Τα μικρόβια που ζουν μέσα στο στόμα μας, γνωστά συλλογικά ως μικροβίωμα του στόματος, επηρεάζουν τη γενική υγεία μας με πολλούς τρόπους που δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητοί. Ορισμένα βακτήρια προκαλούν φλεγμονή, οδηγώντας σε περιοδοντίτιδα και άλλες συστηματικές ασθένειες, όπως καρδιαγγειακές παθήσεις και διαβήτης. Άλλοι στοματικοί οργανισμοί έχουν συσχετιστεί με ορισμένους τύπους καρκίνου. Οι επιστήμονες εργάζονται για να κατανοήσουν πώς αυτά τα μικρόβια αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και με το σώμα μας για να ξεκαθαρίσουν τους ατομικούς τους ρόλους στην υγεία και τις ασθένειες.

Μεταξύ των διαφορετικών ειδών βακτηρίων που ζουν στο στόμα μας είναι μια ομάδα που ανήκει στην Candidate Phyla Radiation (CPR). Αυτά τα σφάλματα είναι ιδιαίτερα μυστηριώδη επειδή είναι εξαιρετικά μικρά, υιοθετούν έναν μοναδικό συμβιωτικό τρόπο ζωής μαζί τους βακτήρια ξενιστή, και τα περισσότερα πρέπει ακόμη να καλλιεργηθούν από επιστήμονες και να μελετηθούν στο εργαστήριο. Τα μόνα βακτήρια εντός του CPR που πρέπει να εξεταστούν σε βάθος είναι μια ομάδα που ονομάζεται TM7, τα οποία καλλιεργήθηκαν για πρώτη φορά από τον ερευνητή του Ινστιτούτου Forsyth, Dr. Xuesong He, το 2014.

Σε ένα σημαντικό βήμα προς την καλύτερη κατανόηση αυτών των άπιαστων βακτηρίων, ο Δρ. He και ο συνεργάτης του, Δρ. Jeffrey S. McLean στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον, ανέπτυξαν ένα νέο μοντέλο συστήματος χρησιμοποιώντας το πρώτο απομονωμένο ανθρώπινο στέλεχος TM7 από το στόμα, TM7x, και τον ξενιστή του. βακτήριο, Actinomyces odontolyticus. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το σύστημα μοντέλου για να μελετήσουν πειραματικά αυτά τα μικροσκοπικά βακτήρια, δοκιμάζοντας μια υπόθεση για το πώς το TM7 προσαρμόστηκε να ζει μέσα στους ανθρώπους και παρέχοντας εμπειρικά δεδομένα για να επιβεβαιώσουν προηγούμενες γονιδιωματικές μελέτες. Τα ευρήματά τους δημοσιεύτηκαν σήμερα στο περιοδικό Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών (PNAS).

Οι επιστήμονες έχουν βρει το TM7 σε πολλούς διαφορετικά περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένου του εδάφους, των υπόγειων υδάτων και των σωμάτων άλλων θηλαστικών. Μελέτες έχουν δείξει ότι, ενώ διατηρούν ένα εντυπωσιακά παρόμοιο γονιδίωμα συνολικά, το TM7 που βρίσκεται στο ανθρώπινο στόμα είναι μοναδικό από αυτά σε άλλα περιβάλλοντα επειδή έχουν αποκτήσει ένα σύμπλεγμα γονιδίων που κωδικοποιεί το σύστημα απιμινάσης αργινίνης ή ADS.

«Αυτό ήταν ενδιαφέρον για εμάς, καθώς φαίνεται να υπάρχουν πολύ λίγες γονιδιωματικές αλλαγές που συνέβησαν σε αυτή την ομάδα μικροσκοπικών βακτηρίων με ήδη μικρά γονιδιώματα καθώς μεταβαίνονταν από το περιβάλλον στα θηλαστικά», είπε ο Δρ ΜακΛίν.

Οι ερευνητές υπέθεσαν ότι το TM7 απέκτησε το ADS ως εξελικτικό πλεονέκτημα για να τους βοηθήσει να προσαρμοστούν και να επιβιώσουν στην ανθρώπινη στοματική κοιλότητα. Για να ελέγξει αυτή την υπόθεση, ο Δρ. Jing “Janet” Tian, ​​ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, χρησιμοποίησε το σύστημα μοντέλου για να διερευνήσει πειραματικά τη λειτουργία και τον αντίκτυπο του ADS στο TM7x και στο βακτήριο ξενιστή του. Διαπίστωσε ότι το ADS βοήθησε το TM7x να διασπάσει την αργινίνη, μια διαδικασία που παράγει τις ενώσεις τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) και αμμωνία. Η αυξημένη αφθονία του ATP και της αμμωνίας ωφέλησε το TM7x αυξάνοντας τη μολυσματικότητά του ή την ικανότητά του να πολλαπλασιάζεται. Προστάτευσε επίσης το TM7x και το βακτήριο ξενιστή του από το όξινο στρες, μια κατάσταση που τα μικρόβια συναντούν συχνά στην ανθρώπινη στοματική κοιλότητα λόγω του οξέος που δημιουργείται όταν τα βακτήρια τρέφονται και μεταβολίζουν τους διαιτητικούς υδατάνθρακες.

Τελικά, το πείραμα έδειξε ότι τα TM7x ήταν σε θέση να επιβιώσουν στο πειραματικό περιβάλλον για περισσότερο από όσο μπορούσαν χωρίς την προσθήκη αργινίνης, χάρη στο ADS.

“Οι περισσότερες από τις τρέχουσες μελέτες για τα βακτήρια CPR βασίζονται σε μια γονιδιωματική προσέγγιση ανεξάρτητη από την καλλιέργεια. Χρησιμοποιώντας αυτό το σύστημα βακτηριακού μοντέλου TM7, είμαστε σε θέση να δοκιμάσουμε απευθείας μια υπόθεση που δημιουργείται από την ανάλυση γονιδιώματος, η οποία βοηθάει να μετακινηθεί το ερευνητικό πεδίο της ΚΑΡΠΑ από το γονιδίωμα εστιασμένο μελέτες προς μελέτες που βασίζονται σε υποθέσεις για την καλύτερη κατανόηση της βιολογίας τους», είπε ο Δρ. Χε.

«Η παραγωγή αμμωνίας μέσω ADS με κωδικοποίηση TM7 αυξάνει το επίπεδο pH στο ανθρώπινο μικροπεριβάλλον του στόματος, το οποίο θέτει μια ενδιαφέρουσα ερώτηση σχετικά με τον ρόλο του TM7 στην ανάπτυξη της τερηδόνας», δήλωσε ο Δρ. Tian, ​​Παιδοδοντίατρος στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο του Πεκίνου. Στοματολογίας και επισκέπτης μελετητής στο Forsyth. Σε μια προηγούμενη μελέτη για την οδοντική τερηδόνα σε παιδιά, ο Δρ Tian διαπίστωσε ότι η αφθονία του TM7 αυξήθηκε σημαντικά μετά τη θεραπεία της τερηδόνας. «Πιστεύουμε ότι αυτό δείχνει ότι το TM7 μπορεί να σχετίζεται περισσότερο με μια κατάσταση χωρίς τερηδόνα και σχεδιάζουμε να κάνουμε περισσότερη έρευνα σε αυτόν τον τομέα», είπε ο Δρ. Tian.

Αυτή η μελέτη προσθέτει επίσης σε ένα αυξανόμενο σύνολο αποδεικτικών στοιχείων ότι τα βακτήρια TM7 μπορεί να διαδραματίζουν πιο προστατευτικό ρόλο στη στοματική υγεία από ό,τι πίστευαν αρχικά οι ερευνητές. Για παράδειγμα, η αφθονία του ΤΜ7 βρέθηκε να αυξάνεται δραστικά στο στόμα ασθενών με περιοδοντική νόσο, γεγονός που οδήγησε τους επιστήμονες να υποθέσουν ότι τα βακτήρια συνέβαλαν στην ασθένεια. Αλλά μια πρόσφατη μελέτη με επικεφαλής τον Δρ. Batbileg Bor στο Forsyth έδειξε το αντίθετο αποτέλεσμα – το TM7 μείωσε την περιοδοντική φλεγμονή και την οστική απώλεια σε ένα μοντέλο ποντικού.

«Είμαστε ακόμα στα πρώτα στάδια της κατανόησης του πώς καθένας από τους πολλούς διαφορετικούς τύπους αυτών των εξαιρετικά μικρών παρασιτικών βακτηρίων, που ουσιαστικά μόλις ανακαλύψαμε στους ανθρώπους, επηρεάζουν την υγεία και τις ασθένειες», είπε ο Δρ ΜακΛίν.

«Γι’ αυτό είναι τόσο σημαντικό να έχουμε ένα σύστημα βακτηριακών μοντέλων όχι μόνο για την καλύτερη κατανόηση του μοναδικού τρόπου ζωής του TM7, αλλά και για να ελεγχθεί πειραματικά εάν οι υποθέσεις που βασίζονται σε γονιδιωματικές μελέτες ή κλινική παρατήρηση ισχύουν πραγματικά», είπε ο Δρ. “Τώρα, έχουμε ένα σύστημα μοντέλων με δυνατότητα χειρισμού για το TM7, το οποίο είναι πραγματικά ένα σημαντικό πλεονέκτημα.”