Experimental in-vitro laboratory study of the effect of acrylic removable denture base materials on the growth of representatives of the normal oral microbiota (Streptococcus salivarius)

Full Text

Введение

В ортопедической стоматологии съемные зубные протезы на основе акриловых базисных материалов остаются одним из наиболее распространенных способов реабилитации пациентов с частичной и полной адентией, особенно в пожилом и старческом возрасте [1; 2]. Их широкое применение обусловлено сочетанием удовлетворительных физико-механических свойств, технологической доступности и возможности восстановления основных функций зубочелюстной системы [3]. Наряду с функциональными и конструктивными преимуществами, материалы базисов съемных зубных протезов рассматриваются как постоянный фактор воздействия на биологическую среду полости рта. В процессе эксплуатации ортопедические конструкции находятся в длительном и непосредственном контакте со слизистой оболочкой протезного ложа, слюной и микробным сообществом, формируя специфическую экосистему «протез – полость рта» [4]. В связи с этим все большее внимание уделяется не только влиянию протезов на ткани протезного ложа, но и их роли в изменении микробиоценоза полости рта.

Особенностью акриловых базисных материалов является наличие внутренней поверхности, которая, в отличие от наружных участков протеза, как правило, не подвергается полноценной шлифовке и полировке с целью сохранения максимальной конгруэнтности тканям протезного ложа [5]. Повышенная микрорельефность данной поверхности увеличивает площадь контакта с биологическими средами и создает условия для адгезии и роста микроорганизмов. В результате съемный зубной протез может выступать не только как ортопедическая конструкция, но и как субстрат, влияющий на формирование микробных сообществ. Наряду с морфологическими характеристиками поверхности, важным биологическим аспектом применения акриловых базисных материалов является наличие в их структуре остаточного мономера, сохраняющегося после завершения процесса полимеризации конструкции съемного протеза [5]. Содержание остаточного мономера зависит от используемой технологии изготовления, режима полимеризации и последующей обработки конструкции и, согласно нормативным требованиям, может достигать до 4,5 % в объеме готового протеза [6]. При этом в процессе эксплуатации съемных зубных протезов возможно постепенное высвобождение остаточного мономера в слюну и на поверхность слизистой оболочки полости рта, что позволяет рассматривать его как дополнительный химический компонент среды полости рта.

Присутствие остаточного мономера в условиях длительного контакта ортопедических конструкций с биологическими средами организма может оказывать влияние не только на ткани протезного ложа, но и на микробное сообщество полости рта. В частности, остаточные компоненты акриловых базисных материалов потенциально способны изменять условия роста и метаболической активности микроорганизмов, находящихся на поверхности съемных зубных протезов [7; 8]. В этом контексте особый интерес представляет влияние базисных материалов не только на условно-патогенную, но и на нормальную микрофлору полости рта.

Традиционно большинство исследований, посвященных микробиологическим аспектам съемного протезирования, сосредоточено на изучении колонизации протезов патогенными и условно-патогенными микроорганизмами, ассоциированными с развитием протезного стоматита и воспалительных заболеваний слизистой оболочки. Однако в последние годы все большее внимание уделяется роли нормальной микрофлоры полости рта, обеспечивающей поддержание микробного гомеостаза и устойчивость оральной экосистемы к развитию дисбиотических состояний. Одним из ключевых представителей нормальной микрофлоры полости рта является Streptococcus salivarius – комменсальный микроорганизм, широко колонизирующий слизистую оболочку полости рта и дорсальную поверхность языка. Данный вид относится к ранним колонизаторам и принимает участие в формировании стабильной комменсальной биопленки. Отдельные штаммы Streptococcus salivarius обладают пробиотическими свойствами, включая способность к антагонистическому действию в отношении кариесогенных и парадонтопатогенных микроорганизмов, ингибированию их адгезии и метаболической активности, а также поддержанию физиологического микробного баланса полости рта [9].

С учетом постоянного контакта микроорганизмов с материалами базисов съемных зубных протезов ортопедические конструкции следует рассматривать как фактор, потенциально влияющий на ростовые характеристики представителей нормальной микрофлоры. Изменение условий роста комменсальных микроорганизмов, в том числе Streptococcus salivarius, может оказывать опосредованное влияние на устойчивость микробного сообщества полости рта и процессы адаптации пациентов к съемным ортопедическим конструкциям.

Цель исследования – оценить влияние акриловых материалов съемных зубных протезов на рост представителя нормальной микрофлоры полости рта на примере Streptococcus salivarius M18.

Материалы и методы исследования

В исследовании использовали коллекционный штамм Streptococcus salivarius М18, а также компонент акрилового базисного полимера метилметакрилат («Белакрил-М ГО», Россия). Культивирование микроорганизмов осуществляли в мясопептонном бульоне (МПБ), содержащем продукты неполного гидролиза (пептоны), и среде 199, содержащей аминокислоты, полученные в результате полного гидролиза. Экспозицию проводили в присутствии метилметакрилата (ММА) в диапазоне концентраций 0,01; 0,1 и 1 мкг/мл. Указанные концентрации моделируют средний уровень остаточного мономера ММА, определяемый в ротовой жидкости пациентов, пользующихся съемными зубными протезами из акриловых полимеров [10]. Параметры роста определяли путем ежечасного измерения оптической плотности культуральной жидкости в течение 24 ч при длине волны 600 нм на спектрофотометре PowerWave X (Bio-Tek instruments, США). Все исследования осуществляли в трех повторах. Для оценки числа жизнеспособных клеток использовали интегральный показатель – площадь под кривой роста штаммов.

Для статистического анализа использована программа StatTech v. 4.8.7 («Статтех», Россия). Проверка количественных данных на соответствие нормальному распределению осуществлялась с помощью критерия Шапиро – Уилка. При нормальном распределении результаты представлены в виде среднего значения (M) и стандартного отклонения (SD); дополнительно рассчитывались 95%-ный доверительные интервалы (95 % ДИ). При отклонении распределения от нормального, данные описывались медианой (Me) и межквартильным размахом (Q₁–Q₃). Сравнение трех и более независимых групп при нормальном распределении и гомогенности дисперсий выполнялось с использованием однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) с последующим апостериорным множественным сравнением по критерию Тьюки. При отсутствии нормального распределения использовался непараметрический критерий Краскела – Уоллиса с последующим попарным сравнением с помощью критерия Дана с поправкой Холма. Статистически значимыми считались различия при уровне значимости p < 0,05. Все исследования проводились не менее чем в трех независимых повторах.

Результаты и их обсуждение

Проведенное исследование показало отсутствие статистически значимого влияния ММА на интегральные параметры роста пробиотического штамма Streptococcus salivarius М18 при сравнении с контрольными пробами (p > 0,05). Вместе с тем при детальном анализе кинетических кривых роста выявлены дозозависимые модифицирующие эффекты ММА, проявляющиеся изменением продолжительности отдельных фаз бактериального роста и уровня накопления биомассы жизнеспособных клеток. При концентрации ММА 0,01 мкг/мл отмечалась тенденция к стимуляции роста исследуемого штамма: наблюдалось увеличение количества жизнеспособных клеток в стационарной фазе (с 881,06 ± 278,94 усл. ед. в контрольных данных до 1060,78 ± 305,36 усл. ед.; р = 0,061) по сравнению с контрольными значениями, критерий Краскела – Уоллиса. При повышении концентрации ММА до 0,1 мкг/мл выявлен ингибирующий эффект, характеризующийся снижением биомассы жизнеспособных клеток и тенденцией к пролонгации лаг-фазы (фаза адаптации микроорганизмов к окружающей среде). При концентрации 1 мкг/мл отмечалось выраженное снижение показателей биомассы в стационарной фазе роста (до 595,75 ± 207,97 усл. ед.; р = 0,063, по сравнению с группой с концентрацией ММА 0,01 мкг/мл, критерий Краскела – Уоллиса), что свидетельствует о подавлении метаболической активности культуры при высоких концентрациях остаточного мономера (рисунок, а).

 

Рис. Изменение параметров роста Streptococcus salivarius под влиянием ММА: а – в мясопептонном бульоне; б – в среде 199: по оси ординат – количество жизнеспособных клеток (усл. ед.)

 

Анализ влияния питательной среды показал, что характер белкового компонента оказывает дополнительное влияние на ростовые параметры Streptococcus salivarius M18. При культивировании в среде 199 отмечалась тенденция к снижению накопления биомассы по сравнению с мясопептонным бульоном, однако статистически значимых различий выявлено не было (p = 0,072, критерий Краскела – Уоллиса) (рисунок, б).

Результаты проведенного исследования указывают на дозозависимый модулирующий характер действия ММА на пробиотический штамм Streptococcus salivarius M18, проявляющийся преимущественно на уровне кинетики роста и накопления биомассы в стационарной фазе.

Таким образом, полученные данные имеют практическое значение для ортопедической стоматологии, в том числе в части челюстно-лицевого протезирования. Установлено, что концентрации ММА (0,01–1 мкг/мл), моделирующие средний уровень остаточного мономера в полости рта пациентов, пользующихся съемными акриловыми протезами, не оказывает критического воздействия на жизнеспособность пробиотического штамма Streptococcus salivarius M18. Сохранение его ростовых характеристик в присутствии ММА подтверждает возможность использования в составе гигиенических и профилактических средств, предназначенных для ухода за съемными ортопедическими конструкциями. Это особенно актуально у пациентов после хирургического лечения новообразований челюстно-лицевой области, где микробная контаминация способствует развитию воспалительных и инфекционных осложнений. Выявленный дозозависимый эффект ММА указывает на необходимость контроля остаточного мономера в акриловых протезах, поскольку повышение его концентрации может снижать метаболическую активность пробиотической микрофлоры и потенциально влиять на микробный баланс в зоне протезирования. Полученные результаты исследования обосновывают перспективность применения Streptococcus salivarius M18 в качестве биологического компонента средств профилактики микробной колонизации съемных акриловых протезов.

Выводы

Результаты исследования имеют принципиальное значение для ортопедической стоматологии и челюстно-лицевого протезирования. Установлено, что концентрация метилметакрилата акриловых базисных конструкционных материалов, соответствующая среднему уровню остаточного мономера в полости рта пациентов, использующих съемные акриловые протезы, не оказывает критического ингибирующего воздействия на ростовые параметры пробиотического штамма Streptococcus salivarius M18, имеющего особое значение в поддержании здорового состояния полости рта. Это подтверждает возможность сохранения его биологической активности в реальных условиях функционирования акриловых ортопедических конструкций. Выявленный дозозависимый моделирующий эффект ММА подчеркивает клиническую значимость контроля остаточного мономера при изготовлении акриловых протезов, поскольку его повышенные концентрации способны снижать метаболическую активность микроорганизмов и потенциально влиять на формирование микробных сообществ на поверхности протеза. В условиях послеоперационных дефектов челюстно-лицевой области и сниженной местной резистентности тканей это приобретает особую актуальность. Сохранение роста пробиотического штамма в присутствии ММА создает экспериментальное обоснование для внедрения пробиотик-содержащих гигиенических средств в систему ухода за съемными ортопедическими конструкциями. Это открывает перспективы формирования контролируемого микробного биоценоза на поверхности акриловых протезов и снижения риска воспалительных и инфекционных осложнений в послеоперационном и адаптационном периодах.

Таким образом, результаты исследования расширяют научные представления о взаимодействии остаточного мономера акриловых полимеров с пробиотической микрофлорой ротовой полости и формируют клинико-экспериментальную основу для разработки профилактических технологий, направленных на повышение биологической безопасности съемных стоматологических конструкций и улучшение качества стоматологической ортопедической реабилитации пациентов. По результатам исследования оформлена интеллектуальная собственность в виде патента РФ на изобретение № 2025 120 752.

About the authors

Oksana A. Shuliatnikova

Ye.A. Vagner Perm State Medical University

Email: anasko06@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2033-5903
SPIN-code: 4670-4605

DSc in Medicine, Professor, Department of Prosthetic Dentistry

Russian Federation, Perm

Anatoliy P. Godovalov

Ye.A. Vagner Perm State Medical University

Author for correspondence.
Email: AGodovalov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5112-2003

PhD in Medicine, Accosiate Professor, Head, Central Research Laboratory

Russian Federation, Perm

Danil S. Panteleev

Ye.A. Vagner Perm State Medical University

Email: panteleevlvlvl@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-3796-4065

Resident, Department of Prosthetic Dentistry

Russian Federation, Perm

Mikhail V. Yakovlev

Ye.A. Vagner Perm State Medical University; City Dental Clinic No. 1, Perm

Email: mikhailyak@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2895-387X

PhD in Medicine, DSc in Medicine Candidate, Department of Prosthetic Dentistry, Prosthodontist

Russian Federation, Perm

References

Supplementary files