Email this article “Friend or foe” microbial recognition for selection criteria of oral cavity microsymbiont antagonists
- Authors: Nikolenko M.V.1, Sivkova D.S.1, Chepis M.V.1
-
Affiliations:
- Tyumen State Medical University
- Issue: Vol 15, No 5 (2025)
- Pages: 993-996
- Section: SHORT COMMUNICATIONS
- Submitted: 15.04.2025
- Accepted: 12.08.2025
- Published: 08.12.2025
- URL: https://iimmun.ru/iimm/article/view/17912
- DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-FOF-17912
- ID: 17912
Cite item
Full Text
Abstract
Lactoflora viewed from associative symbiosis standpoint will allow for a comprehensive study of the various functions of these bacteria that determine the mechanisms of integrative interactions of microbiota with human body. The aim of the study: to search for effective antagonists targeting pathogens that cause oral cavity and periodontal inflammatory diseases based on “friend or foe” microbial recognition. The study involved 19 volunteers. Clinical material samples collected from patients were examined in the Laboratory of Microbiome, Regenerative Medicine and Cell Technologies at the Tyumen State Medical University. The smears from the inflammatory tissues of the oral mucosa were analyzed using standard bacteriological method. Biofilm formation was examined using the modified macrometric method. Metabolite output and “friend or foe” microbial recognition in the oral microsymbiocenosis were carried out according to the method, with its activity not including metabolites-related effect serving as a control. Microsymbionts-related biofilm formation as a universal physiological function was selected as a system-forming factor in microsymbiocenosis establishment. Lactobacillus spp. were chosen as the study object as normobiota and because they are found in both studied biotopes and can serve as a basis for new probiotics. Streptococcus spp., Staphylococcus aureus, Candida аlbicans were chosen as the associative microbiota as the etiological factors of inflammatory diseases in oral cavity and periodontal tissues. It was experimentally proven that the metabolic products of Lactobacillus spp. obtained from the oral cavity and pre-incubated with same biotope Streptococcus spp. (separately with each) significantly increased the activity of biofilm formation of the latter suggesting increased or preserved adaptive capabilities as an indicator of «relevant» microsymbionts for lactobacilli (p < 0.05). Metabolic products derived from Lactobacillus spp., obtained from two study biotopes, pre-incubated with metabolites of Staphylococcus aureus, Candida аlbicans, significantly reduced biofilm-forming activity of pathogens (p < 0.05). A decrease in film-forming activity is a marker of microsymbiont “foreignness” for lactobacilli during formation of bacterial-fungal associations. Lactobacillus spp., isolated from the gastrointestinal tract, are antagonists of Streptococcus mutans, Streptococcus mitis, Streptococcus uberis. And Lactobacillus spp., obtained from the oral cavity, on the contrary, are synergists of such pathogens. The data obtained open up avenues for understanding inter-microbial microsymbiont interactions and can be used both as diagnostic tools and for optimal selection of “candidates” in proposing new probiotics and synbiotics.
Full Text
Введение
В последние годы стали появляться только единичные сообщения о взаимозависимой регуляции физиологических функций и патологических процессов в организме человека микробиотой двух биотопов [6]. Перспективным является изучение двунаправленных перекрестных микробиомов полости рта и кишечника. Кроме того, ротовая полость более доступна, чем кишечник, и микробиота ротовой полости является наиболее удобной для изучения [4]. Изучение Lactobacillus spp. с позиции ассоциативного симбиоза позволит прийти к комплексному пониманию их биологических свойств. Вероятно, использование такого подхода в исследовании данной проблемы позволит расширить возможности использования лактобактерий в прикладных целях.
Цель исследования: поиск эффективных антагонистов в отношении патогенов, вызывающих воспалительные заболевания полости рта и пародонта методом микробного распознавания «свой–чужой».
Материалы и методы
В исследовании приняло участие 19 добровольцев. Забор исследуемого материала производили тампоном-зондом, в пробирку со средой AMIES с воспалительных тканей слизистой оболочки полости рта (стоматиты, гингивиты, пародонтиты) врачом-стоматологом. Образцы кала доставлены в стерильной таре для выявления особенностей лактофлоры. Анализ мазков с воспалительных тканей слизистой оболочки полости рта производили классическим бактериологическим методом. Создан банк культур из 84 микросимбионтов полости рта и кишечника у людей с воспалительными заболеваниями полости рта.
В качестве системообразующего фактора формирования микросимбиоценоза авторами выбрана универсальная физиологическая функция — образование биопленок микросимбионтами.
Изучение биопленкообразования проводилось модифицированным макрометрическим методом [3]. Получение метаболитов и изучение феномена микробного распознавания «свой–чужой» в микросимбиоценозе ротовой полости проводили по методике [2]. Контролем служили показатели данного свойства выбранных микросимбионтов без воздействия метаболитов.
Статистическая обработка данных проводилась с помощью пакета прикладных программ «SPSS». Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез принимали равным 0,05.
Результаты и обсуждение
В качестве объекта исследований выбраны Lactobacillus spр. как нормобиота, и данные микроорганизмы встречаются в обоих изучаемых биотопах и могут служить основой для новых пробиотиков.
Известно, что Streptococcus sanguinis (S. sanguinis), Streptococcus mitis (S. mitis), Streptococcus mutans (S. mutans), Prevotella melaninogenica и Fusobacteria nucleatum в ассоциации с Staphylococcus aureus (S. аureus), Candida albicans (C. albicans) чаще формируют дентальные бляшки [5]. В качестве ассоциативной микробиоты выбраны Streptococcus spp., S. aureus, C. аlbicans, как этиологические факторы воспалительных заболеваний полости рта и тканей пародонта.
В работе экспериментально доказано, что продукты метаболизма Lactobacillus spp., полученных из ротовой полости и предварительно соинкубированных Streptococcus spp. с из того же биотопа (с каждым в отдельности), достоверно повышали активность биопленкообразования последних, что указывает на усиление или сохранение адаптивных возможностей и является показателем «своих» микросимбионтов для лактобактерий (p < 0,05). Результаты представлены в таблице.
Таблица. Изменение биопленкообразования микросимбионтов ротовой полости под действием метаболитов Lactobacillus spp., предварительно соинкубированных с метаболитами данных симбионтов (%)
Table. Changes in biofilm formation of oral microsymbionts under the influence of Lactobacillus spp. metabolites, pre-incubated with metabolites of these symbionts (%)
Супернатант Supernatant | S. sanguinis | S. dysgalactiae | S. salivarius | S. mutans | S. mitis | S. uberis | S. aureus | C. albicans |
Lactobacillus spp., Lactobacillus spp., | +21,5±1,5 | +111,2±12,3 | +2,7±0,6 | +91,8±6,7 | +3,8±0,4 | +46,9±3,4 | –15,2±0,5 | –19,1±0,3 |
«свой» “friend” | «свой» “friend” | «свой» “friend” | «свой» “friend” | «свой» “friend” | «свой» “friend” | «чужой» “foe” | «чужой» “foe” | |
Lactobacillus spp., Lactobacillus spp., | +20,4±2,1 | +71,1±7,7 | +23,7±1,0 | –23,0±1,7 | –26,4±0,7 | –9,3±0,4 | –29,6±1,5 | –10,6±0,4 |
«свой» “friend” | «свой» “friend” | «свой» “friend” | «чужой» “foe” | «чужой» “foe” | «чужой» “foe” | «чужой» “foe” | «чужой» “foe” |
Примечание. «+» — увеличение экспрессии свойств; «-» — снижение экспрессии свойств.
Note. “+”– increase in expression of properties; “-“ — decrease in expression of properties.
Продукты метаболизма Lactobacillus spp., полученных из двух изучаемых биотопов, предварительно соинкубированные с метаболитами золотистого стафилококка, дрожжевых грибов, достоверно снижали биопленкообразующую активность патогенов (p < 0,05). Следовательно, уменьшение активности пленкообразования, являются маркером «чужеродности» микросимбионтов для лактобацилл при формировании бактериально-грибковых ассоциаций. Выявленные изменения активности изучаемого биологического свойства микросимбионтов метаболитами Lactobacillus spp., отражают напряженность популяции. Так, Lactobacillus spp., выделенные из ЖКТ, являются антагонистами S. mutans, S. mitis, S. uberis, а Lactobacillus spp., полученные из ротовой полости, напротив, синергисты этих возбудителей. Максимальная активность выявлена у лактобацилл независимо от биотопа выделения в отношении Streptococcus dys ss equisimilis (S. dys ss equisimilis) (p < 0,05).
Таким образом, в условиях межмикробного взаимодействия между микроорганизмами наблюдается возможность модификации антагонистической активности продуцента под воздействием симбионта. Такое влияние может привести к изменению метаболических процессов или вызвать морфологические и функциональные трансформации микросимбионтов.
Исследование данных аспектов имеет существенное значение для понимания процессов формирования и функционирования микросимбиоценозов, в частности ротовой полости, в контексте ассоциативного симбиоза у человека. Это подчеркивает ключевую идею: количественный и качественный состав бактериальных сообществ является отражением локальных биологических и физических условий среды обитания. Следовательно, любые изменения в этих условиях могут повлиять на конкурентоспособность отдельных видов микроорганизмов и нарушить баланс микробиоты [1].
Полученные данные открывают перспективу понимания межмикробных взаимодействий микросимбионтов и могут быть использованы как для диагностических целей, так и для оптимального отбора «кандидатов» при создании новых пробиотиков и синбиотиков.
Благодарности
Коллектив авторов выражает благодарность ФГБОУ ВО Тюменский ГМУ Минздрава России в лице ректора Петрова И.М. и проректора по НИР и ИП Храмовой Е.Б. за поддержку в проведении исследования.
About the authors
M. V. Nikolenko
Tyumen State Medical University
Email: nikolenko-marina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1099-0656
SPIN-code: 2565-2054
DSc (Biology), Professor of the Department of Microbiology, Head of Laboratory of Microbiome, Regenerative Medicine and Cellular Technologies
Russian Federation, TyumenDaria S. Sivkova
Tyumen State Medical University
Author for correspondence.
Email: sivkovads@tyumsmu.ru
ORCID iD: 0009-0006-5672-4608
SPIN-code: 4598-3067
Assistant Professor of the Department of Microbiology, Junior Researcher of the Laboratory of Microbiome, Regenerative Medicine and Cell Technologies
Russian Federation, TyumenM. V. Chepis
Tyumen State Medical University
Email: 89829174553@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4424-9049
PhD (Biology), Associate Professor of the Department of Medical Informatics and Biological Physics, Researcher of the Laboratory of Microbiome, Regenerative Medicine and Cell Technologies
Russian Federation, TyumenReferences
- Бухарин О.В., Перунова Н.Б. Роль микробиоты в регуляции гомеостаза организма человека при инфекции // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунологии. 2020. Т. 97, № 5. С. 458–467. [Bukharin O.V., Perunova N.B. The role of microbiota in the regulation of homeostasis in the human body during infection. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2020, vol. 97, no. 5, pp. 458–467. (In Russ.)] doi: 10.36233/0372-9311-2020-97-5-8
- Бухарин О.В., Перунова Н.Б. Микробное распознавание «свой–чужой» в условиях кишечного микросимбиоценоза человека // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2011. Т. 88, № 6. C. 46–51. [Bukharin O.V., Perunova N.B. Microbial “friend-foe” identification in human intestine microsymbiocenosis. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2011, vol. 88, no. 6, pp. 46–51. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-AAM-1482
- Николенко М.В., Барышникова Н.В., Малишевская О.И., Еноктаева О.В., Васева Е.М. Изучение динамики биопленкообразования Сandida sp. в течение суток модифицированным макрометрическим методом // Инфекция и иммунитет. 2022. Т. 12, № 6. C. 1129–1135. [Nikolenko M.V., Baryshnikova N.V., Malishevskaya O.I., Enoktaeva O.V., Vaseva E.M. A 24-hour Сandida sp. biofilm formation dynamically assesed with modified macrometric method. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2022, vol. 12, no. 6, pp. 1129–1135. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-AHC-1929
- Nishimoto Y., Salim F., Yama K., Kumagai K., Jo R., Harada M., Maruyama Y., Aita Y., Fujii N., Inokuchi T., Kawamata R., Sako M., Ichiba Y., Tsutsumi K., Kimura M., Mori Y., Murakami S., Kakizawa Y., Kumagai T., Fukuda S. Integrated analysis of the oral and intestinal microbiome and metabolome of elderly people with more than 26 original teeth: a pilot study. Front. Microbiol., 2023, vol. 14: 1233460. doi: 10.3389/fmicb.2023.1233460
- Park S.Y., Hwang B.O., Lim M., Ok S.H., Lee S.K., Chun K.S., Park K.K., Hu Y., Chung W.Y., Song N.Y. Oral-Gut Microbiome Axis in Gastrointestinal Disease and Cancer. Cancers, 2021, vol. 13, no. 9: 2124. doi: 10.3390/cancers13092124
- Sharma N., Bhatia S., Sodhi A.S., Batra N. Oral microbiome and health. AIMS Microbiol., 2018, vol. 4, no. 1, pp. 42–66. doi: 10.3389/fmicb.2023.1233460
Supplementary files
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).