Proefschriften 25 jaar na dato 42. Tandcariës en de rol van

J.J. de Soet
Onderzoek en wetenschap
Proefschriften 25 jaar na dato 42. Tandcariës
en de rol van specifieke bacteriën
De orale microbiologie heeft zich in 25 jaar ontwikkeld van het
onderzoeken van een beperkt aantal pathogene micro-organismen
tot een vakgebied waarin de hele orale microflora wordt bestudeerd. Toentertijd konden beperkte soorten worden bestudeerd,
nu zijn de duizenden soorten die zich bevinden in de mond
onderwerp van onderzoek. Inmiddels worden de effecten van
bacteriën en schimmels op elkaar onderzocht, maar worden ook
schoorvoetend stappen gezet op het gebied van functies die microorganismen innemen in het netwerk van de complexe biofilm. De
biofilm blijkt een complex ecosysteem, dat persoonsgebonden is
en zeker niet altijd antimicrobieel moet worden behandeld. Het is
beter de gezonde biofilm te stimuleren en overdracht van pathogenen te voorkomen door gerichte infectiepreventie maatregelen.
Deze maatregelen kunnen alleen worden toegepast als adequate
microbiologische kennis aanwezig is.
Leerdoelen
Na het lezen van dit artikel:
- heeft u een overzicht van de recente ontwikkelingen in de
orale microbiologie;
- bent u bekend met de rol van de biofilm in microbiologische processen en de betekenis van de biofilm als
ecosysteem in orale pathologische processen.
vens te onderzoeken welke soorten nu vaker voorkwamen
bij ziekten zoals tandcariës. In die periode werden verschillende theorieën ontwikkeld die zouden moeten verklaren
waarom bacteriegerelateerde ziekten zoals tandcariës en
parodontitis ontstaan, de zogenoemde plaquehypothesen.
Plaquehypothesen
Soet JJ de. Proefschriften 25 jaar na dato 42. Tandcariës en de rol van specifieke
bacteriën
Ned Tijdschr Tandheelkd 2015; 122: 525-531
doi: 10.5177/ntvt.2015.10.15177
Inleiding
Sinds Antonie van Leeuwenhoek door zijn microscoop
zag dat de tandplaque een boeiende samenleving aan
‘dierkens’ bevat, is er heel veel onderzoek gedaan naar de
eigenschappen van deze tandplaque. Het is duidelijk dat
de micro-organismen in de mond grote impact hebben op
de gezondheid. Dat geldt voor de mondgezondheid, cariës
of parodontitis, maar ook de algehele gezondheid kan worden beïnvloed door de orale micro-organismen. De orale
microbiologie heeft zich mede daardoor ontwikkeld van
een vakgebied waarin aanvankelijk fenomenen werden beschreven, tot een microbiologisch volwaardig gebied waarin
functies van de verschillende onderdelen van de tandplaque
worden onderzocht.
Vijfentwintig jaar geleden verscheen het proefschrift
‘Streptococcus sobrinus and dental caries’ waar in navolging
van eerdere publicaties van de onderzoeksgroep Orale Microbiologie van het Academisch Centrum Tandheelkunde
Amsterdam (ACTA) een van de onderdelen uit de tandplaque in meer detail werd onderzocht op prevalentie en
virulentie (De Soet, 1990). Sinds die tijd zijn er veel ontwikkelingen geweest binnen dit vakgebied.
De jaren 80 en 90 van de vorige eeuw lieten zich microbiologisch goed karakteriseren door het onderscheiden van
nieuw ontdekte soorten. Ook de orale microbiologie bleef
daarbij niet achter en, waar voorheen werd gesproken over
1 bepaalde soort, werden er nu onderverdelingen gemaakt
binnen soorten. Mede daardoor was het beter mogelijk eigenschappen van bacteriën in detail te onderzoeken en te-
Nederlands Tijdschrift voor Tandheelkunde
In Nederland waren er binnen de tandheelkunde 2 grote
stromingen op het gebied van de plaquehypothesen. In
Nijmegen werd de niet-specifieke plaquehypothese aangehangen. Deze hypothese zegt kortweg dat veel tandplaque
automatisch tot ziekte leidt. De samenstelling van die
tandplaque doet niet zoveel ter zake. Men had ook hele
goede redenen om deze hypothese te toetsen, immers de
Wat weten we?
De orale biofilm is een complex systeem dat veel bacteriën
en schimmels kan bevatten. In een gezonde mond is er een
evenwicht tussen de biofilm geassocieerde processen en de
gastheer. Ten gevolge van verschillende veranderingen kan
deze balans doorslaan naar een ecosysteem waarin bijvoorbeeld zuur-producerende micro-organismen prevaleren,
resulterend in gastheerdefecten, waaronder tandcariës.
Wat is nieuw?
Met de nieuwe Next Generation Sequencing methoden
kunnen zowel de genstructuur van individuele soorten bacteriën worden opgehelderd alsook de complete samenstelling van de orale biofilm en kunnen de processen worden
gevolgd waardoor een ecosysteem is veranderd van gezond
naar carieus.
Praktijktoepassing
Er is meer kennis verworven over de eigenschappen van
de gezonde mond. Die lijken per individu uniek. Dat geeft
inzicht in hoe we een gezonde mond moeten houden en
daarin lijkt de infectiepreventie een steeds belangrijker rol
te gaan spelen, mits deze wordt ondersteund door wetenschappelijke kennis.
525
122 | oktober 2015
O n d e r zo e k e n w e t e n s c h a p
Serie: Proefschriften 25 jaar na dato 42
Afb. 1. Een voorbeeld van een mond met zeer slechte mondhygiëne en de
daarbij horende klinische problemen.
associatie tussen slechte mondhygiëne en tandcariës of
parodontitis werd in de kliniek dagelijks gezien (afb. 1). De
Nijmeegse onderzoeksgroep richtte zich voornamelijk op
het bestuderen van consortia van bacteriën die onder bepaalde omstandigheden konden uitgroeien tot een climaxsamenleving die, afhankelijk van de substraten die werden
toegediend, proteolytisch of glycolytisch was (Van der
Hoeven en Camp, 1991).
De tegenstelling met de onderzoeksgroepen in Amsterdam
was groot, want daar werd de specifieke plaquehypothese
aangehangen: niet de hoeveelheid, maar de aanwezigheid
van een beperkt aantal specifieke pathogene micro-organismen geeft aanleiding tot pathologie. Er werd sinds
1976 onderzoek gedaan naar specifieke bacteriën of bacteriegroepen die werden geassocieerd met orale ziekten,
conform deze specifieke plaquehypothese. Men had aanwijzingen dat vooral bacteriën van het huidige genus Porphyromonas sterk betrokken waren bij parodontitis en dat
Streptococcus mutans vooral belangrijk was bij de initiatie
van tandcariës (Van Steenbergen et al, 1979; Van Steenbergen et al, 1984). Het onderzoek spitste zich toe op het
bestuderen van de eigenschappen van deze bacteriegroepen en de reden waarom die eigenschappen uiteindelijk
ziekte veroorzaken. Er werd gewerkt volgens het principe
van de postulaten van Koch: men toont aan of een bacterie
in de zieke wel en in de gezonde niet voorkomt, men
kweekt de bacterie in het laboratorium en test vervolgens
of de bacterie in staat is bij proefdieren hetzelfde ziektebeeld op te wekken (afb. 2) (Christersson et al, 1991).
Zoals altijd blijkt de werkelijkheid zich minder makkelijk te vangen in extremen. Beijerinck publiceerde hier in
Ziekte
Isolatie en identificatie van microorganisme uit geïnfecteerd weefsel
Frequent aantonen van micro-organisme uit
geïnfecteerd weefsel; afwezig in gezond weefsel
Kweken van micro-organisme
in laboratorium
Irradiatie van het micro-organisme geeft
verbetering van het klinisch beeld
Inbrengen van micro-organisme in
proefdier leidt tot zelfde ziektebeeld
De gastheer reageert op het micro-organisme
Micro-organisme heeft virulentiefactoren
die negatief zijn voor de gastheer
Analyse van samenstelling biofilm bij gezonde
en zieke personen (metagenomics)
Inbrengen van micro-organisme in proefdier geeft
soms zelfde ziektebeeld, vaak geen effect
Analyse van mRNA in de biofilm bij gezonde
en zieke personen (transcriptomics)
Interpretatie van alle metadata
Analyse van producten in de biofilm bij gezonde
en zieke personen (metabolomics)
Analyse van eiwitten binnen en buiten de biofilm
bij gezonde en zieke personen (proteomics)
Afb. 2. Schema dat aangeeft hoe men een bacterie kan aanwijzen als veroorzaker of als betrokkene bij een infectieziekte. Groene blokken geven de procedure aan om te onderzoeken of een infectieziekte en het oorzakelijk micro-organisme voldoet aan de postulaten van Koch. De oranje blokken geven de
procedure aan om de veroorzaker van een infectieziekte als parodontitis aan te wijzen volgens de criteria van Socransky. De paarse blokken geven aan hoe
we met Next Generation Sequencing methoden de samenstelling en eigenschappen van de gehele biofilm kunnen onderzoeken.
Nederlands Tijdschrift voor Tandheelkunde
526
122 | oktober 2015
Serie: Proefschriften 25 jaar na dato 42
O n d e r zo e k e n w e t e n s c h a p
de vroege jaren van de vorige eeuw al over met betrekking
tot de biogeografie: ‘alles is overal en het milieu selecteert’
(Beijerinck 1913; O’Malley, 2008). Deze stelling gaat ook
op voor de orale microbiologie. De laatste decennia van de
vorige eeuw stonden wat de orale microbiologie betreft in
het teken van de invloed van het ecosysteem op de samenstelling van de mondflora. Doordat de omgeving verandert,
bijvoorbeeld door de aanwezigheid van suikers, kunnen
bepaalde glycolytische bacteriën beter groeien dan hun buren, waardoor ze vaker worden gevonden. Voor de bacterie
Streptococcus mutans betekende dit dat deze soort, die veel
zuur produceert en goed kan groeien bij een lage pH, werd
omgedoopt van veroorzaker van tandcariës in een organisme dat fungeert als indicator van een carieus mondmilieu. De drijvende kracht achter deze ontwikkelingen was
Philip Marsh. Feitelijk borduurde hij voort op de vroege
resultaten van Nijmeegse onderzoeksgroep Orale Microbiologie en ontwikkelde relatief eenvoudige biofilmmodellen
in een chemostaat, waarin hij aanvankelijk 3 verschillende
orale bacteriesoorten en later tot 12 verschillende soorten
kon laten groeien en bestuderen. Door de groeiomstandigheden aan te passen op de te verwachten ecologische veranderingen in de mond, kon worden aangetoond dat de
samenstelling van deze microflora begon te lijken op wat
er wordt gevonden bij cariësactieve individuen, waaronder
veel mutans streptokokken en lactobacillen. Daarmee was
de ecologische plaquehypothese geboren en kreeg langzamerhand de orale microbiologie een andere invulling.
Een plaquehypothese is niet zomaar een hypothese die
nodig is voor een wetenschappelijke discussie over wat er
in de mond gebeurt, de hypothese is ook belangrijk voor de
patiënt. Als er sprake is van specifieke pathogenen die verantwoordelijk zijn voor een ziekte, dan kunnen die pathogenen met een specifieke behandeling worden aangepakt
zodat het ecosysteem weer kan herstellen. Voorbeelden
daarvan zijn ziekten die worden veroorzaakt door zogenoemde primaire pathogenen, zoals kinkhoest, mazelen
en hepatitis. Deze ziekten worden voorkomen door specifieke vaccinatie of, in geval van kinkhoest, eventueel met
antibiotica. Het was al duidelijk dat dit voor de behandeling van tandcariës een zinloze strategie was. Vanuit ACTA
is onderzoek gedaan naar specifieke antistoffen die de kolonisatie van mutans streptokokken zou moeten remmen.
Naarmate dit onderzoek vorderde, bleek dat dit een wetenschappelijk interessant, maar klinisch doodlopend pad
was (Van Raamsdonk et al, 1995). Tandcariës wordt, conform de ecologische plaquehypothese, veroorzaakt door
een frequente lage pH in de orale biofilms ten gevolge van
frequente suikerinnames, hetgeen resulteert in een accumulatie van acidogene (zuurvormende) en acidure (zuurminnende) micro-organismen, waaronder mutans streptokokken
en lactobaccillen. Als 1 bepaalde soort, bijvoorbeeld Streptococcus mutans, uit dit ecosysteem zou worden verwijderd
maar de suikerinnamefrequentie niet verandert, dan wordt
zijn rol overgenomen door andere soorten met vergelijkbare
eigenschappen. Het tandcariësproces wordt daarmee niet
tot staan gebracht. Er zijn inderdaad ook andere orale Strep-
tococcus soorten gevonden die net zoveel, of soms zelfs nog
meer zuren produceren dan Streptococcus mutans (De Soet et
al, 2000). Hiermee is dan ook aangetoond dat, hoewel de
relatie tandcariës-Streptococcus mutans voldoet aan de hierboven genoemde postulaten van Koch, de ziekte zelf niet
precies in dit plaatje past.
En niet alleen het milieu selecteert in de vorm van dieet,
maar ook de microbiota zelf beïnvloedt zijn eigen samenstelling. Zo is recent van een aantal soorten aangetoond dat
zij een sleutelrol spelen bij het veranderen van het milieu
van de orale biofilm. Hun bijdrage in het aanpassen van het
milieu is disproportioneel tot de hoeveelheid waarin zij in
de biofilm aanwezig zijn. Dit heeft geleid tot de zogenoemde keystone-pathogen hypothese waarin wordt aangegeven
dat kleine hoeveelheden van sommige soorten, zoals Porphyromonas gingivalis, het ecosysteem zo kunnen beïnvloeden dat er een onbalans (dysbiose) ontstaat, waardoor
bepaalde bacteriesoorten juist onder deze specifieke omstandigheden worden aangetroffen (Hajishengallis et al,
2012; Lamont en Hajishengallis, 2015). Recent zijn deze
ontwikkelingen in plaquehypothesen in een systematisch
literatuuronderzoek goed samengevat (Rosier et al, 2014).
Nederlands Tijdschrift voor Tandheelkunde
527
De holistische aanpak
Uit de meeste van deze hypothesen blijkt dat tandcariës een
geheel andere pathogenese heeft dan gingivitis en parodontisis. Het zijn 2, wellicht 3, heel verschillende processen,
waarbij de overeenkomst is dat zij alle een bacteriële component hebben. Jarenlang heeft men geprobeerd om deze
processen te diagnosticeren door de bacteriële component
te onderzoeken. Zo is Streptococcus mutans veelvuldig aangewezen als de boosdoener in het tandcariësproces en heeft
men Aggregatibacter actinomycetemcomitans en Porphyromonas gingivalis aangewezen als veroorzakers of indicatororganismen van parodontale problemen. Een belangrijke
reden dat die associatie werd gevonden, is dat deze bacteriën gemakkelijk waren te kweken. En zolang men zich niet
druk maakte over de bacteriën die niet konden worden gezien of gekweekt, was deze associatie duidelijk. Immers,
ook bacteriële virulentiefactoren die voor de verschillende
ziekteprocessen verantwoordelijk konden zijn, zoals zuurproductie, productie van leucotoxinen en proteasen, waren
aan te tonen in deze bacteriën. Zij voldeden misschien niet
aan de postulaten van Koch, maar wel aan de criteria die
later werden opgesteld om de invloed van bacteriën op het
parodontitisproces te verklaren (afb. 2) (Socransky en Haffajee, 2005).
Echter, met de huidige onderzoekstechnieken kunnen
veel meer bacteriën worden gedetecteerd dan voorheen
(Keijser et al, 2008). Subtiele verschillen zijn waar te nemen in de microbiële samenstelling van de biofilms tussen
individuen. Nieuwe sequencing-methoden tonen verschillen tussen rokende en niet-rokende parodontitispatiënten
aan, terwijl die niet worden gevonden als alleen de conventionele wijze van bestuderen van de bekende paropathogenen wordt gehanteerd (Bizzarro et al, 2013). Misschien
moeten we de term orale pathogeen loslaten en meer gaan
122 | oktober 2015
Serie: Proefschriften 25 jaar na dato 42
Afb. 3. Electronenmicroscopisch beeld van gistcellen in de gistvorm en de
schimmeldraden samengegroeid met Streptococcus mutans, zichtbaar als
kleine streptokokken die in ketens liggen gerangschikt. (Bron: Metwalli et al,
2013).
kijken naar de eigenschappen van de gehele biofilm. Immers, de biofilm is geen optelsom van de losse componenten, maar een complex systeem met eigen communicatie
en biochemische mechanismen.
Feitelijk staat de huidige orale microbiologie op een
vergelijkbaar punt als 25 jaar geleden. Toen al leidde het
onderzoek tot de ontdekking dat sommige bacteriesoorten
meer en andere minder waren geassocieerd met een bepaald klinisch beeld. Er werden nieuwe soorten ontdekt en
nieuwe namen gegeven aan soorten waarvan werd verondersteld dat die namen een betere reflectie gaven over hun
functie in een ecosysteem. De reden waarom deze bacterien deze specifieke functie hadden was vaak nog niet in detail bekend en is voor veel soorten de laatste decennia
onderzocht. Met de huidige stand van zaken zijn onderzoekers in staat in veel meer detail de specifieke functie
van die bacterie te bestuderen. Zo is onlangs voor de bacteriën die werden geassocieerd met tandcariës, Streptococcus mutans en Streptococcus sobrinus, op basis van de
samenstelling van hun respectievelijke genomen bekeken
wat deze soorten kunnen, waarin zij zich van elkaar onderscheiden en wat hun rol zou kunnen zijn in hun ecosystemen (Conrads et al, 2014). Uit dit onderzoek bleek onder
andere dat Streptococcus mutans veel mogelijkheden heeft
om te hechten aan gebitselementen, zuren te maken en
vreemd DNA op te nemen. Streptococcus sobrinus heeft
minder van deze eigenschappen, als het hele genoom van
deze bacterie wordt onderzocht op reeds bekende genen.
Echter, er zijn bij Streptococcus sobrinus nu 470 genen aangetoond waarvan de precieze functie nog niet bekend is
Met de mogelijkheden om relatief gemakkelijk het hele
genoom van bacteriën te sequencen kunnen onderzoekers
meer te weten komen over de potentie van deze bacteriën.
Maar dit geldt voor slechts een beperkt aantal soorten die
goed te kweken zijn in het laboratorium. Bovendien is bekend dat ook bacteriën in vivo niet alles doen wat ze in theorie kunnen. Hun rol in het ecosysteem hangt af van
Nederlands Tijdschrift voor Tandheelkunde
O n d e r zo e k e n w e t e n s c h a p
relaties met andere micro-organismen en de gastheer.
Streptococcus mutans gedraagt zich bijvoorbeeld anders in
de aanwezigheid van de gist Candida albicans. Er worden
veel meer zogenoemde quorum-sensing moleculen uitgescheiden, waardoor deze bacterie zijn omgeving aanzet tot
bepaalde activiteiten, zoals de productie van bacteriocinen, waarmee er een ecologisch voordeel kan worden behaald (Sztajer et al, 2014). Daarentegen wordt de gist juist
aangezet om minder schimmeldraden te vormen, een van
de virulentiekenmerken van Candida albicans (afb. 3) (Jarosz et al, 2009). De meeste onderzoeken over de eigenschappen en functies van bacteriën en schimmels in de
biofilm zijn uitgevoerd met een beperkt aantal soorten. Het
is lastig om naar nog complexere systemen te kijken. Het
blijft dan altijd de vraag of een bepaalde waarneming in
een biofilm nu door bacterie a, b of z wordt veroorzaakt.
Het lijkt dat men hier aanloopt tegen een biologisch equivalent van de onzekerheidsrelatie van Heisenberg, maar
het is wel de weg die moet worden gegaan: bacteriën doen
in vivo niet alles wat ze kunnen en daarom moet het ecosysteem in het geheel onderwerp van onderzoek zijn.
De volgende generatie
Als dit uitgangspunt nu wordt geplaatst in het kader van
de zogenoemde Next Generation Sequencing (NGS), een
naam met perspectief want er komt altijd een volgende generatie, dan zijn er werkelijk heel veel mogelijkheden. Op
dit moment echter vormen de analyses van de uitkomsten
van deze methoden een beperking. Ook blijft het een uitdaging om meetfouten uit te sluiten (Zaura, 2012; May et al,
2015). Niet alle micro-organismen zijn bovendien te detecteren omdat de zogenoemde ‘open ended’ methoden
nog niet voldoende open zijn. Er blijkt een consequente
onderschatting te zijn van bepaalde soorten. Dat heeft te
maken met de keuze van de delen van het bacteriële genoom waarop wordt gefocust. Hoe minder van deze keuzes
worden gemaakt, hoe meer van een bacterie kan worden
gezien, maar hoe groter en onoverzichtelijker de data uit
een dergelijk onderzoek worden. Ook wanneer eenvoudigweg de relatieve aantallen van bepaalde kweekbare soorten
bacteriën in een biofilm worden vergeleken met NGS-gebaseerde methoden komen daar geen vergelijkbare resultaten uit, hetgeen impliceert dat er nog steeds fouten zitten
in de verschillende analysemethoden (Schulze-Schweifing
et al, 2014).
Als nu voor de complexe biofilm met NGS-methoden
dezelfde wegen worden bewandeld als voor de postulaten
van Koch of de criteria van Socransky, dan volgen daaruit
zoveel data, maar ook andere ecologische factoren zoals
substraten (dieet) en gastheerfactoren, dat het moeilijk is
om deze uitkomsten te koppelen aan een klinische situatie
(afb. 2). Uiteindelijk zal dat wel mogelijk worden, maar het
lijkt verstandiger om eerst goed te definiëren wat nu eigenlijk ‘ziek’ en ‘gezond’ betekenen. Bekend is dat, als tandcariës wordt uitgelegd als het proces waarbij door bacteriële
zuren het tandglazuur gaat demineraliseren, niemand cariësvrij is. Wel zijn er in de westerse maatschappij steeds
528
122 | oktober 2015
Serie: Proefschriften 25 jaar na dato 42
Afb. 4. Diagram van het aantal unieke sequenties gevonden in een onderzoek naar de orale bacteriën bij 3 personen, alsmede het aantal sequenties
dat bij deze personen overeenkwam. (Bron: Zaura et al, 2009).
meer mensen die niet de klinische resultante van dit proces hebben. Bij het tandcariësproces is duidelijk dat er
sprake is van een verstoring van de balans. De gastheer
reageert op veranderingen in het mondmilieu (door mondhygiëne, fluoride-inname of andere factoren) en herstelt de
balans, waardoor er uiteindelijk geen klinisch zichtbare
tandcariës ontstaat. Maar ook andere factoren spelen een
rol in het handhaven van deze balans. In een recent review
wordt dit mechanisme beschreven als allostase (Zaura en
Ten Cate, 2015). Allostase is het proces waarbij de biologische homeostase wordt gehandhaafd door fysiologische of
gedragsveranderingen. Feitelijk is dit niet anders dan de
oude hypothesen, maar er wordt nu wel duidelijk gemaakt
dat erg veel factoren te maken hebben met gezondheid.
Dat is dan ook wellicht de reden dat er tegenwoordig veel
meer aandacht is voor de zogenoemde ‘gezonde mond’.
Wat is nu een gezonde mond? Dat is niet een mond
waarbij de processen die uiteindelijk tot tandcariës kunnen
leiden afwezig zijn, maar juist een mond waarin de demineraliserende en remineraliserende processen en de gastheer afhankelijke processen in evenwicht zijn. En daar
hoort een specifieke microflora bij. Als meer in detail naar
deze microflora wordt gekeken, dan blijkt dat de microbiologische verschillen tussen gezonde individuen groot zijn
(afb. 4). Eigenlijk kan men spreken van een geïndividualiseerde oraal microbioom, zelfs zo dat de individuele verschillen de veranderingen in microbioom ten gevolge van
ziekte of andere ecologische veranderingen verdoezelen
(Schwarzberg et al, 2014). Onderzoek naar de bacteriële
producten in complexe biofilms, metatranscriptomics genoemd, laat zien dat er veranderingen zijn in het functioneren van leden van de biofilms tussen patiënt en gezonde
individuen; niet zo zeer op basis van samenstelling (de
aanwezige bacteriesoorten), maar wel op basis van de expressie van bepaalde genen die verschillende bacteriesoorten gemeenschappelijk hebben (Jorth et al, 2014). Het gaat
dus meer om de processen die in de totale orale biofilm
Nederlands Tijdschrift voor Tandheelkunde
O n d e r zo e k e n w e t e n s c h a p
plaatsvinden, dan om de soorten. Welke processen dat nu
zijn is lastig te bepalen, want hoe weet men dat een bepaald proces hoort bij een bepaalde soort? Er kunnen netwerken worden gevonden van bacteriële processen die de
verschillende soorten overstijgen. Onderzoek naar de verschillende bacteriële processen in de orale biofilm van cariësvrije en cariësactieve tweelingen laat zien dat er een
aantal functionele karakteristieken zijn aan te wijzen in
biofilms die kunnen worden geassocieerd met tandcariës.
Deze karakteristieken hebben onder andere te maken met
de wijze waarop de biofilms omgaan met het metaboliseren van suikers en hoe zij omgaan met stress ten gevolge
van suiker fermentatie (Peterson et al, 2014). Maar deze
karakteristieken hebben geen relatie met specifieke bacteriesoorten; het gaat om de biochemische processen en niet
welke bacteriën deze processen uitvoeren.
Uit deze onderzoeken blijkt dat de microbiologie achter
het cariësproces ingewikkelder is dan zomaar aannemen
dat er een pathogeen is dat veel en snel zuur produceert uit
de aangeboden suikers. En het wordt temeer duidelijk dat
ingrijpen in dit systeem door wegnemen van 1 component
geen garantie biedt op een cariësvrij leven. Wellicht dat
deze complexiteit de reden is dat verschillende methoden
om cariogene bacteriën te verwijderen of te vervangen niet
hebben geresulteerd in grote klinische onderzoeken (Hillman et al, 2007; Zhang, 2013). De bestaande onderzoeken
hebben interessante data opgeleverd, maar het is niet te
verwachten dat de uitkomsten ooit zullen worden geëffectueerd. Het is een welhaast intrinsieke onmogelijkheid om
een ecologische catastrofe, zoals tandcariës zou kunnen
worden genoemd, aan te pakken door eenvoudige ingrepen, anders dan het dieet te wijzigen of frequent biofilm te
verwijderen met een tandenborstel (Marsh, 2006). Bovenstaande onderzoeken wijzen bovendien in de richting van
een mogelijk persoonsgebonden orale microflora, die voor
elk individu anders is, maar die ook bij de ene persoon tot
ziekte kan leiden, terwijl het bij de andere persoon geassocieerd blijft met de gezonde mond. Er bestaat dus niet
een per definitie ongezonde mondflora, alleen misschien
een ongezond dieetpatroon of mondhygiëne gedrag.
Preventie
De huidige overheersende gedachte is om alle bacteriën in
de mond te verwijderen met antimicrobiële middelen zoals
chloorhexidine. Het is de vraag of dit wel gewenst is. Er
bestaan aanwijzingen dat de orale microflora zorgt voor de
noodzakelijke omzetting van nitraat in nitriet, welke vervolgens weer wordt omgezet in stikstofoxide (NO), hetgeen
zorgt voor daling van de bloeddruk en andere gezondheidsbevorderende effecten (Hezel en Weitzberg, 2015).
Het weghalen van de mondflora kan in principe een negatief effect hebben op de algehele gezondheid, maar het is
ook aangetoond dat veel nitraat en nitriet in de mond is
geassocieerd met parodontitis (Sanchez et al, 2014). Bekend is dat wanneer de mondflora wordt weggehaald door
antimicrobiële middelen bij proefdieren, hun bloeddruk
stijgt ten gevolge van lagere bloed NO-waarden (Petersson
529
122 | oktober 2015
Serie: Proefschriften 25 jaar na dato 42
O n d e r zo e k e n w e t e n s c h a p
et al, 2009). Een gezonde mondflora heeft een functie bij
verschillende processen die zijn gerelateerd met gezondheid. Die kan men dus niet zomaar - ongestraft - weghalen.
Er zijn theorieën waarin de orale microflora kan worden gecontroleerd zonder alle bacteriën dood te maken. In
een review wordt dit in detail besproken, waarbij gebruik
wordt gemaakt van concentraties remmende stoffen die
net onder de voor bacteriën dodelijke concentraties liggen
(Marsh et al, 2015). De gedachte hierbij is dat de gezonde
flora door deze sublethale concentraties aan antimicrobiële stoffen minder worden aangepakt dan de flora die meer
is geassocieerd met bijvoorbeeld hoge zuurproductie. Maar
ook hierbij is het de vraag of deze aanpak gaat werken in
een milieu waarin al veel suikers worden gebruikt. Het zou
wellicht het belangrijkste zijn om te voorkomen dat een cariogene levensstijl, inclusief de daarbij horende mondflora,
wordt overgedragen. Het bestuderen en remmen van de
overdracht van - al dan niet pathogene - micro-organismen
wordt in de microbiologie ook wel infectiepreventie genoemd.
of binnen de tandheelkunde de patiënten wel de beste behandeling krijgen. Dat betekent soms dat juist in een beginnende carieuze laesie niet direct hoeft te worden
geboord en dat microbiologisch onderzoek zeker niet altijd
noodzakelijk is bij (paro)patiënten om een juiste diagnose
te stellen. Het betekent bovenal dat met de juiste kennis
van zaken er voor zorgen dat het risico op een bijkomende
infectie ten gevolge van tandheelkundig ingrijpen of nietingrijpen is geminimaliseerd (Fernandez y Mostajo et al,
2011). Infectiepreventie is dus niet alleen de werkwijze
waarmee tandartsen op veilige en verantwoorde wijze hun
patiëntenzorg moeten protocolleren. Infectiepreventie is
meer. Het is de kennis waarmee medici omgaan met microbiële infecties en de wijze waarop deze infecties kunnen
worden voorkomen. Dat vraagt om meer dan alleen protocolleren of richtlijnontwikkeling. Het vraagt om hypothesegericht onderzoek en van daaruit kennisontwikkeling
over interacties tussen micro-organisme en gastheer. Zonder deze kennis blijft infectiepreventie gedoemd tot het
blind opvolgen van door de tandarts onbegrepen regels.
Infectiepreventie
Epiloog
De laatste jaren is de infectiepreventie meer en meer in de
belangstelling van de microbiologie, en ook de orale microbiologie, komen te staan. Ook in de medische microbiologie is infectiepreventie een steeds belangrijker onderwerp
geworden vanwege de grote risico’s die patiënten en medewerkers lopen tijdens de behandeling van ernstige infectieziekten in het ziekenhuis. Bij tandartsen bestaat het
algemene idee dat dit onderwerp binnen de tandheelkunde
veel minder belangrijk is. Maar met een ouder wordende
patiëntenpopulatie en de mogelijkheid om ernstige ziekten
beter te behandelen is er binnen de tandheelkunde een
steeds hogere kans dat risicopatiënten in de tandartspraktijk komen. Dat kunnen ouderen of zieke mensen zijn met
een verzwakte afweer die het risico lopen om een ernstige
infectie op te doen tijdens de tandheelkundige behandeling, zoals een Legionella infectie vanuit het unitwater.
Maar ook risicodragende patiënten die zelf een zogenoemd
bijzonder resistent micro-organisme bij zich dragen, zoals
de methicillineresistente Staphylococcus aureus (MRSA)bacterie, of een norovirus infectie hebben en tijdens de
tandheelkundige behandeling deze micro-organismen verspreiden naar het behandelteam en eventueel naar volgende patiënten.
Het hierboven beschreven onderzoek over de relaties
tussen orale ziekten en de biofilm was altijd sterk ‘hypothesegedreven’. Soms waren die hypothesen achteraf niet
juist, maar zij hebben wel uiteindelijk geleid tot de kennis
die nu bestaat over hoe micro-organismen betrokken zijn
bij de (afwezigheid van) gezondheid van patiënten. Binnen
de infectiepreventie voor de tandheelkunde wordt hypothesevorming als uitgangspunt van wetenschappelijk onderzoek node gemist. Vaak wordt onderzoek gedaan op
basis van angst of is de achterliggende vraag “blijft mijn
praktijk wel open na een bezoek van de inspectie”. Eigenlijk is
dit een onjuiste vraag. Men zou zich goed moeten afvragen
De afgelopen decennia zijn belangrijk geweest voor de orale microbiologie. Er is enige duidelijkheid gekomen in de
complexiteit van de biofilm en zijn processen. Er is nog
veel onderzoek nodig om de detaillering van al die processen in kaart te brengen. Intussen zijn er belangrijke verschuivingen gaande van het anti-microbieel behandelen
naar het proberen de gezonde biofilm te stimuleren. Daarbij wordt een vakgebied als infectiepreventie steeds belangrijker.
Nederlands Tijdschrift voor Tandheelkunde
530
Literatuur
* Beijerinck MW. De infusies en de ontdekking der bakteriën. Jaarboek van
de Koninklijke Akademie van Wetenschappen. Amsterdam: 1913, 1-28.
* Bizzarro S, Loos BG, Laine ML, Crielaard W, Zaura E. Subgingival
microbiome in smokers and non-smokers in periodontitis: an exploratory study using traditional targeted techniques and a next-generation
sequencing. J Clin Periodontol 2013; 40: 483-492.
* Christersson LA, Zambon JJ, Genco RJ. Dental bacterial plaques. Nature
and role in periodontal disease. J Clin Periodontol 1991; 18: 441-446.
* Conrads G, Soet JJ de, Song L, et al. Comparing the cariogenic species
Streptococcus sobrinus and Streptococcus mutans on whole genome
level. J Oral Microbiol 2014; 6: 26189.
* Fernandez y Mostajo M, Zaura E, Crielaard W, Beertens W. Does routine
analysis of subgingival microbiota in periodontitis contribute to
patient benefit? Eur J Oral Sci 2011; 119: 259-264.
* Hajishengallis G, Darveau RP, Curtis MA. The keystone-pathogen
hypothesis. Nat Rev Microbiol 2012; 10: 717-725.
* Hezel MP, Weitzberg E. The oral microbiome and nitric oxide homoeostasis. Oral Dis 2015; 21: 7-16.
* Hillman JD, Mo J, McDonell E, Cvitkovitch D, Hillman CH. Modification
of an effector strain for replacement therapy of dental caries to enable
clinical safety trials. J Appl Microbiol 2007; 102: 1209-1219.
* Hoeven JS van der, Camp PJ. Synergistic degradation of mucin by Streptococcus oralis and Streptococcus sanguis in mixed chemostat cultures.
J Dent Res 1991; 70: 1041-1044.
122 | oktober 2015
Serie: Proefschriften 25 jaar na dato 42
O n d e r zo e k e n w e t e n s c h a p
* Jarosz LM, Deng DM, Mei HC van der, Crielaard W, Krom BP. Strep-
* Steenbergen TJ van, Winkelhoff AJ van, Graaff J de. Pathogenic synergy:
tococcus mutans competence-stimulating peptide inhibits Candida
albicans hypha formation. Eukaryotic Cell 2009; 8: 1658-1664.
* Jorth P, Turner KH, Gumus P, Nizam N, Buduneli N, Whiteley M.
Metatranscriptomics of the human oral microbiome during health and
disease. mBio 2014; 5: e01012-01014.
* Keijser BJ, Zaura E, Huse SM, et al. Pyrosequencing analysis of the oral
microflora of healthy adults. J Dent Res 2008; 87: 1016-1020.
* Lamont RJ, Hajishengallis G. Polymicrobial synergy and dysbiosis in
inflammatory disease. Trends Mol Med 2015; 21: 172-183.
* Marsh PD. Dental diseases--are these examples of ecological catastrophes? Int J Dent Hyg 2006; 4 Suppl 1:3-10; discussion 50-12.
* Marsh PD, Head DA, Devine DA. Ecological approaches to oral bio-
Mixed infections in the oral cavity. Antonie van Leeuwenhoek 1984;
50: 789-798.
* Zaura E. Next-generation sequencing approaches to understanding
the oral microbiome. Adv Dent Res 2012; 24: 81-85.
* Zaura E, Cate JM ten. Towards understanding oral health. Caries Res
2015; 49 Suppl 1: 55-61.
* Zaura E, Keijser BJ, Huse SM, Crielaard W. Defining the healthy ‘core
microbiolme’of oral microbial communities. BMC Microbiol 2009;
15: 259.
* Zhang S. Dental caries and vaccination strategy against the major
cariogenic pathogen, Streptococcus mutans. Curr Pharm Biotechnol
2013; 14: 960-966.
films: Control without killing. Caries Res 2015; 49 Suppl 1: 46-54.
* May A, Abeln S, Buijs MJ, Heringa J, Crielaard W, Brandt BW. Ngs-eval:
Summary
Ngs error analysis and novel sequence variant detection tool. Nucleic
Acids Res 2015; Apr 15. pii: gkv346.
* O’Malley MA. ‘Everything is everywhere: But the environment selects’:
Dissertation 25 years after date 42. Dental caries and the role of
specific bacteria
Ubiquitous distribution and ecological determinism in microbial
During the past 25 years, oral microbiology has developed from researching
biogeography. Studies in history and philosophy of biological and
a limited number of pathogenic microorganisms to a field in which the
biomedical sciences 2008; 39: 314-325.
entire oral micro flora is studied. While 25 years ago, a limited number of
* Metwalli KH, Khan SA, Krom BP, Jabra-Rizk MA. Streptococcus mutans,
species were studied, now the thousands of species that can be found in the
Candida albicans and the human mouith: a sticky situation. PLoS
mouth are the subject of research. We can now study the effects of bacteria
Pathog 2013; 9: e1003616.
and fungi on each other, but also make small steps in terms of features that
* Peterson SN, Meissner T, Su AI, et al. Functional expression of dental
plaque microbiota. Front Cell Infect Microbiol 2014; 4: 108.
microorganisms occupy in the network of the complex biofilm. The biofilm
can be seen as a complex ecosystem, which may be unique to each individual
* Petersson J, Carlstrom M, Schreiber O, et al. Gastroprotective and blood
and certainly should not always be treated antimicrobially. It is better to
pressure lowering effects of dietary nitrate are abolished by an anti-
stimulate the healthy biofilm and to prevent transmission of pathogens by
septic mouthwash. Free Radic Biol Med 2009; 46: 1068-1075.
targeted infection prevention measures. These measures may only be applied
* Raamsdonk M van, Mei HC van der, Soet JJ de, Busscher HJ, Graaff J de.
if appropriate microbiological knowledge is present.
Effect of polyclonal and monoclonal antibodies on surface properties
of Streptococcus sobrinus. Infect Immun 1995; 63: 1698-1702.
* Rosier BT, Jager M de, Zaura E, Krom BP. Historical and contemporary
Bron
J.J. de Soet
hypotheses on the development of oral diseases: are we there yet?
Uit de afdeling Preventieve tandheelkunde van het Academisch Centrum
Front Cell Infect Microbiol 2014; 4: 92.
Tandheelkunde Amsterdam (ACTA)
* Sanchez GA, Miozza VA, Delgado A, Busch L. Total salivary nitrates and
Datum van acceptatie: 2 juni 2015
nitrites in oral health and periodontal disease. Nitric Oxide 2014; 36:
Adres: dr. J.J de Soet, ACTA, Gustav Mahlerlaan 3004, 1081LA Amsterdam
31-35.
[email protected]
* Schulze-Schweifing K, Banerjee A, Wade WG. Comparison of bacterial
culture and 16s rrna community profiling by clonal analysis and pyrosequencing for the characterization of the dentine caries-associated
microbiome. Front Cell Infect Microbiol 2014; 4: 164.
* Schwarzberg K, Le R, Bharti B, et al. The personal human oral microbiome obscures the effects of treatment on periodontal disease. PloS
One 2014; 9: e86708.
* Socransky SS, Haffajee AD. Periodontal microbial ecology. Periodontol
2000 2005; 38: 135-187.
* Soet JJ de. Streptococcus sobrinus and dental caries. Amsterdam: Universiteit van Amsterdam, 1990. Academisch proefschrift.
* Soet JJ de, Nyvad B, Kilian M. Strain-related acid production by oral
streptococci. Caries Res 2000; 34: 486-490.
* Sztajer H, Szafranski SP, Tomasch J, et al. Cross-feeding and interkingdom communication in dual-species biofilms of Streptococcus mutans
and Candida albicans. ISME J 2014; 8 2256-2271.
* Steenbergen TJM van, Soet JJ de, Graaff J de. Genetic relationship between
different subspecies of Bacteroides melaninogenicus. Antonie van Leeuwenhoek 1979; 45: 513.
Nederlands Tijdschrift voor Tandheelkunde
531
122 | oktober 2015