонтита».

Эта разница предполагает, что одни и те же химические сигналы могут влиять на микробные сообщества совершенно по-разному в зависимости от того, где они находятся в полости рта.

Над десневой линией, где кислорода больше, нарушение сигнализации AHL благоприятствовало бактериям, связанным с лучшим здоровьем полости рта. Под десневой линией добавление этих сигналов стимулировало поздние колонизирующие виды, связанные с заболеваниями.

Теперь исследователи хотят изучить, как бактериальная коммуникация варьируется в разных частях полости рта и у людей на разных стадиях пародонтита.

Вместо широкого наступления на оральные бактерии с помощью антимикробных препаратов долгосрочная цель — найти способы влиять на баланс самого микробного сообщества.

«Понимание того, как бактериальные сообщества общаются и организуют себя, в конечном итоге может дать нам новые инструменты для профилактики пародонтита — не путём войны со всеми оральными бактериями, а путём стратегического поддержания здорового микробного баланса», — сказал Элиас.

Подход в конечном итоге может иметь последствия за пределами стоматологии. Аналогичные микробные нарушения, часто называемые дисбиозом микробиома, происходят в других частях тела и связаны с рядом проблем со здоровьем, включая некоторые виды рака.

Исследователи надеются, что изучение того, как манипулировать бактериальной коммуникацией, в конечном итоге может заложить основу для терапии, направленной на то, чтобы направлять микробные сообщества к более здоровым состояниям, а не просто уничтожать их.

Исследование финансировалось Национальными институтами здравоохранения США.

Источники:

Материалы предоставлены Университетом Миннесоты, Twin Cities.

Rakesh Sikdar, Mai V. Beauclaire, Mark C. Herzberg, Bruno P. Lima, Mikael H. Elias. N-acyl homoserine lactone signaling modulates bacterial community associated with human dental plaque. npj Biofilms and Microbiomes, 2025; 11 (1) DOI: 10.1038/s41522-025-00846-z