Je leest:

Een mondvol microbieel leven

Een mondvol microbieel leven

Auteur: | 12 december 2016

De mond is in biologisch opzicht een heel complex systeem. Het is de enige plek in ons lichaam waar botmateriaal – onze tanden en kiezen – door de huid heen steken. In dit complexe systeem leven honderden soorten organismen, met name bacteriën.

Het microbiële leven van tandplak werd al in de zeventiende eeuw waargenomen en beschreven door de Delftenaar Antoni van Leeuwenhoek. In zijn eigen tandplak, dat hij beschreef als: ‘een witte materie, die so dik is, alsof het beslagen meel was’, zag hij door zijn eenvoudige microscoop bewegende ‘diertjes’ in verschillende vormen, kleiner dan hij ooit had gezien. Sommige beestjes bewogen als een snoek door het water. De beschrijving door van Leeuwenhoek paste in het toen gangbare idee van de tandworm. Een organisme dat beginnend bij de tanden een lichaam van binnenuit opeet en waarvan men dacht het te kunnen bestrijden door flink te roken. Het heeft tot in de negentiende eeuw geduurd, de tijd van Louis Pasteur en Robert Koch, voordat de microbiële wereld bredere erkenning kreeg.

Een mond vol

Er zijn op dit moment iets meer dan 1000 verschillende soorten mondbacteriën beschreven. Een nog veel groter aantal is gedetecteerd met DNA-technieken, maar die zijn nog niet gekweekt of bestudeerd in het laboratorium. In de mondholte komen naast bacteriën ook schimmels, gisten en eencellige diertjes voor. Er wordt geschat dat een individu ongeveer een miljard microbiële cellen in de mond heeft en ongeveer 200-300 verschillende soorten organismen (in hoofdzaak bacteriën).

De mond is in biologisch opzicht een heel complex systeem. Het is de enige plek in ons lichaam waar botmateriaal – onze tanden en kiezen – door de huid heen steken. Deze zijn nodig om voedsel te vermalen en te mengen met speeksel. Speeksel bevat verschillende enzymen die belangrijk zijn voor de vertering. Speeksel zorgt verder voor bevochtiging van de mondholte en vormt een essentieel onderdeel in onze natuurlijke verdediging tegen infecties. Per dag slikken we ongeveer een liter speeksel door.

Model van de microbiële opbouw van tandplak. De filamenteuze Corynebacterium (roze) binden aan een bestaande biofilm met Streptococcus (groen) en Actinomyces (wit) op het tandoppervlak. Aan de losse uiteinden van Corynebacterium vormen zich een soort maïskolfstructuren doordat bolvormige bacteriën zoals Streptococcus en Porphyromonas (blauw) de uiteinden omringen en andere bacteriën zoals Haemophilus / Aggregatibacter weer aan Streptococcus hechten. De Streptokokken (groen) zorgen voor een micro-omgeving in de tussenlaag die rijk is aan CO2, lactaat en acetaat, en peroxide bevat maar arm is aan zuurstof. De filamenteuze Fusobacterium (geel) en Leptotrichia (lichtblauw) vermenigvuldigen goed bij deze lage zuurstofconcentratie en hoog CO2-gehalte in de tussenlaag, net als Capnocytophaga (rood).
Sittrop Grafisch Realisatiebureau, Nijmegen

Vastplakken om te overleven

Om niet met voedsel en speeksel mee doorgeslikt te worden is het voor micro-organismen in de mondholte van essentieel belang om stevig aan een oppervlak te hechten. Dat kan aan het oppervlak van tanden en kiezen, maar ook aan de zachte weefsels van de wang, gehemelte, tandvlees en de tong.

De zachte weefsels zijn voorzien van een slijmlaag (mucus), een gelachtige laag, opgebouwd uit grote eiwit-koolhydraatnetwerken. Het bovenste deel van deze laag wordt constant ververst waardoor aangehechte micro-organismen weer losraken. Het onderste deel van de slijmlaag is semipermeabel en laat kleine moleculen door, maar grotere deeltjes, virussen en micro-organismen niet. Op deze manier voorkomt de gastheer direct contact met micro-organismen in de mondholte. Slijm heeft een belangrijke rol in het microbiële ecosysteem van de mond. Naast een aanhechtingsplaats biedt het ook een voedingsbron voor veel micro-organismen.

Bacteriën hechten selectief aan specifieke eiwitten uit speeksel die op het tandoppervlak zitten, de zogenaamde pelliclelaag. Bacteriën die als eerste aanhechten vormen zelf ook weer aanhechtingsplaats voor andere bacteriesoorten, en zo verder. Hierbij vormen de bacteriën een zogenaamde biofilm. Dit is een laagje van veel verschillende microbiële cellen, ingebed in een zelfgeproduceerde matrix van koolhydraten, eiwitten en DNA. Deze zelfgeproduceerde extracellulaire matrix omhult, stabiliseert en beschermt de biofilm. Het vormen van een biofilm opgebouwd uit verschillende bacteriesoorten heeft zo zijn voordelen. Zo kunnen bacteriën elkaar ondersteunen bij groei, beschermen tegen stress (door zuur, zuurstof en antimicrobiële stoffen) en samenwerken bij de afbraak van voedingsstoffen als complexe koolhydraten of eiwitten. Ook kunnen er in de biofilm delen ontstaan waar het zuurstofniveau zo laag is dat er anaerobe micro-organismen kunnen groeien.

Verval en bederf

Mondbacteriën zijn betrokken bij de vorming van gaatjes (cariës) en tandvleesontsteking (parodontitis). Bij cariës is er sprake van afbraak van tandglazuur en tandbeen als gevolg van zuurvorming door bacteriën. Bij omzetting van suikers en andere koolhydraten kunnen bacteriesoorten zoals streptokokken en lactobacillen, zuren vormen als lactaat en acetaat. De vorming van zuren leidt tot verlaging van de zuurgraad waardoor het tandglazuur en tandbeen, hoofdzakelijk opgebouwd uit calciumfosfaat, oplost.

Speeksel kan verlies aan tandbeen (demineralisatie) tegengegaan door het zuur te neutraliseren. Daarnaast is speeksel oververzadigd met calcium en kan het bij neutrale pH herstel van de glazuurlaag bevorderen (remineralisatie). Helaas verloopt het herstel van tandbeen langzamer dan de afbraak. Hierdoor kunnen er door bijvoorbeeld frequent eten of drinken van suikerhoudende dranken gaatjes ontstaan. Ook kunnen er veranderingen ontstaan in het microbiële ecosysteem, waardoor er meer organismen voorkomen die suikers omzetten in zuren.

Ook bij tandvleesontsteking vervullen aangehechte bacteriën een hoofdrol. Bij milde vormen van tandvleesontsteking (gingivitis) treedt alleen bloeding en zwelling op. Ernstiger wordt het als er ook verlies van kaakbot optreedt (parodontitis) nadat bacteriën zich dieper in de ruimte tussen tand en tandvlees nestelen (tandpockets). Bacteriën betrokken bij tandvleesontsteking lijken een voorkeur te hebben voor eiwit en aminozuren. Verder zijn ze in staat om ons immuunsysteem te omzeilen.

De ruimtelijke organisatie van tandplak, georganiseerd rond draadvormige corynebacteriën (roze).
Jessica Mark Welch, Marine Biological Laboratory, and Gary Borisy, The Forsyth Institute

Zo bezit de bacterie Porphyromonas gingivalis verschillende eiwitsplitsende enzymen (proteases) die antistoffen (immunoglobulines) kapot knippen. Ook kunnen bacteriën zich inkapselen en zo herkenning door immuuncellen bemoeilijken. Bovendien lijkt de activering van ons immuunsysteem bij te dragen aan het verval. Botafbraak wordt voornamelijk veroorzaakt door de lichaamseigen afweerreactie tegen de bacteriën (onder andere Interleukine 1), die ook het steunweefsel van de tand aantast. Door het verlies van dit steunweefsel kan de biofilm zich weer dieper in de tandpocket verder ontwikkelen.

Het verwijderen van tandplak door poetsen, flossen of stokeren, werkt preventief tegen cariës en tandvleesontsteking. Ook heeft de introductie van fluoride in tandpasta geleid tot een enorme afname van tandbederf. Fluoride versterkt het tandbeen, vertraagt demineralisatie en versnelt remineralisatie.

Bacteriën en gezondheid

Of micro-organismen in de mond ook een positieve bijdrage leveren aan onze gezondheid, en net als het darmmicrobioom, een integraal onderdeel uitmaken van onze fysiologie, is niet bekend. Een uitzondering hierop vormt de rol van mondbacteriën bij bloeddrukregulatie. Stikstofmonoxide (NO) is een belangrijk molecuul in ons lichaam en onder andere betrokken bij regulatie van onze bloeddruk. Deze stof kan ook worden gemaakt uit nitraat in ons voedsel. Nitraat zit in veel verschillende voedingsmiddelen, waaronder bietjes en spinazie.

De mens kan niet zelf nitraat omzetten, maar voor veel bacteriën is dat een fluitje van een cent. Recente studies hebben aangetoond dat mondbacteriën hiervoor verantwoordelijk zijn. Nitraat uit voeding komt via de maag en dunne darm in het bloed en wordt verzameld en geconcentreerd in de speekselklieren en uitgescheiden via het speeksel. In de mond wordt het nitraat door onder andere de bacteriesoort Veillonella omgezet in nitriet. Ons lichaam zet het verder om in stikstofmonoxide. Gebruik van sterke antimicrobiële mondspoelmiddelen blijkt direct tot verstoring van de nitraat-nitrietomzetting te leiden, en zelfs te resulteren in bloeddrukverhoging.

De mogelijke positieve effecten van orale micro-organismen aan onze fysiologie zijn fascinerend. Net als het mysterie waarom mensen uit verschillende delen van de wereld een grote overlap vertonen in de soorten mondbacteriën, ongeacht wat mensen eten of hoe ze leven.

Nieuwe analysemethoden hebben onderzoekers de afgelopen jaren in staat gesteld om tot in ongekend detail de microbiële wereld in de mondholte te beschrijven. Het heeft onder andere meer inzichten gebracht over het ontstaan van mondziekten. Deze nieuwe inzichten bieden mogelijkheden voor vroege opsporing en behandeling van (mond)ziekten, en betere en meer efficiënte manieren om deze ziekten te voorkomen.

Dit artikel is een publicatie van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij.
© Stichting Biowetenschappen en Maatschappij, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 12 december 2016

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.