Bacteriën en schimmels vormen superorganismen die snel tandbederf kunnen veroorzaken

Meercellige biofilms

Schimmels en bacteriën vormen meercellige biofilms die veel menselijke infecties veroorzaken. Het niveau waarop verschillende microben samenwerken met onder andere ziekteveroorzakende eigenschappen tot gevolg blijft echter onderbelicht.

Interactie tussen schimmels en bacteriën

Een internationale groep onderzoekers probeert daar verandering in te brengen en heeft de dynamiek van schimmel- en bacteriële interacties in menselijk speeksel en hun biofilmontwikkeling op tandoppervlakken onderzocht. Hiervoor hebben ze tandplak- en speekselmonsters van 14 cariësvrije kinderen en 30 kinderen met ernstig tandbederf in de vroege kinderjaren geanalyseerd.

Real-time live microscopie

Na het zien van de bacterie-schimmelclusters die aanwezig zijn in de speekselmonsters onder een microscoop, voerden de onderzoekers experimenten uit met behulp van real-time live microscopie om het proces van hechting en uiteindelijke groei te observeren. De vorming van deze assemblages werd in het lab nagebootst met behulp van de bacteriën, schimmels en een tandachtig materiaal. Alles werd geïncubeerd in menselijk speeksel.

Stek georganiseerde structuur

In het labsysteem konden de onderzoekers de verschillende groepen zien samenvoegen. Dit leidde tot een sterk georganiseerde structuur met bacterieclusters bevestigd in een complex netwerk van schimmelgist en filamentachtige uitsteeksels, hyfen genaamd. De structuur was verstrikt in een extracellulair polymeer.

Superorganismen met bijzondere eigenschappen

Ook testten de onderzoekers de eigenschappen van deze assemblages nadat ze het tandoppervlak hadden gekoloniseerd. De auteurs ontdekten dat de bacterie-schimmelclusters zich gedragen als superorganismen, met voordelen en functies die ze alleen niet zouden hebben. Zo werden ze erg plakkerig, hadden ze een verhoogde mechanische en antimicrobiële tolerantie, en groeiden ze erg snel.

Loopachtige bewegingen

Verder bleken de superorganismen veel sneller te kunnen voortbewegen: de bacteriën liften mee met de schimmelhyfen die met gecoördineerde “sprongachtige” en “loopachtige” bewegingen het hele superorganisme naar voren stuwen. Hierbij groeide de assemblage continu en werden de aangehechte bacteriën over het tandoppervlak getransporteerd. Als een gevolg kunnen ze meer tandbederf veroorzaken omdat de biofilm zich snel over menselijke tanden kan verspreiden. Meer details over en afbeeldingen van het proces worden gegeven in de studie.

Klinisch belang

“Deze waarnemingen kunnen van klinisch belang zijn om inzicht te geven in het ontstaan van ernstige kindercariës die wordt gekenmerkt door snel en agressief tandglazuur”, concludeerden de auteurs.

Bron:
PNAS