แบคทีเรียเพิ่มความต้านทานยาต้านเชื้อราในฟันผุรุนแรงในวัยเด็ก

เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิจัยจาก University of Pennsylvania School of Dental Medicine ค้นพบว่าในหลาย ๆ กรณี โรคฟันผุในเด็กปฐมวัยเป็นผลมาจากคราบจุลินทรีย์ที่มีทั้งแบคทีเรียและเชื้อราที่ทำงานร่วมกันเพื่อทำให้ฟิล์มชีวภาพบนฟันก่อโรคได้มากขึ้นและกำจัดออกได้ยาก ตอนนี้พวกเขาได้แสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์ทั้งสองชนิดนี้ทำงานร่วมกันเพื่อเพิ่มการดื้อยา ทำให้เซลล์ของเชื้อราหลีกเลี่ยงการถูกฆ่าโดยการรักษาด้วยยาต้านเชื้อรา การกำหนดเป้าหมายไปยังเมทริกซ์ที่ผลิตโดยแบคทีเรียพร้อมกับเชื้อราพร้อมกันนั้นเป็นวิธีการป้องกันนี้ ฮยอน (มิเชล) คู ศาสตราจารย์ภาควิชาทันตกรรมจัดฟันและแผนกกุมารเวชศาสตร์และสุขภาพช่องปากชุมชนในโรงเรียนแพทย์ทันตกรรมเพนน์กล่าวว่า "วิธีการต้านจุลชีพในปัจจุบันสำหรับการรักษาโรคฟันผุในเด็กปฐมวัยมีประสิทธิภาพจำกัด "หลักฐานที่มีอยู่แสดงให้เห็นว่าโรคที่เกี่ยวข้องกับฟิล์มชีวภาพนั้นมีจุลินทรีย์หลายชนิดในธรรมชาติ ซึ่งรวมถึงแบคทีเรียและเชื้อราหลายชนิดผสมกัน ดังนั้นการรักษาที่มุ่งเป้าไปที่จุลินทรีย์เพียงชนิดเดียวอาจไม่ได้ผล ฉันคิดว่างานนี้ทำให้เรามองเห็นทางเลือกในการ ทำลายฟิล์มชีวภาพข้ามอาณาจักร ซึ่งเป็นแนวทางเชิงผสมผสานที่พิจารณาส่วนประกอบของเชื้อราและแบคทีเรีย" คูเป็นผู้เขียนอาวุโสของผลงาน และดงยอบ คิม นักวิจัยหลังปริญญาเอก เป็นผู้เขียนคนแรก พวกเขาร่วมมือกับทีมจาก Tel Aviv University และ University of Wisconsin-Madison ในงานนี้ ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารISME ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา นักวิจัยสังเกตว่าคราบจุลินทรีย์ในเด็กที่เป็นโรคฟันผุในเด็กปฐมวัยมักประกอบด้วย เชื้อรา Candida albicansซึ่งเป็นเชื้อราที่ปกติจะเกาะอยู่บนผิวเยื่อเมือก นอกเหนือจาก Streptococcus mutans ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่มักเกี่ยวข้องกับฟันผุ งานในห้องทดลองของ Koo แสดงให้เห็นว่าเอนไซม์ที่ผลิตโดยแบคทีเรียที่เรียกว่า GtfB สามารถจับกับCandidaและเมื่อมีน้ำตาลอยู่ (ลักษณะเด่นของอาหารในโรคฟันผุในวัยเด็ก) เมทริกซ์โพลีเมอร์เหนียวจะก่อตัวขึ้นบนผิวเซลล์ ทำให้เชื้อราสามารถจับกับฟันได้ และเชื่อมโยงกับคู่หูของแบคทีเรีย เมื่อรวมกันแล้ว สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อเพิ่มความรุนแรงของฟันผุในแบบจำลองสัตว์ฟันแทะ เมื่อตระหนักในสิ่งนี้ Koo, Kim และเพื่อนร่วมงานจึงต้องการดูว่าวิธีการแบบสองแง่สองง่ามอาจทำลายความสัมพันธ์ที่เสริมฤทธิ์กันและปฏิบัติต่อฟิล์มชีวภาพได้อย่างมีประสิทธิภาพหรือไม่ Koo กล่าวว่า "ในตอนแรก เราตัดสินใจที่จะพิจารณาการรักษาที่ใช้ทางคลินิกในทางทันตกรรมเพื่อโจมตีหรือป้องกันการติดเชื้อราหรือแบคทีเรีย" พวกเขามาพร้อมกับ fluconazole ซึ่งใช้เป็นยาต้านเชื้อราและโพวิโดนไอโอไดด์ซึ่งเป็นสารฆ่าเชื้อที่มีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรีย ใช้เพียงอย่างเดียวเพื่อรักษาแผ่นชีวะที่ปลูกบนวัสดุคล้ายฟันในห้องปฏิบัติการ ยามีผลในระดับปานกลางเท่านั้น เป็นการยืนยันว่าการรักษาด้วยวิธีเดียวไม่ได้ผลดีนักกับแผ่นชีวะที่มีจุลินทรีย์จำนวนมาก แต่เมื่อรวมกันแล้ว ผลลัพธ์ที่ได้นั้นน่าประทับใจกว่ามาก "เรากำจัดการติดเชื้อราได้อย่างสมบูรณ์ ทั้งในแผ่นชีวะที่ปลูกในห้องแล็บ แต่ยังรวมถึงที่ก่อตัวในร่างกายโดยใช้แบบจำลองสัตว์" Koo ตั้งข้อสังเกต แต่ความสำเร็จนี้มาโดยไม่ได้เพิ่มฤทธิ์ต้านแบคทีเรีย เพื่อทำความเข้าใจว่าเหตุใดวิธีการแบบผสมผสานจึงมีประสิทธิภาพอย่างมากต่อC. albicansแม้ว่าจะไม่ฆ่าแบคทีเรียจำนวนมาก โรคฟันผุ นักวิจัยได้พิจารณาภาพถ่ายจุลทรรศน์ที่มีความละเอียดสูงของแผ่นชีวะด้วยการรักษาแบบต่างๆ อย่างใกล้ชิด พวกเขาสังเกตเห็นว่าในไบโอฟิล์มที่ไม่ผ่านการบำบัดและที่รักษาด้วยฟลูโคนาโซลเพียงอย่างเดียว เชื้อราถูกเคลือบด้วยเมทริกซ์เหนียวมากมาย ซึ่งดูเหมือนจะทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันจากสารต้านเชื้อรา แต่ในฟิล์มชีวภาพที่รักษาด้วยโพวิโดนไอโอไดด์เช่นกัน เมทริกซ์จะลดลงอย่างมาก ทำให้เชื้อราสัมผัสกับฟลูโคนาโซล "เราคิดว่าน่าสนใจ" Koo กล่าวและหันไปหาวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์เพื่อหาข้อมูลเพิ่มเติม พวกเขาค้นพบว่ายาที่มีไอโอไดด์สามารถยับยั้งการทำงานของ GtfB ได้ ในการทดลองหลายชุด พวกเขาพบว่าโพวิโดนไอโอไดด์ทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้งที่มีประสิทธิภาพของการผลิตเมทริกซ์เหนียว สารนี้มีฤทธิ์ในการยับยั้งเมทริกซ์มากกว่าสารต้านแบคทีเรียเกือบ 100 เท่า นั่นทำให้พวกเขาตั้งสมมติฐานว่าเมทริกซ์ทำหน้าที่เป็น "เกราะป้องกันยา" ป้องกันไม่ให้ fluconazole เข้าถึงและฆ่าเซลล์เชื้อรา เพื่อดูว่าการรบกวนเมทริกซ์อาจทำให้ฟลูโคนาโซลทะลุผ่านและเข้าถึงเชื้อราได้หรือไม่ พวกเขาร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยเทลอาวีฟเพื่อติดตามฟลูโคนาโซลที่ติดฉลากเรืองแสงตามเวลาจริงขณะที่มันเคลื่อนที่ผ่านฟิล์มชีวภาพ จากการถ่ายภาพแบบไทม์แลปส์ พวกเขาพบว่าฟลูโคนาโซลติดอยู่ในเมทริกซ์ ซึ่งส่วนใหญ่ไปไม่ถึงเซลล์ของเชื้อรา ซึ่งได้รับการยืนยันเพิ่มเติมโดยการวัดฟลูโคนาโซลที่ติดฉลากกัมมันตภาพรังสีโดยตรงที่ดูดซึมในเมทริกซ์ ในทางตรงกันข้าม ฟลูโคนาโซลเคลื่อนที่ภายในเซลล์ของเชื้อราได้อย่างง่ายดายเมื่อพวกมันอยู่ในไบโอฟิล์มโดยเมทริกซ์ถูกรบกวนด้วยโพวิโดนไอโอดีน การใช้การทดสอบที่แตกต่างกันสามแบบเพื่อทำลายเมทริกซ์ ไม่ว่าจะโดยการย่อยสลายเมทริกซ์โดยตรงหรือใช้แบคทีเรียที่มีข้อบกพร่องใน GtfB นักวิจัยพบว่าความสามารถในการฆ่าเชื้อราของฟลูโคนาโซลสามารถฟื้นฟูได้อย่างสมบูรณ์ เป็นการยืนยันบทบาทของเมทริกซ์ที่ผลิตโดยแบคทีเรียในการส่งเสริมการต้านเชื้อรา ดื้อยา เชื้อราเองมีกลไกของตัวเองในการหลีกเลี่ยงการถูกฆ่าโดย antifungals แต่ความต้านทานนี้รุนแรงขึ้นจากผลการป้องกันของเมทริกซ์ นักวิจัยพบว่า มองไปข้างหน้า ทีมที่นำโดยเพนน์หวังว่าการค้นพบนี้จะนำไปสู่กลยุทธ์ใหม่ในการรักษาการติดเชื้อแบคทีเรียและเชื้อราที่เกี่ยวข้องกับโรคฟันผุในเด็กปฐมวัยและโรคที่เกิดจากจุลินทรีย์อื่นๆ ในส่วนของนักวิจัย พวกเขากำลังใช้นาโนเทคโนโลยีเพื่อพัฒนาวิธีการที่กำหนดเป้าหมายได้อย่างแม่นยำซึ่งสามารถกำหนดเป้าหมายเมทริกซ์และทั้งส่วนประกอบของเชื้อราและแบคทีเรียของฟิล์มชีวภาพในช่องปากได้อย่างแม่นยำ