Biofilms uit speeksel geven nieuwe inzichten in orale microbiologie

Promotie Y. Jiang

Uit promotieonderzoek van Yaling Jiang blijkt dat orale biofilms na een antimicrobiële behandeling (spoelen met waterstofperoxide, citroenzuur en chloorhexidine) snel kunnen teruggroeien. Ook lijkt het erop dat in vitro de microbiologische samenstelling van deze teruggegroeide biofilms zodanig is veranderd dat ze kunnen bijdragen aan een infecties in de mondholte.

Jiang kwam tot deze conclusie doordat zij eerst in vitro keek naar de teruggroei van speekselafgeleide microkosmosbiofilms na de 3 verschillende antimicrobiële behandeling. Door teruggroei van de biofilms waren de vitaliteit en metabole activiteit 2 dagen na de behandeling weer terug op de uitgangswaarden. Ook bleken de microbiologische diversiteit en samenstelling van de teruggegroeide biofilms te zijn veranderd, wat kan leiden tot agressieve en complexere infecties in de mondholte.

Daarnaast keek Jiang in welke mate bacteriën uit het rode complex (bijvoorbeeld Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia en Treponema denticola) voorkomen in speeksel en of speeksel kan worden gebruikt in plaats van subgingivale plaque voor de microbiologische analyse van bacteriën uit het rode complex bij patiënten met parodontitis. Dit bleek niet het geval, omdat de frequentie waarin bacteriën uit het rode complex in speeksel voorkomen lager was.

Om de microbiële verschuiving naar een pathogeen verrijkte biofilm te kunnen nabootsen, experimenteerde Jiang met enkele modellen. Eerst werd een in vitro model met P. gingivalis verrijkt biofilmmodel in microbiële onbalans (dysbiotisch) ontwikkeld om nieuwe strategieën, gericht op modulering van de microbiële ecologie, op grote schaal te kunnen testen. Het experiment liet zien dat, door P. gingivalis toe te voegen aan biofilms, in vitro pathogeen verrijkte dysbiotische biofilms konden groeien op een gecontroleerde en reproduceerbare manier. Ook is het mogelijk om speekselafgeleide microkosmosbiofilms te groeien die verrijkt waren met P. gingivalis en T. forsythia, waarbij de aanwezigheid van P. gingivalis de groei van T. forsythia bevorderde.

Vervolgens onderzocht Jiang het modulerend effect van een antimicrobieel peptide (LL-31) en zijn D-enantiomeer (zelfde molecuulvorm met een asymmetrische centrum: D-LL-31) met behulp van speekselafgeleide microkosmosbiofilms met en zonder P. gingivalis. Na 1 dag was het effect al zichtbaar: alleen D-LL-31 verminderde zowel het aantal levensvatbare cellen als de activiteit van dipeptidyl peptidase IV significant in de met P. gingivalis verrijkte microkosmosbiofilms in vergelijking met de controlegroep. Minder gunstig was dat het aantal operationele taxonomische eenheden was verminderd en de microbiële samenstelling verschoven. Ook bij de niet verrijkte microkosmosbiofilms verminderde LL-31 en D-LL-31 de operationele taxonomische eenheden na 5 dagen significant en leidden tot veranderingen in de algemene microbiële samenstelling.

De resultaten van dit promotieonderzoek benadrukken het belang van het ontwikkelen van nieuwe behandelstrategieën voor het onder controle houden van orale biofilms

Op 8 september 2021 promoveerde Yaling Jiang aan de Universiteit van Amsterdam op haar proefschrift ‘Saliva-derived microcosm biofilm models for understanding oral microbial ecology’. Promotor was prof. dr. W. Crielaard en copromotoren waren dr. D. Deng en dr. R.A.M. Exterkate.