Ernstigere cariës door beweeglijk superorganisme
Wanneer de schimmel Candida albicans en de bacterie Streptococcus mutans de handen ineenslaan, ontstaat een superorganisme dat over het tandoppervlak kan kruipen en schone tandoppervlakken snel kan koloniseren. In het speeksel van kinderen met ernstige cariës troffen onderzoekers van de Universiteit van Pennsylvania bij toeval deze superorganismen aan. Kinderen zonder ernstige cariës hadden veel vaker de afzonderlijke soorten in hun speeksel en minder vaak de superorganismen.
In het laboratorium incubeerden de onderzoekers C. albicans en S. mutans in speeksel en brachten dit aan op stukjes hydroxyapatiet. Met speciale microscopen observeerden ze hoe de soorten uitgroeiden tot een superorganisme, vergelijkbaar met die gevonden bij kinderen met ernstige cariës. De superorganismen bleken een complexe matrix te vormen van cellen en hyfen (filamenteuze schimmeldraden). Bij het koloniseren van het tandoppervlak vormden de hyfen van de schimmel een soort ankers waaraan S. mutans kon aanhechten. Dit werd gestimuleerd door de aanwezigheid van een extracellulaire polymere matrix.
Vervolgexperimenten lieten zien dat de samenwerking tussen C. albicans en S. mutans specifiek is, andere Streptococcus-soorten vormden geen vergelijkbare superorganismen met de schimmel. De vorming van een superorganisme heeft als voordeel voor schimmel en bacterie dat zij beter aan het tandoppervlak hechten, sneller groeien en beter weerstand kunnen bieden aan mechanische krachten of antibiotica. Ook toonden de onderzoekers aan dat de superorganismen het tandoppervlak meer en ernstiger aantastten dan wanneer alleen S. mutans aanwezig was.
De opvallendste observatie was de beweeglijkheid van de aggregaten, en de daaruit volgende snelle kolonisatie van het tandoppervlak. Het superorganisme maakte gebruik van springende en kruipende bewegingen om zich te verplaatsen. De bacteriën gebruikten de hyfen van de schimmel om mee te liften naar een volgende locatie. Op deze manier verplaatsen de bacteriën zich relatief snel, met een gemeten snelheid van 40 micrometer per uur. Doordat ze meeliftten op de groeiende hyfen konden de bacteriën zich tegelijkertijd blijven vermenigvuldigen, wat zorgde voor de snellere kolonisatie van het tandoppervlak.
De bevindingen bieden aanknopingspunten voor het verminderen van cariës met bijvoorbeeld antischimmelmiddelen en nieuwe inzichten op samenwerking tussen micro-organismen.
(Bron: Proc Natl Acad Sci USA | University of Pennsylvania, 3 oktober 2022)
(Beeld: Penn Dental Medicine)