Медицина

Целью нового исследования было понять, какие бактерии полости рта отвечают за продукцию метантиола, или метилмеркаптана — бесцветного токсичного газа с сильным и неприятным запахом, напоминающим зловоние гнилой капусты.

Основная причина неприятного запаха изо рта — газ под названием метантиол, или метилмеркаптан (CH3SH), который в малых концентрациях пахнет как гнилая капуста. Он возникает в результате преобразования (метаболизма) полимикробных сообществ в пародонтальном кармане — небольшом углублении в месте прилегания десны к зубам — и на спинке языка. Хотя о роли CH3SH ученым известно, оставалось неясным, какие бактерии полости рта продуцируют этот газ и как они взаимодействуют.

Уточнить этот механизм взялась группа японских медиков из Высших школ фармацевтических наук и стоматологии при Осакском университете вместе с американским стоматологом из Университета Луисвилля. О результатах своей работы они рассказали в статье для журнала mSystems.

Галитоз — признак некоторых заболеваний органов пищеварения, сопровождающийся патологическим ростом числа анаэробных микроорганизмов в ротовой полости и неприятным запахом изо рта — может сильно подорвать социальную жизнь человека. По словам ученых, источниками зловония могут быть как остатки пищи на зубах и языке, так и микробные сообщества в ротовой полости. Виновниками могут быть летучие серные соединения (ЛСС), полиамины, короткоцепочечные жирные кислоты и индолы, вызывающие запах. Также особенно выделяются летучие соединения, состоящие из сероводорода (H2S), метилмеркаптана (CH3SH) и диметилсульфида [(CH3) 2S].

«Метилмеркаптан имеет чрезвычайно низкое пороговое обонятельное значение — 0,070 части на миллиард — по сравнению с 0,41 части на миллиард для H2S и 3,0 части на миллиард для (CH3)2S. Даже небольшое его количество вызывает неприятный запах. Кроме того, выделение CH3SH связано с заболеваниями пародонта и служит биомаркером пародонтита. Предыдущие исследования показали, что CH3SH в низких концентрациях проявляет высокую токсичность по отношению к тканям пародонта за счет замедления синтеза белков, коллагенов и ДНК в фибробластах десен, а также из-за увеличения проницаемости мембран эпителия слизистой оболочки полости рта. <…> CH3SH образуется в результате бактериальной деградации протеиногенной аминокислоты L-метионин под действием фермента L-метионин-α-деамино-γ-меркаптометан-лиазы», — рассказали авторы статьи.

Все это позволяет говорить о том, что метилмеркаптан не только ключевое соединение, провоцирующее запах изо рта, но и возможный фактор развития пародонтита — хронического воспалительного заболевания тканей, окружающих зуб.

Авторы нового исследования разработали анаэробную систему совместного культивирования, чтобы провести эксперименты с различными бактериями. Удалось проверить их взаимодействие и способность влиять друг на друга на расстоянии, например через выделение активных веществ.

Результаты опытов показали, что мощным продуцентом метилмеркаптана выступают Fusobacterium nucleatum (палочка Плаута) — вид грамотрицательных анаэробных неспорообразующих бактерий, — взаимодействующие с бактериями Streptococcus gordonii.

С помощью изотопных индикаторов и анализа экспрессии генов команда медиков выяснила, что S. gordonii выделяют аминокислоту орнитин. Она повышает потребность в метионине за счет увеличения синтеза полиаминов F. nucleatum, что в итоге приводит к повышенному метаболизму метионина и выработке газа CH3SH. Таким образом, именно орнитин, выделяемый из S. gordonii, — ключевой фактор увеличения продукции CH3SH.

«В совокупности наши данные предполагают, что взаимодействие S. gordonii с F. nucleatum играет главную роль в продукции газа CH3SH. Лучшее понимание основных взаимодействий между бактериями полости рта, участвующими в производстве CH3SH, может привести к разработке более эффективных методов профилактики и лечения неприятного запаха изо рта и пародонтита. Такой подход, как выборочное разрушение этого механизма, тоже может предложить мощную терапевтическую стратегию», — подытожили специалисты.