Патогенность и вирулентность возбудителей инфекции корневого канала зуба
Способность микроорганизма вызывать заболевание называется патогенностью. Вирулентность — степень патогенности микроорганизма, а факторы вирулентности — продукты жизнедеятельности микробов, структурные клеточные компоненты или стратегии, которые способствуют патогенности. Один пример бактериальной стратегии, которая способствует патогенности, включает способность коагрегировать и формировать биопленку, которая обеспечивает защиту от микробных конкурентов, защитных сил организма хозяина и антибактериальных агентов. Микроорганизмы, которые обычно вызывают заболевание в организме хозяина, называются первичными патогенами.
Другие микроорганизмы, вызывающие заболевание только когда иммунитет хозяина ослаблен, называются оппортунистическими патогенами. Бактерии, которые составляют нормальную микрофлору, обычно являются комменсалами и живут в равновесии с организмом хозяина. Одним из самых благоприятных эффектов естественной микрофлоры человека, вероятно, является тенденция защитить хозяина от внешних инфекций за счет исключения других микроорганизмов. Тем не менее в определенных ситуациях баланс может быть нарушен уменьшением нормального сопротивления, вследствие чего комменсальные бактерии обычно становятся доминирующими.
Большинство бактерий, связанных с эндодонтическими инфекциями, являются нормальными представителями микрофлоры полости рта, которые, используя изменения отношения бактерии — организм хозяина, становятся оппортунистическими патогенами.
Бактерии, играющие роль в патогенезе первичного апикального периодонтита, возможно, участвуют в ранних стадиях воспаления и некроза пульпы, или они, возможно, непосредственно проникают в пространство корневого канала в любое время после некроза пульпы. В первой из вышеупомянутых ситуаций вовлеченные в патологический процесс бактерии обычно участвуют в кариозном процессе и присутствуют в слюне, омывающей зону поражения. Бактерии кариозных поражений формируют биопленки и прикрепляются к дентину (рис. 1).
Рисунок 1. Снимок, полученный с помощью сканирующего электронного микроскопа: бактериальная биопленка, покрывающая дентин в глубоком кариозном поражении. Следует отметить наличие различных бактериальных морфотипов (увеличение х3500).
Диффузия бактериальных продуктов через дентинные трубочки вызывает воспаление пульпы задолго до обнажения пульпы. После обнажения пульпы поверхность ткани может также быть колонизирована бактериями, присутствующими в биопленке кариеса. Обнаженная ткань пульпы напрямую контактирует с бактериями и продуктами их жизнедеятельности, и развивается тяжелое воспаление. Также может произойти некоторая инвазия бактерий в ткани. Бактерии на переднем крае отражают защитные силы организма хозяина, и в то же время обеспечивают себя питательными веществами. При столкновении пульпы и бактерий пульпа неизменно некротизируется, бактерии продвигаются вперед и «занимают территорию», то есть коловизируют некротизированную ткань.
Данный процесс распространяется через все отделы ткани, сливается и продвигается к апикальной части канала до тех пор, пока практически весь корневой канал не будет некротизирован и инфицирован (рис. 2). На данном этапе вовлеченные в патологический процесс бактерии могут рассматриваться как ранние колонизаторы корневого канала или пионерные виды микроорганизмов.
Рисунок 2. Динамика реакции пульпы от появления кариеса (А) до воспаления пульпы (B), некроза пульпы (C) и формирования апикального периодонтита (D)
Ранние колонизаторы играют важную роль в инициировании апикального периодонтита. Кроме того, они могут значимо изменять окружающую среду, способствуя внедрению других бактериальных групп. Данные новые разновидности могут поступать в канал через обнаженную коронку зуба или обнаженные дентинные трубочки, внедряться и способствовать изменению микробиоматерии. Происходит изменение пропорций пионерных видов и позже пришедших микроорганизмов, и после изменений окружающей среды некоторые ранние колонизаторы, как ожидается, больше не будут участвовать в развитии заболевания. С течением времени эндодонтическая микробиоматерия становится все более структурно и пространственно организованной.
Некоторые характеристики вирулентности, необходимые патогенам для развития в других местах, не требуются для бактерий, которые поступают в корневой канал после некроза, например, способность уклоняться от иммунных сил организма хозяина. Это вызвано тем, что позднее пришедшие бактерии не сталкиваются со значимым сопротивлением со стороны иммунных сил организма хозяина, которые не активны в корневом канале после некроза. Хотя колонизация может оказаться легкой задачей для позднее пришедших колонизаторов, другие факторы окружающей среды (например, взаимодействие с ранними колонизаторами, кислородом, доступность питательных веществ) определят, смогут ли новые микроорганизмы, пришедшие в корневой канал, закрепиться и присоединиться к ранним колонизаторам, чтобы составить динамическое смешанное сообщество в корневом канале.
В конечном счете корневые каналы зубов с рентгенологическими признаками апикального периодонтита поражаются ранними колонизаторами, которым удалось остаться в каналах, и поздними колонизаторами, которым удалось приспособиться к новым, но благоприятным условиям окружающей среды.
Бактерии, колонизирующие некротизированный корневой канал, вызывают повреждение перирадикулярных тканей и появление в них воспалительных изменений. На самом деле, перирадикулярное воспаление может наблюдаться даже до того, как инфекция достигнет апикального отверстия. Бактерии проявляют свою патогенность, нанося ущерб тканям хозяина через прямые или опосредованные механизмы. Бактериальные факторы вирулентности, напрямую воздействующие на ткани, включают те, которые повреждают клетки организма хозяина или межклеточный матрикс из соединительной ткани. Данные факторы обычно включают секретируемые бактериями вещества, в том числе ферменты, экзотоксины, белки теплового шока и продукты распада.
Кроме того, бактериальные структурные компоненты, включая липосахари-ды, пептидогликаны, липотейхоевую кислоту, фимбрии, жгутики, белки внешней мембраны и пузырьки, липопротеины, ДНК и экзополисахариды, могут действовать как модулины, стимулируя не только иммунный ответ организма хозяина, но и вызывая тяжелую деструкцию ткани (рис. 3). Например, бактериальные компоненты могут стимулировать воспалительные и невоспалительные клетки организма хозяина для высвобождения химических медиаторов, таких как цитокины и простагландины ПГ, которые вовлечены в индукцию резорбции кости, характерную для бессимптомных (хронических) апикальных периодонтитов. Другим примером косвенного повреждения, вызванного бактериями, является формирование гнойного экссудата при острых апикальных абсцессах. Иммунный ответ организма хозяина на бактерии в корневом канале, возможно, наиболее важный фактор формирования гнойного экссудата при абсцессе.
Рисунок 3. Бактериальная клетка и ее компоненты, которые могут действовать как факторы вирулентности. Справа: подробная схема строения бактериальных клеточных стенок грамположительных и грамотрицательных бактерий
Образование свободных радикалов кислорода, таких как супероксид и перекись водорода, вместе с выделением лизосомальных ферментов полиморфнонуклеарными лейкоцитами, вызывает деструкцию соединительного внеклеточного матрикса, что приводит к формированию гноя. Несмотря на то что прямое повреждение бактериальными продуктами, конечно, может играть определенную роль в патогенезе апикального периодонтита, непрямые разрушительные эффекты, по-видимому, более значимы в данном процессе.
Апикальный периодонтит — многофакторное заболевание, вызванное взаимодействием многих факторов бактерий и организма хозяина. Немногие из предполагаемых эндодонтических патогенов индивидуально способны стимулировать все процессы, вовлеченные в патогенез различных форм апикального периодонтита. Вероятно, процесс требует интегрированного и организованного взаимодействия определенных представителей смешанной эндодонтической микрофлоры и их соответствующих характеристик вирулентности. Несмотря на то что ЛПС, несомненно, наиболее изученный фактор вирулентности, кажется упрощенным назвать только одну данную молекулу ответственной за развитие апикального периодонтита. Данное предположение было подтверждено тем, что в некоторых случаях первичных и многих случаях вторичных/персистирующих инфекций определяются исключительно грамположительные бактерии.
Поэтому участие других факторов не должно быть пропущено. На самом деле, патогенез различных форм апикального периодонтита и даже одной формы у разных людей вряд ли будет протекать по стереотипу с вовлечением одинаковых микроорганизмов.
