Dominik Glaba, LF UPJŠ KE, 2.ročník
Dusičnany ovplyvňujú zloženie a fungovanie mikrobiálnych spoločenstiev v prírodnom prostredí. Je prekvapujúce, že sa doteraz výraznejšie neskúmal ich efekt na orálny mikrobióm. Autori štúdie zo Španielska sa preto rozhodli zistiť vplyv dusičnanov na baktérie ústnej dutiny. V štúdii skúmali krátkodobý účinok jednorazovej dávky dusičnanov na pH, rast orálneho biofilmu a bakteriálne zloženie. Ich ďalším cieľom bolo zistiť účinok dusičnanov na okyslenie ústnej dutiny spôsobené fermentáciou glukózy.
Prebiotiká sú látky v potravinách, ktoré stimulujú rast alebo aktivitu prospešných mikroorganizmov, ako sú baktérie a huby. Ich konzumácia ovplyvňuje zloženie mikrobiómu a podporuje zdravie človeka. Dusičnany (NO3–) sú soli kyseliny dusičnej (HNO₃), inak nazývané aj nitráty. Človek ich prijíma v potrave, ale dokáže ich aj syntetizovať. Tieto látky sú dlhodobo spájané so schopnosťou stimulovať tvorbu zdraviu prospešných orálnych bakteriálnych rodov. Majú tiež potenciál znižovať rody spojené s kazom, paradentózou a halitózou. Z tohoto dôvodu čoraz častejšie podliehajú skúmaniu pre ďalšie možné pozitívne účinky na orálnu mikroflóru.
Metabolizmus dusičnanov a ich význam pre človeka
Koncentrácia dusičnanov nalačno v slinách sa pohybuje v rozmedzí 100–500 μM, čo je približne 10-krát viac ako v krvnej plazme. Je to spôsobené tým, že slinné žľazy človeka aktívne vychytávajú dusičnany z krvnej plazmy a sekretujú ich do slín. Po strave bohatej na dusičnany tento mechanizmus spôsobuje ďalšie zvyšovanie ich množstva v slinách až na úroveň 5–8 mM. Takto zvýšené množstvo pretrváva v slinách mnoho hodín z dôvodu pomalej degradácie týchto látok.
Skupiny potravín, ktoré prirodzene obsahujú veľké množstvo dusičnanov, sú zelenina a ovocie. Medzi popísané systémové účinky suplementácie dusičnanmi patrí zníženie krvného tlaku, zlepšenie endoteliálnych funkcií, zvýšenie výkonovej záťaže, potlačenie metabolického syndrómu a antidiabetické účinky. Jockel-Schneider Y. a kol. v nedávnej štúdii zistili, že konzumácia stravy bohatej na dusičnany po dobu 2 týždňov tiež zlepšuje zdravie ďasien. V inej štúdii Roster a kol. dokázali, že krátkodobá konzumácia vysokých dávok dusičnanov vo forme koncentrovanej šťavy z červenej repy zvyšuje počet prospešných orálnych baktérií, čím pomáha prevencii zubného kazu.
Dusičnany sú metabolizované niektorými druhmi orálnych baktérií na dusitany (NO2–) a tie na oxid dusnatý (NO) v procese zvanom denitrifikácia. Oxid dusnatý sa absorbuje do krvného obehu a v tele pôsobí ako signálna molekula podieľajúca sa na kardiovaskulárnej a metabolickej regulácii. Kapil V. a kol. zistili, že aplikácia chlórhexidínu v ústnej dutine spôsobuje zredukovanie orálnych baktérií zodpovedných za metabolizmus dusičnanov na oxid dusnatý. To má za následok zvýšenie krvného tlaku jedinca.
Oxid dusnatý pôsobí antimikrobiálne na určité bakteriálne druhy spojené s paradentózou (Porphyromonas, Fusobacterium, Prevotella), ktoré sú citlivé na túto vysoko oxidačnú zlúčeninu. Je preto kľúčové určiť, ako vplýva množstvo dusičnanov v slinách na orálny mikrobióm. Predpokladá sa, že zvýšené množstvo dusičnanov selektívne podporuje rast zdraviu prospešných druhov na úkor druhov spojených s chorobami ústnej dutiny.
Priebeh štúdie
Do prvej časti štúdie boli vybraní dospelí darcovia slín, ktorí uviedli, že sú systémovo zdraví. Dvanásť darcov dostalo pokyn, aby sa pred ranným odberom slín normálne naraňajkovali a zdržali sa ústnej hygieny. Každý darca zhromaždil 5 ml slín najmenej jednu hodinu po raňajkách slintaním do sterilnej skúmavky v pokojnej miestnosti. Sliny sa použili na in vitro rast a kvantifikáciu biofilmu. Sliny dvanástich darcov sa pestovali na 96 jamkových doštičkách s potiahnutou zlatou vrstvou na dne jamiek, ktorá po spojení s mikroelektródami umožňovala meranie rastu biofilmu v reálnom čase. Sliny boli inkubované v médiu bohatom na živiny s alebo bez fyziologicky relevantnej koncentrácie 6,5 mM dusičnanov.
Každých 10 minút prebiehalo meranie rastu buniek. Všetky pokusy sa uskutočňovali bez miešania a za anaeróbnych podmienok utesnením jamiek lepiacou hliníkovou fóliou. Vzorky sa odobrali po 5 hodinách, keď sa množstvo dusičnanov výrazne zredukovalo a vyprodukovalo sa menšie množstvo dusitanov, a po 9 hodinách, keď sa všetky dusičnany a aj väčšina dusitanov zredukovali. Vo vzorkách sa meralo množstvo dusičnanov, dusitanov, amoniaku, laktátu a pH. Odobraté vzorky biofilmov sa použili na kvantifikáciu proteínov a DNA.
Tento pokus bol zameraný na štúdium krátkodobého účinku jednej dávky dusičnanov na pH, rast orálneho biofilmu a bakteriálne zloženie.
V druhej časti štúdie sa zisťoval účinok dusičnanov na okyslenie ústnej dutiny spôsobené fermentáciou glukózy. Deväť zdravých darcov bolo požiadaných, aby darovali sliny nalačno (zdržali sa raňajok a ústnej hygieny) z dôvodu vyhnutia sa prítomnosti orálnych dusičnanov získaných z potravy. Sliny deviatich darcov sa použili na testovanie účinku rôznych koncentrácií dusičnanov na pokles pH spôsobený 0,2% vodným roztokom glukózy po 5 hodinách inkubácie.
Výsledky štúdie
Z odobratých vzoriek sa zistilo, že po 5 a 9 hodinách in vitro rastu orálneho biofilmu za prítomnosti 6,5 mM dusičnanov sa vyprodukovalo menej laktátu a viac amoniaku, ktorý je výrazne zásaditý a preto bolo pH vyššie ako vo vzorkách bez dusičnanov. To podporuje hypotézu, ktorú formuloval Li a kol. Títo vedci dospeli k záveru, že syntéza alkalických látok a spotreba laktátu baktériami redukujúcimi dusičnany obmedzuje pokles pH pri fermentácii sacharidov. In vivo by to potenciálne mohlo znížiť dobu, počas ktorej pôsobí pH na zubné tkanivo demineralizačne.
Druhá časť štúdie preukázala, že koncentrácie dusičnanov od 1 mM zabraňujú okysleniu slín v dôsledku fermentácie glukózy. Táto schopnosť dusičnanov rastie do koncentrácie 3,5 mM. Pri vyšších koncentráciách nedochádza k ďalšiemu nárastu tohto efektu.
Biofilmy pestované s dusičnanmi obsahovali niekoľkonásobne vyššie hladiny rodov baktérií Neisseria a Rothia , ktoré sú rodmi redukujúcimi dusičnany. V nedávnych štúdiách boli rody Neisseria a Rothia spájané s jedincami bez chorôb. Boli častejšie v subgingiválnom plaku u periodontálne zdravých jedincov v porovnaní s pacientmi s paradentózou. Okrem toho boli viac zastúpené v supragingiválnom plaku jedincov bez kazu v porovnaní s jedincami s aktívnym kazom. V závere možno povedať, že bakteriálne rody Neisseria a Rothia sú spájané s jedincami bez orálnych ochorení a nárast týchto rodov možno považovať za pozitívnu zmenu v orálnej mikrobiote, ktorá súvisí so všeobecným zdravím ústnej dutiny.
Čo sa týka bakteriálneho zloženia súvisiaceho s chorobou, bol pozorovaný pokles rodov Veillonella, Streptococcus a Oribacterium, ktoré sú spojené s acidifikáciou a zubným kazom. Ďalším dôležitým zistením bolo, že výskyt rodov Porphyromonas, Fusobacterium, Prevotella, Leptotrichia a Alloprevotella spojených s ochoreniami parodontu bol významne nižší v biofilmoch pestovaných s dusičnanmi. Tieto rody sú tiež asociované s halitózou – zápachom z úst spôsobeným mikrobiálnou produkciou prchavých zlúčenín síry.
Záver
Výsledky štúdie jasne dokazujú, že dusičnan môže byť ekologickým faktorom stimulujúcim orálne rody spojené so zdravím, pričom má potenciál znižovať rody spojené s kazom, paradentózou a halitózou. Metabolizmus dusičnanov zvyšuje produkciu amoniaku a spotrebu laktátu, čo poskytuje vyššiu odolnosť voči okysleniu spôsobenému metabolizmom cukrov. Bakteriálne rody Neisseria a Rothia, ktoré redukujú dusičnany, mali vysokú in vivo prevalenciu v rôznych biotopoch zdravej ústnej dutiny. Z toho vyplýva, že tieto rody majú zásadnú úlohu pri udržiavaní zdravého symbiotického vzťahu medzi orálnou mikroflórou a hostiteľom.
Na základe uvedených zistení autori štúdie navrhujú, aby bol dusičnan molekulou spojenou so zdravím v ústnej dutine a mohol sa používať ako prebiotikum (napr. rastlinné extrakty alebo dusičnany v kombinácii s antioxidantmi). Zástupcovia rodov Neisseria, Rothia a ďalších rodov redukujúcich dusičnany (napr. Kingella) sú v mnohých štúdiách tradične spájaný s orálnym zdravím a autori potvrdili, že je to čiastočne spôsobené ich schopnosťou redukovať dusičnany. Určité kmene redukujúce dusičnany by sa preto mohli používať ako probiotiká na stimuláciu výhod metabolizmu dusičnanov.
Zdroje :
