Carie dentale: studio su gemelli svela ruolo del microbioma orale

5 giugno 2018

Sichuan University, Chengdu (studio originale)

Nonostante due gemelli presentino per definizione lo stesso corredo cromosomico, siano cresciuti nella stessa condizione ambientale e condividano pari abitudini alimentari, possono presentare un core di microbioma orale diverso in base alla loro personale esperienza di carie dentale.

È quanto dimostrato dallo studio recentemente pubblicato su Scientific Reports, rivista del gruppo Nature,  e condotto dal gruppo di Hongle Wu.

La carie dentale è un disturbo multifattoriale e rappresenta la principale causa di caduta irreversibile dei denti oltre che di sviluppo di ulteriori infezioni croniche orali.

Tra i fattori che contribuiscono alla sua insorgenza troviamo la composizione della saliva e la sua velocità di deflusso, grado di esposizione al fluoro, abitudini alimentari e igieniche, componente genetica e ambientale.

A questi va ad aggiungersi la componente batterica del cavo orale, nonostante gli studi volti a determinarne il meccanismo di coinvolgimento siano ancora oggi basati su modelli non del tutto ottimali.

Ricerche in vitro infatti non permettono di mimare interamente le condizioni reali mentre nei modelli in vivo non è sempre assicurato un adeguato trapianto di microbioma.

Le moderne scoperte in campo biotecnologico e bioinformatico hanno tuttavia permesso importanti progressi nell’ottenimento di validi risultati.

Tra tutti i disegni di studio inoltre, quelli che vanno a coinvolgere dei gemelli hanno la peculiarità di poter fornire dati riguardo al grado di influenza della componente genetica sullo sviluppo di determinate malattie.

Per quanto riguarda la carie dentale, i risultati fino ad oggi ottenuti e relativi al confronto delle singole caratteristiche del microbioma orale si mostrano discordanti.

Lo studio sui gemelli e la carie dentale

Per approfondire l’argomento dunque, i ricercatori cinesi hanno studiato la componente batterica salivare e della placca dentale di due sorelle monozigoti di 23 anni, dalle abitudini alimentari e condizioni di vita simili ma con esperienza di carie diversa.

I due microbiomi sono stati dunque traslati prima in vitro attraverso la messa a punto di un biofilm e, successivamente, trapiantati in vivo su modelli di topo gnotobiotici, ovvero allevati in condizioni sterili.

La sorella nata per prima, d’ora in poi detta “sorella giovane”, essendo soggetta a carie ha presentato un indice DMFT (decayed, missing and filled dental) pari a 4 mentre la seconda, la “sorella maggiore”, essendone priva, di 0.

Dagli esperimenti in vitro condotti sul biofilm si è visto come quello salivare della sorella giovane presenti una capacità di assorbimento 3 volte maggiore rispetto a quello della sorella maggiore oltre che produrre più acido lattico, entrambi fattori predisponenti la carie.

Attraverso il sequenziamento 16s RNA è stata poi analizzata la comunità batterica sia dei campioni salivari che di placca dentale in termini di ricchezza, diversità e abbondanza relativa.

L’indice di Shannon per la biodiversità ha presentato valori maggiori sia a livello salivare che di placca nella sorella maggiore mentre in comune tra le due sorelle si sono dimostrati 255 OTUs salivari e 172 OTUs di placca su un totale di 688 OTUs individuati.

L’abbondanza è risultata inoltre analoga in entrambe le partecipanti mentre in termini di composizione sono state notate alcune differenze, più consistenti rispetto ad altri studi. Complessivamente Proteobacteria, Firmicutes e Bacteroidetes sono risultati i phyla dominanti nei campioni di placca dentale mentre solamente Proteobacteria e Firmicutes in quelli salivari, con più di un 50% di espressione.

A livello di genere invece, Streptococcus e Neisseria hanno dimostrato di prevalere in entrambi i tipi di campioni delle due sorelle ad eccezione di quello salivare della sorella maggiore caratterizzato infatti da Acinetobacter e Rhodococcus.

Andando più nel dettaglio, la saliva della sorella giovane ha presentato percentuali più elevate di Streptococcus, Neisseria, Haemophilus e Veillonella, mentre Acinetobacter, Rhodococcus e Geobacillus sono risultati più espressi nella sorella maggiore.

A livello di placca invece, la sorella giovane ha presentato Neisseria, Corynebacterium, Porphyromonas e Leptotrichia in concentrazioni doppie rispetto alla maggiore nella quale più abbondanti si sono dimostrati essere Streptococcus, Capnocytophaga e Lysinibacillus.

Differenze nelle popolazioni batteriche

Per quanto riguarda i test condotti in vivo invece, la saliva di entrambe le partecipanti è stata trasferita su modelli gnotobiotici (n=7) divisi in 2 gruppi, uno con il microbioma della sorella giovane e uno con quello della maggiore, dai quali sono stati raccolti un totale di 14 campioni a 5 settimane.

Dall’analisi delle caratteristiche del microbioma salivare collezionato dai modelli murini si è visto come la composizione delle specie batteriche sia complessivamente omogenea nonostante abbiano ricevuto linee diverse di microbioma con alte concentrazioni di Firmicutes, Proteobacteria e Bacteroidetes a livello di phyla e di Streptococcus, Leuconostoc, Geobacillus, Enterococcus e Acinetobacter come generi.

Alcune variazioni tra i due gruppi sono state tuttavia evidenziate in termini di abbondanza. Streptococcus ha infatti mostrato di colonizzare maggiormente i modelli con carie attiva, cioè quelli che hanno ricevuto il trapianto dalla sorella più giovane, in maniera statisticamente significativa.

Di contro, l’altro gruppo ha presentato maggiori livelli di Leuconostoc, Fusobacterium ed Enterococcus. Anche l’indice di Shannon ha riscontrato valori diversi sebbene non significativi dal punto di vista statistico. In termini di beta diversity invece, i due gruppi sono risultati comparabili.

Da ultimo si è confrontato il microbioma iniziale delle due gemelle con quello trapiantato nei modelli a 5 settimane. In generale, il processo di trapianto è avvenuto con successo mostrando un tasso di trasposizione pari all’88.4% per quello della sorella giovane e un 81.6% per la maggiore. Dall’analisi si è potuto notare come le differenze tra i due microbiomi dei donatori siano state mantenute anche nei modelli murini.

In conclusione dunque, sebbene questo studio sia preliminare e condotto su una singola coppia di gemelli, si può affermare come la specifica composizione del microbioma orale sia determinante nello sviluppo o meno di carie dentali anche in condizioni genetiche e ambientali del tutto sovrapponibili.

Lo studio più approfondito del core batterico di soggetti colpiti da carie confrontandolo poi con individui sani, potrà essere un valido aiuto nella messa a punto di nuove terapie preventive e di cura.

Silvia Radrezza

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