Study of the effect of lactoperoxidase system on growth and ability to form biofilms by cariogenic and symbiotic oral bacteria.

Próchnica zębów jest przewlekłą, wieloczynnikową chorobą, w której dochodzi do demineralizacji szkliwa zębów. Warunkiem rozpoczęcia procesu uszkodzenia zęba jest uformowanie przez drobnoustroje biofilmu złożonego z kilkuset gatunków bakterii otoczonych polisacharydową macierzą. Prawidłowy skład i wydzielanie śliny zapewnia ochronę przeciwko szkodliwemu działaniu kwasów. Zawarty w ślinie enzym jakim jest laktoperoksydaza (LPO) wraz z H2O2 i jonami SCN- tworzą system o własnościach przeciwpróchnicowych. W niniejszej pracy opisano jak system LPO wpływa na wzrost i zdolność tworzenia biofilmu przez bakterie kariogenne i komensalne zasiedlające jamę ustną.Ustalono wartości najmniejszego stężenia hamującego H2O2 i KSCN dla różnych gęstości bakterii w celu ustalenia stężeń składników użytych w dalszych etapach badań. Wykreślono krzywe wzrostu bakterii w obecności różnych kombinacji stężeń składników systemu LPO na podstawie pomiaru absorbancji zawiesin w czasie 12 godzin. Najkorzystniejszą kombinację składników użyto podczas hodowli biofilmów jedno- i wielogatunkowych sprawdzając wpływ systemu LPO na ich tworzenie i wzrost po czasie 12, 24, 48 i 72 godzin. Masę utworzonego biofilmu oceniono w oparciu o barwienie fioletem krystalicznym.System LPO składający się z 5 mM KSCN, 3 μg/ml LPO i 0.125 mM H2O2 wykazał najskuteczniejsze zahamowanie wzrostu S. mutans oraz istotne zmniejszenie względem kontroli masy biofilmu tego gatunku po 12 godzinach. Ta sama kombinacja wykazała istotne zwiększenie masy biofilmów wielogatunkowych kariogennych i niekariogennych względem biofilmów rosnących w obecności samego H2O2.. Uzyskany efekt był widoczny również po 24 godzinach w biofilmach niekariogennych.

Dental caries is a chronic, multifactorial disease characterized by demineralization of tooth enamel. Initiation of cavity formation starts when oral bacteria form multispecies biofilm composed of microorganisms surrounded by polysaccharide matrix and begin to produce acids. Composition and sufficient flow of saliva provide protection against destructive effect of these acids. Lactoperoxidase (LPO) found in saliva along with H2O2 and SCN- ions creates an enzymatic system with anticariogenic properties. This work presents the effect of LPO system on growth and ability to form biofilm by cariogenic and symbiotic oral bacteria.Minimal inhibitory concentration of H2O2 and KSCN were determined for different bacteria suspensions in order to determine concentration of LPO system’s substrates used in other part of the experiment. Bacterial growth curves were plotted by measuring absorbance of planctonic suspensions for 12 h of incubation with different combinations of concentrations of LPO system elements. Most effective combination was used in mono- and multispecies biofilm formation which demonstrated how LPO system affects its formation and growth after 12, 24, 48 and 72 h incubation. Biofilm biomass was measured by crystal violet staining.LPO system composed of 5 mM KSCN, 3 μg/ml LPO and 0.125 mM H2O2 showed most effective growth inhibition of S. mutans and significant reduction of its biofilm mass after 12 h. The same combination showed significant increase in biofilm mass of multispecies cariogenic and non-cariogenic biofilms compared to biofilms incubated with H2O2 alone. This effect was also present in non-cariogenic biofilms after 24 h.