Hammaslääkäri

Lauantai 21.09.2019

Mutans streptokokit – kariesjoukkueen tuhoisat, arvoitukselliset tähtipelaajat

Joskus karieksen tutkimus oli paljolti Streptococcus mutansin tutkimusta. Nyttemmin katsotaan, että karies on tulosta isännän ja suun mikrobiyhteisön monimutkaisesta vuorovaikutuksesta. Mutta mitä S. mutansin merkityksestä karieksessa voidaan nykytiedon valossa sanoa?

kariesbakteerit.jpg

Kuva: iStockphoto

Streptococcus mutansin eristi ensimmäisenä amerikkalainen hammaslääkäri, mikrobiologi Willoughby Dayton Miller vuonna 1890. Ensimmäisenä sen yhdisti kariekseen J. Kilian Clarke vuonna 1924. 1940-luvulla R.M. Stephan ja B.F. Miller osoittivat, että kariekseen liittyy hammasplakin dysbioosi eli mikrobiomin epätasapaino. Tässä vaiheessa pohdittiin paljon sitä, aiheuttavatko dysbioosin aina tietyt mikrobit. Ongelma näytti aluksi suurelta osin ratkeavan, kun mutans streptokokkien (MS) havaittiin olevan lähes aina runsaslukuinen ja virulentti tekijä erityisesti hankalimmissa kariestapauksissa.

Viime vuonna BMC Oral Health -lehdessä julkaistussa artikkelissaan amerikkalaistutkijat Jeffrey A. Banas ja David T. Drake pohtivat, mitä MS:ien roolista karieksen etiologiassa ja kehityksessä voidaan nykytiedon valossa sanoa – ja miten tämän pitäisi heijastua tulevaan kariestutkimukseen ja kliinisiin käytäntöihin. Tutkijat muistuttavat, että suuri osa mutans streptokokkien ja karieksen yhteyttä selvittävistä tutkimuksista on tehty aikana, jolloin karieksen esiintyvyys ja ilmaantuvuus ovat olleet länsimaissa huipussaan. Usein ne on myös tehty lapsilla, joiden karies on vaikea ja joilla on paljon sille altistavia tekijöitä. Missään vaiheessa aivan kaikki tutkijat eivät myöskään ole olleet vakuuttuneita siitä, että S. mutans on karieksen avaintekijä, vaan jotkut ovat aina ajatelleet, että tiedeyhteisön pitäisi keskittyä enemmän plakin lajikirjon ja dysbioosin tutkimukseen.

Varhainen MS-kolonisaatio on edelleen riskitekijä

– Näkemyserot mutans streptokokkien merkityksestä jatkuvat suurelta osin tänäkin päivänä, toteaa muun muassa ksylitolitutkimusta vuosikausia tehnyt ja MS-keskustelua aitiopaikalta seurannut dosentti Eva Söderling.

– On ollut jo kauan tiedossa, että aikuisen syljessä tai plakissa mutans streptokokit eivät ole varsinaisia karieksen riskitekijöitä. Jos henkilön suuhygienia on hyvä, hän käyttää fluorihammastahnaa, syljeneritys on normaali ja ruokailutottumukset ovat edes kohtalaiset, ei kariesta välttämättä koskaan tule, vaikka mutans-tasot suussa olisivat kuinka korkeat.

Kuitenkin lapsen hampaiston varhaista MS-kolonisaatiota pidetään edelleen karieksen riskitekijänä.

– Korkeat MS-tasot ovat länsimaissa pikkulasten vanhemmilla yleisiä, ja on nykyäänkin paikallaan varoittaa vanhempia tartuttamasta virulentteja mikrobeja lapsilleen.

On paljon tutkittu sitä, kuinka suuri mutans streptokokkien osuuden pitäisi plakissa olla, jotta ne todennäköisesti aiheuttaisivat karieksen. Esimerkiksi eräässä vuonna 2002 tehdyssä tutkimuksessa, jossa mitattiin MS-tasoja 5–12-vuotiailta lapsilta, MS:ien osuus plakissa vaihteli 0:n ja 30 prosentin välillä – sekä kariesta sairastavilla että kariesvapailla lapsilta. Kuitenkin niillä lapsilla, joilla oli kariesta, oli tilastollisesti merkitsevästi useammin korkeat MS-tasot.

Mikrobien geeneihin perustuva lajintunnistus on tuonut mutans streptokokkien ja karieksen tutkimukseen täysin uusia mahdollisuuksia. Banasin ja Draken mielestä geenitutkimus ei kuitenkaan toistaiseksi ole tarjonnut mullistavia tuloksia MS:n osalta: lähinnä se on vahvistanut yhteyden MS:n ja karieksen välillä.

Banasin ja Draken mukaan S. mutans on eräänlainen kariesjoukkueen tähtipelaaja: se ei pärjää ilman joukkuetovereita eli muita kariogeenisia lajeja eikä se aina osu maaliin, mutta se tekee karieksen esiintymisestä todennäköisempää. Lisäksi jos karies on vaikea, on lähes varmaa, että suun MS-tasot ovat korkeat.

Söderlingin mukaan tähtipelaajavertaus on osuva.

– Monet suun mikrobit tuottavat kiillettä syövyttäviä happoja yhtä hyvin kuin mutans streptokokit ja myös selviävät erinomaisesti happamassa pH:ssa. MS:t kuitenkin erottuvat muista suun mikrobeista sikäli, että niiden entsyymit tuottavat niukkaliukoisia polysakkarideja, jotka tekevät plakista hyvin kariogeenista.

Plakin mikrobiomi muuttuu karieksen edetessä

Tuoreet geenitutkimukset, kuten Human Microbiome Project, ovat valottaneet mikrobivälitteisten kroonisten sairauksien – esimerkiksi karieksen – etiologiaa uudella tavalla. Nämä sairaudet ovat tulosta monimutkaisesta isännän ja mikrobiyhteisön vuorovaikutuksesta.

Banasin ja Draken mukaan voidaan olettaa, että mitä herkempi kiille on hapoille, sitä moninaisemmat plakin mikrobikombinaatiot voivat aiheuttaa siinä karieksen. He toteavat, että hyvin kariesherkkää hammaspintaa voi verrata immunosupprimoituun elimistöön: siinä sairauden voi aiheuttaa sellainenkin mikrobifloora, joka ei normaalitilanteessa sitä aiheuttaisi. Tällöin on todennäköisempää myös, että kariesta syntyy, vaikka suussa ei olisi lainkaan mutans streptokokkeja.

Geenitutkimusten avulla on kyetty tarkastelemaan uudella tavalla sitä, miten suun mikrobiomi kehittyy karieksen edetessä. Tiedeyhteisön runsaasti siteeraamassa amerikkalaistutkimuksessa (Gross ym., 2012) selvitettiin hammasplakin bakteeriyhteisöjen DNA-profiileja 16S rRNA-geenisekvensoinnin avulla lasten maitohampaistossa alkaen siitä hetkestä, kun karies oli puhkeamassa. Tutkijat totesivat, että S. mutans oli dominantti laji useimmissa, mutta ei kaikissa hampaistoissa. Karieksen puhjetessa muita hyvin yleisiä bakteereja olivat Streptococcus salivarius, S. sobrinus ja S. parasanguinis; näin oli erityisesti silloin, kun MS:eja oli vähän tai ei ollenkaan. Tutkijat totesivat konkreettisesti sen, että kariesta voi edistää moni mikrobi, ja niitä kaikkia on syytä tutkia edelleen. Myös Veillonella-suvun lajit, jotka metabolisoivat laktaattia, liittyivät selkeästi kariekseen, ja niitä esiintyi erityisesti yhteydessä muihin paljon happoa tuottaviin lajeihin. Lapsilla, joilla ei ollut kariesta, Veillonellat – ei siis MS:t – ennustivat parhaiten karieksen puhkeamista. Tutkimuksessa havaittiin myös, miten mikrobien lajikirjo kutistui karieksen edetessä, ja aivan tietyt bakteerit vähenivät tai hävisivät kokonaan. 

Gross työtovereineen muistuttaa, miksi karieksen puhkeamiseen liittyvien mikrobiomin muutosten ymmärtäminen on tärkeää: interventiot ovat tehokkaimpia, kun ne pysäyttävät kariesprosessin alkuunsa. Kun kariesvaurio etenee liitukariesta pidemmälle, tautia ei enää voi pysäyttää biologisesti, ja biofilmi on paremmin suojassa myös mekaaniselta puhdistukselta.

Myös geenitutkimusten suhteen on muistettava kriittisyys. Geenitutkimuksen menetelmät eivät ole kaikkivoipia, ja on osoitettu, että esimerkiksi mikrobien suhteellisista osuuksista yhdessä ja samassa plakkinäytteessä voi saada ratkaisevasti erilaisen tuloksen riippuen siitä, missä laboratoriossa lajimääritys tehdään.

Eva Söderlingillä on tästä omakohtaista kokemusta.

– Kun muutama vuosi sitten teimme ksylitolitutkimusta Kuwaitissa, ei Cambridgen maineikkaaseen The Forsyth Instituteen HOMIM-mikrobiomianalyysiin lähettämistäni rinnakkaisnäytteistä löytynyt mutans streptokokkeja lainkaan, vaikka Turussa viljelymäärityksissä niitä löytyi joka näytteestä.

Hammasharjaa ja -lankaa tarvitaan vielä pitkään

Banaksen ja Draken mukaan mikään nykyisistä hypoteeseista ei selitä sitä moninaisuutta, joilla karies voi suussa ilmetä ja kehittyä. Todennäköistä onkin, että karieksen puhkeamisen ja kehityksen edellytykset vaihtelevat eri ihmisillä.

Kariesta on vuosikymmenten kuluessa koetettu ehkäistä ja hoitaa monella keinolla. MS-tartuntaa vastaan on kehitetty rokotteita, mutta systeemistä rokotetta ei ole mahdollista käyttää, koska streptokokkiantigeeneilla voi olla haittavaikutuksia esim. sydämeen. Tämän jälkeen on kehitelty suun tai nenän kautta annettavaa rokotetta, jossa MS-kolonisaatiota estettäisiin passiivisen immunisaation kautta, limakalvoimmuniteettia indusoivien streptokokkiantigeenien avulla. Rokotetutkimukset ovat vähentyneet sen jälkeen, kun alettiin ajatella, ettei mutans streptokokkien rooli karieksessa olekaan niin merkittävä kuin aluksi kuviteltiin. Kariesrokotetutkimusta tehdään kuitenkin jatkuvasti. Viime vuoden lopussa uutisoitiin esimerkiksi kiinalaisten hiirillä tekemästä kariesrokotetutkimuksesta: MS:eja hävittävän proteiiniyhdistelmän avulla hiirten kariesta oli onnistuttu sekä ehkäisemään että hoitamaan kohtalaisen tehokkaasti.

Kariesta on pyritty ehkäisemään myös mutans streptokokkeihin kohdistetulla antibioottihoidolla. Sekin auttoi vähentämään kariesta, mutta toi mukanaan systeemisen antibioottihoidon sivuvaikutukset.
Tehokkaimpiin karieksen ehkäisykeinoihin kuuluu ksylitoli, jonka kaupallinen tuotanto on suomalainen menestystarina. MS:t ovat erityisen herkkiä ksylitolille, ja ksylitolia käytetään tänäkin päivänä ympäri maailmaa pienentämään MS-tasoja suussa ja katkaisemaan ”happohyökkäys” ruokailun jälkeen.

Kuitenkin paras ja ainoa ohittamaton keino torjua kariesta on nykyäänkin hampaiden ja hammasvälien mekaaninen puhdistus, eli harjaaminen, lankaaminen ja ammattimainen plakkipeitteiden poisto. Aina mekaaninen puhdistus ei kuitenkaan tuota toivottua tulosta, ja tästä syystä kaivattaisiin spesifimpiä hoitoja. Banaksen ja Draken mukaan hopeayhdisteet, joiden on kauan tiedetty olevan antibakteerisia, voisivat olla hyvä keino vaikuttaa plakin ekologiaan. Toimivia pehmeitä keinoja parantaa plakin dysbioosia taas voisivat heidän mukaansa olla esimerkiksi probiootit sekä prebioottina toimiva arginiini.

Lähteet:

Banas JA, Drake DR. Are the mutans streptococci still considered relevant to understanding the microbial etiology of dental caries? BMC Oral Health 2018; 18: 3–8.

Gross EL, Beall CJ, Kutsch SR, Firestone ND, Leys EJ, Griffen AL. Beyond Streptococcus mutans: Dental Caries Onset Linked to Multiple Species by 16S rRNA Community Analysis. PLoS One 2012; 7(10): e47722.

Dos. Eva Söderlingin puhelinhaastattelu 13.11.2018.