Bakteriální biofilmy v ústní dutině psů

Anna Dudková

Bachelor's thesis

Bacterial biofilms in oral cavity of dogs

Anotácia:

Předložená bakalářská práce pojednává o bakteriálních biofilmech a jejich působení na vznik chorob v ústní dutině psů, zejména pak o zánětu dásní a parododontitidě. V rozvoji chorob ústní dutiny hrají mikrobiální biofilmy a jejich akumulace klíčovou roli. Reprezentují složité společenství mikroorganismů vzájemně spojených extracelulárními polymerními látkami, které poskytují ochranu před imunitním systémem a zároveň před antibiotiky, což ztěžuje léčbu infekce jimi způsobenou. Bakteriální biofilmy se shromažďují nejen v ústní dutině psů, ale taktéž se s nimi lze setkat kupříkladu v přírodě, na sliznicích dýchacích cest či na zdravotnických prostředcích, včetně chirurgických implantátů. Úvod práce zohledňuje krátkou historii biofilmů, kdy se za průkopníka považuje J. W. Costeron, který v roce 1985 zavedl pojem „biofilm“. V dnešní době jsou biofilmy až z 80 % zodpovědné za různá infekční onemocnění. Mechanismus tvorby spočívá v reversibilním nebo irrevesibilním přichycení k povrchu, kde dochází k jejich maturaci. Později vytvářejí bakterie kolonie a výsledkem je disperze do prostředí, či na další místa v těle. Na jejich tvorbě se podílí mnoho faktorů prostředí, příkladem může být pH, teplota okolního prostředí, přítomnost kyslíku nebo glukózy. Další část práce se zaměřuje na choroby ústní dutiny, přičemž se věnuje pozornost mikrobiomu v ústní dutině, zánětu dásní a parodontitidě. Periodontální onemocnění se ve veterinární medicíně řadí k jedné z nejvíce frekventovaných chorob, se kterými se majitelé psů setkávají. Představuje výsledek složité interakce mezi mikroorganismy v ústní dutině a imunitním systémem jedince. Zastupuje komplexní chorobu, na kterou mají vliv různé faktory včetně bakterií, věku jedince, anatomie lebky, stravy, genetické predispozice (nejvíce inklinují plemena v hmotnostní kategorii mezi 6,5–15 kg) a celkový zdravotní stav zvířete. Narušením homeostatického stavu ve složení bakteriálního společenství, dochází k pomnožení patogenních druhů bakterií Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Treponema denticola, Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Porphyromonas gulae a Campylobacter rectus. Gingivitida neboli zánět dásně (gingivitis) naznačuje počátek onemocnění ústní dutiny, jejíž přítomnost lze rozpoznat zarudnutím dásně se spontánním krvácením. Zánět dásní je reverzibilní a k regeneraci dásní lze dosáhnout čištěním zubním kartáčkem. V důsledku nedostatečné péče, se stav může zhoršit a nastane parodontitida (parodontitis), která je charakterizována velkým množstvím zubního kamene, tvorbou parodontálních kapes a možným odstupem dásní až s případnou ztrátou zubů. Mezi původce parodontitidy náleží bakterie Porphyromonas aerobicus a Fusobacterium nucleatum. V závěrečné části práce jsou zmíněny diagnostické metody a terapeutické přístupy k léčbě bakteriálních biofilmů. Zlatou střední cestou při prevenci onemocnění dutiny ústní je pravidelná očista zubů zubním kartáčkem, optimálně ve spojení s výživovými doplňky. Biofilmy lze také eliminovat za pomoci ultrazvukového škálovače. Mimo použití nanomateriálů (stříbro, titan, zinek nebo zlato) a různých přírodních extraktů, vstupuje do popředí zájmů léčba za využití bakteriofágů, kteří úspěšně napadají buňky bakterií a způsobují jejich lýzu (rozklad).

Abstract:

The presented bachelor thesis deals with bacterial biofilms and their effect on the development of diseases in the oral cavity of dogs, especially gingivitis and periodontitis. Microbial biofilms and their accumulation play a key role in the development of oral diseases. They represent a complex community of microorganisms interconnected by extracellular polymeric substances that provide protection from the immune system and from antibiotics, making it difficult to treat infections caused by them. Bacterial biofilms not only collect in the oral cavity of dogs, but can also be found in nature, on the mucous membranes of the respiratory tract or on medical devices, including surgical implants. The introduction of the paper takes into account the short history of biofilms, with J. W. Costeron being considered a pioneer, who introduced the term „biofilm“ in 1985. Nowadays, biofilms are responsible for up to 80 % of various infectious diseases. The mechanism of formation involves reversible or irreversible attachment to a surface where they matriculate. Later, the bacteria form colonies and the result is dispersion into the environment or to other sites in the body. Many environmental factors are involved in their formation, examples being pH, ambient temperature, presence of oxygen or glucose. The next part of the thesis focuses on oral diseases, paying attention to the oral microbiome, gingivitis and periodontitis. Periodontal disease is one of the most frequent diseases encountered by dog owners in veterinary medicine. It is the result of a complex interaction between microorganisms in the oral cavity and the immune system of the individual. It represents a complex disease that is influenced by a variety of factors including bacteria, age of the individual, skull anatomy, diet, genetic predisposition (breeds in the weight category between 6.5 – 15 kg are most susceptible) and the overall health of the animal. Disruption of the homeostatic state in the composition of the bacterial community leads to an increase in pathogenic species of Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Treponema denticola, Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Porphyromonas gulae and Campylobacter rectus. Gingivitis indicates the onset of oral disease, the presence of which can be recognised by reddening of the gingiva with spontaneous bleeding. Gingivitis is reversible and regeneration of the gums can be achieved by brushing with a toothbrush. As a result of inadequate care, the condition may worsen, resulting in periodontitis, which is characterised by large amounts of tartar, the formation of periodontal pockets and possible receding gums and eventual tooth loss. The causative agents of periodontitis include Porphyromonas aerobicus and Fusobacterium nucleatum. In the final part of the thesis, diagnostic methods and therapeutic approaches to the treatment of bacterial biofilms are mentioned. The golden mean in the prevention of oral diseases is regular toothbrushing, optimally in conjunction with nutritional supplements. Biofilms can also be eliminated using an ultrasonic scaler. In addition to the use of nanomaterials (silver, titanium, zinc or gold) and various natural extracts, treatment using bacteriophages, which successfully attack the bacterial cells and cause their lysis (decomposition), is coming to the fore.

Kľúčové slová

psí chrup, biofilm, antibiotická rezistence, periodontální onemocnění

Keywords

canine dentition, biofilm, antibiotic resistance, periodontal disease

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 28. 4. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: Ing. Lucie Malíková, Ph.D.
• Oponent: Tereza Paulová, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / specializace:
Companion Animal Management / Cynology