Vores nuværende forståelse af den biologiske udvikling af mikrobiomet

Der er beviser for, at hjemmehørende mikrober har varetaget metaboliske funktioner hos dyr i mindst 500 millioner år (7). Co-evolution er dokumenteret ved de mange ligheder i sammensætning og organisation af mikrobiomet hos mennesker og andre pattedyr (8). Den evolutionære historie bag forholdet mellem mikroorganismer og mennesker er skitseret i figur 2. Hos mennesker har den fortsatte co-evolution også resulteret i mindre, men vigtige forskelle mellem etniske grupper (9 - 12). Det genetiske materiale i mikrober har fulgt os på vores udvandring fra oprindelsen for den menneskelige race i Afrika og har sammen med humane markører, været brugt til at spore menneskets migrationsruter på jorden (11). Som et eksempel kan detaljerede undersøgelse af stammer af Helicobacter pylori tillade os at skelne mere præcist mellem befolkningsgrupper end en sammenligning af menneskelige genetiske markører (11).

Gennem menneskets evolution har vores miljø påvirket sammensætningen af vores mikrobiom, i særlig grad i den neolitiske periode, i forbindelse med den industrielle revolution og i moderne tid (13). Brugen af ild, indførelse af landbrug, øget adgang til forarbejdede fødevarer, herunder raffineret sukker, i forbindelse med den industrielle revolution, og udviklingen af antimikrobiel terapi, har med stor sandsynlighed haft en afgørende effekt på sammensætningen af det humane mikrobiom (13).

Ændringer af det orale mikrobiom over tid

En undersøgelse af mikrobielt DNA i tandsten indsamlet fra kranier, som stammer fra tidspunktet omkring overgangen fra jæger-samler samfund til landbrugssamfund og fra den industrielle revolution, har vist en forskydning i sammensætningen af orale bakterier og en reduceret mikrobiel diversitet omkring hvert af disse evolutionære højdepunkter (14). Det er dog rimeligt at påpege, at der er begrænsninger ved mikrobiom undersøgelser baseret på flere tusind år gamle prøver sammenlignet med levedygtige mikrober i moderne prøver (15), og resultaterne skal derfor fortolkes med forsigtighed. Udbredelsen af raffineret sukker som en del af vores kost medførte en genetisk tilpasning af stofskiftet i visse orale bakterier til de nye forhold. For eksempel har Streptococcus mutans været i stand til at konkurrere med andre orale bakteriearter ved at udvikle et forsvar mod øget oxidativt stress og det sure miljø, som er et biprodukt af bakteriens egen nye, effektive kulhydratmetabolisme (16). Denne tilpasning førte til en øget forekomst i mundhulen sammen med andre syre-tolerante arter. Hertil kommer at mennesker, siden den industrielle revolution, er blevet hyppigere udsat for stoffer som tungmetaller, desinfektionsmidler, biocider og antibiotika, der har potentiale til at udrydde eller svække mange mikroorganismer og samtidigt positivt selektere dem, der er resistente overfor de enkelte stoffer (13). Den ændrede orale hygiejnepraksis i slutningen af det 19. århundrede i den industrialiserede verden, primært foranlediget af udgivelsen af Willoughby Millers bog «Microorganisms of the Human Mouth» i 1890, gav en verdensomspændende fremme af tandbørstning og generel oral hygiejne (17). Dette har sandsynligvis også været en vigtig faktor, som har bidraget til ændringer i det orale mikrobioms sammensætning (18). Den moderne overdrevne indtagelse af syrlige drikkevarer og raffineret sukker eller cigaretrygning har yderligere påvirket det orale økosystem (14) i en retning der fører til orale sygdomme som caries, gingivitis og parodontitis.

Det humane mikrobiom er et komplekst økologisk samfund

Vi ved nu, at de mikroorganismer (mikrobiota), der udgør det menneskelige mikrobiom, ikke bare består af encellede organismer, der lever ved siden af hinanden. I stedet danner de stærkt regulerede, strukturelt og funktionelt organiserede fællesskaber knyttet til overflader som biofilm (19), med samarbejder og modsætninger, som bidrager til økologisk stabilitet. Bakterierne i en biofilm kan kommunikere med hinanden ved at producere, detektere og reagere på små diffunderbare signalmolekyler i en proces kaldet «quorum-sensing», som giver reguleret værtskolonisering, biofilm dannelse, forsvar mod konkurrenter og tilpasning til ændringer i miljøet (19). Quorum-sensing aktiviteter i biofilm er også involveret i virulens og det patogene potentiale hos bakterierne, og er derfor en vigtig faktor til at forstå og kontrollere bakterielle infektioner (19), da de øger biofilm-mikroorganismernes tolerance over for værtens forsvar og for antimikrobielle stoffer (20).

Det humane mikrobiom bidrager til afgørende metaboliske, fysiologiske og immunologiske funktioner, inklusive:

• differentiering og modning af værtens slimhinder og det tilknyttede immunsystem

• fordøjelse og ernæring

• energiproduktion

• metabolisk regulering og kontrol af fedtoplagring

• behandling og afgiftning af miljømæssige kemikalier

• vedligeholdelse af hudens og slimhindernes barrierefunktion

• udvikling og regulering af immunsystemet og finjustering af dets reaktionsmønster, dvs. balancen mellem pro-inflammatoriske og anti-inflammatoriske processer

• forebyggelse af invasion og vækst af sygdomsfremkaldende mikroorganismer (koloniseringsresistens)(21 - 24).

Forstyrrelser i funktion og sammensætning af mikrobiomet kan have betydelige konsekvenser for menneskers sundhed (7).

Sammensætningen af vores mikrobiom viser store forskelle mellem forskellige nicher i kroppen, og store variationer både indenfor og mellem forskellige individer (25). Det er blevet foreslået, at sammensætningen af en persons mikrobiom i tarmen, på huden og i andre dele af organismen kan anvendes som et specifikt mikrobielt «fingeraftryk» (26). Den genetiske variation hos individet er den dominerende kilde til variation i sammensætningen af mikrobiomet. Enæggede tvillinger deler flere ligheder mellem deres tarm-mikrobiom end med deres forældre eller andre søskende (27). Men på trods af variationer i sammensætningen af mikrobiomet mellem individer, er det vigtigt at bemærke, at de overordnede funktionelle egenskaber er relativt stabile (13).

Forskellige steder på kroppen understøtter distinkte mikrobielle samfund på grund af forskelle i de fremherskende biologiske og fysiske egenskaber i det enkelte habitat (25). Kuczynski et al. har demonstreret høj specificitet for de enkelte steder i kroppen (28) Ved hjælp af kun 10 tilfældigt udvalgte sekvenser fra et mikrobiom datasæt, kunne de således kende forskel på de forskellige steder i kroppen, hvorfra prøverne stammede (28). De mest forskelligartede bakterielle populationer er fundet i mavetarmkanalen og i mundhulen (29).

Særlige overvejelser vedrørende det orale mikrobiom

Mundhulen udgør langt fra et homogent miljø hvad angår mikrobiomet, men byder på et stort antal forskelligartede levesteder for mikrobiel kolonisering, såsom tænderne, gingivale pocher, fastbundne gingiva, tungeryggen, kindslimhinder, læber samt den hårde og bløde gane (30). Disse orale levesteder danner et meget heterogent økologisk system, der understøtter væksten af signifikant forskellige mikrobielle samfund (31). Det varme og fugtige miljø i munden er ideelt for vækst af mange mikroorganismer, som foruden værtens kostindtag bliver tilbudt værtsafledte næringsstoffer, såsom spytproteiner, glykoproteiner og gingivalvæske (32). Tænderne er de eneste naturlige overflader i den menneskelige krop, som ikke konstant udskiftes, hvilket giver unikke muligheder for omfattende biofilmdannelse, og dermed en sikker basis for mikrobiel persistens (33). Dentale restaureringer, kroner og broer, implantater og aftagelige proteser udgør yderligere ikke-deskvamerende overflader, der kan påvirke biofilmdannelse og -sammensætning (34 - 36).

Til dato er mere end 700 bakteriearter blevet påvist i mundhuleprøver. Mange af disse kan ikke påvises ved almindelige dyrkningsmetoder (37). Ca. 54 % er navngivne arter, 14 % er unavngivne (men tidligere dyrkede), og 32 % er kun kendt gennem DNA-analysemetoderne, men har aldrig været dyrket (37). Hos det enkelte individ er antallet af bakteriearter dog færre. En detaljeret undersøgelse af ni orale steder hos 26 forsøgspersoner ved hjælp af DNA-sekventering afslørede i gennemsnit 296 bakterier på artsniveau hos hvert individ, mens i alt 557 blev fundet hos de 26 forsøgspersoner (upublicerede data Dr. Floyd Dewhirst, personlig kommunikation).

Erhvervelse af det normale orale mikrobiom

Under fødslen overfører moderen mikroorganismer til barnet og fødselsvejen. Vaginal fødsel eller fødsel via kejsersnit er derfor afgørende for den type mikroorganismer, som et barn initialt bliver eksponeret for (38). Fødselsmetoden påvirker også mangfoldigheden (diversiteten) i det orale mikrobiom senere i et barns liv. Vaginalt fødte børn har således et højere antal arter tre måneder efter fødslen sammenlignet med børn født ved kejsersnit (39). Kosten efter fødslen har også en effekt, idet tre måneder gamle ammede børn viser en højere kolonisering med orale lactobaciller end børn fodret med mælkeerstatning (40). Frembruddet af tænder udgør nye overflader, som kan koloniseres, og er en betydningsfuld økologisk begivenhed i munden på et barn (41). I 3-års alderen har det orale mikrobiom allerede udviklet betydelig kompleksitet, hvilket fortsætter med stigende alder (42). Udskiftning af de primære tænder med et voksent tandsæt ændrer igen det orale mikrobielle miljø væsentligt (31).

Opretholdelse af et sundt oralt mikrobiom

Når det først er etableret, vedligeholdes det orale mikrobiom af værts- og mikrobe-afledte faktorer, der involverer processer, som stadig ikke er fuldt belyste. Bakterier, som indgår i det normale mikrobiom, har både pro- og anti-inflammatoriske aktiviteter, der er afgørende for at opretholde en ligevægt (homeostase) i stærkt koloniserede områder af kroppen såsom mundhulen (43). På grund af immunsystemets samspil med de mikrobielle symbionter i mikrobiomet, er akutte infektioner i mundslimhinden sjældne, trods den tætte mikrobielle kolonisering (44). Betydningen af disse værtmikrobe-interaktioner fremgår tydeligt af observationer hos immunsupprimerede patienter, som kan opleve livstruende virus- og svampeinfektioner i slimhinderne, orale infektioner med ikke-orale arter og systemiske infektioner med normale orale bakterier (45 - 47).

Både spyt og gingivalvæske bidrager med næringsstoffer til den mikrobielle vækst og indeholder komponenter med antimikrobielle aktiviteter (32,48,49). Spyttets betydning for at opretholde oral sundhed er velunderbygget (32). Ud over at lette tygning, synkning (svelging) og tale, og at hjælpe fordøjelsen, indeholder spyt vitale enzymer og proteiner, der hjælper til at opretholde et afbalanceret mikrobiom. Der er blevet påvist op til 108 forskellige arter af mikroorganismer per milliliter spyt, hovedsagelig bakterier afstødt fra slimhindeoverflader, ikke mindst på tungen (50).Foruden at være den primære næringskilde for orale mikroorganismer er spytkomponenter afgørende for udviklingen af et velbalanceret mikrobiom. Et stort antal spytproteiner, herunder sekretorisk immunglobulin A (S-IgA), lactoferrin, lactoperoxidase, lysozym, statherin og histatiner, regulerer direkte og indirekte mikrobiomet og holder det i balance (32). F.eks katalyserer lactoperoxidase produktionen af hypothiocyanit og hydrogenperoxid - et produkt af bakteriel metabolisme, og thiocyanat udskilt med spyttet. Hypothiocyanit udøver direkte antimikrobielle virkninger ved at hæmme den bakterielle glykolyse (51). Andre spytkomponenter med antimikrobielt potentiale er nitrit, udviklet fra kostens nitrater af orale bakterier. Nitrit reduceres yderligere til nitrogenoxid, der kan hæmme væksten af kariogene bakterier og således kan bidrage til beskyttelse mod caries (52).

Proteiner, herunder enzymer, lipider og andre komponenter (kulhydrater, nukleinsyrer), hovedsagelig fra spyt, men også afledt af gingivalvæske, mundslimhinden og bakterier, danner den erhvervede pellikel, som modulerer bindingen af bakterier til tand- og epiteloverflader og beskytter tandoverflader mod syrepåvirkning (53). Enzymer, der hjælper til at regulere balancen i mikrobiomet immobiliseres i den erhvervede pellikel i en aktiv konformation (54). De individuelt sammensatte erhvervede pellikler understøtter bakteriel adhærence til de ikke-deskvamerende tandflader via forskellige specifikke interaktioner. Spyt bidrager ikke kun til at opretholde et miljø, der tillader biofilm at udvikle sig, men modulerer også lagene i biofilmen ved hjælp af talrige proteiner, herunder enzymer, glykoproteiner og mineraler, som kontrollerer biofilmens opbygning og aktiviteter (32,55). Plak-biofilmen løsnes også ved bevægelser af muskler i kinderne og tungen under tale og tygning og ved strømmen af spyt.

Kortlægning af det orale mikrobiom

En række konventionelle metoder er tidligere blevet anvendt til at analysere sammensætningen af det orale mikrobiom, herunder mikroskopi, dyrkningsbaseret analyse, enzymatiske assays og immunassays (56 - 58). Figur 3 giver et overblik over, hvordan mikrobiologiske metoder har udviklet sig gennem årene. Men mange orale bakterier er kræsne og langsomt voksende, kræver komplekse vækstmedier, har specifikke atmosfæriske krav og lange inkubationstider. Mange orale bakterier er strengt anaerobe, og forudsætter omhyggelig prøvetagning, transport og inkubation for at forhindre eksponering til ilt. En dækkende analyse af prøver baseret på dyrkning er vanskelig og kan kun udføres på et mindre antal prøver. Selektive bakteriologiske medier har vist sig nyttige ved studiet af bestemte arter, men har ofte medført en skævvridning af vores forståelse af mikrobiel ætiologi til orale sygdomme, ved at tillægge betydning til arter, der tilfældigvis trives under sådanne dyrkningsbetingelser, mens andre forbliver upåagtede.

Udviklingen af dyrknings-uafhængige metoder har forbedret påvisning af mikroorganismer, inklusive mange arter, som endnu ikke kan dyrkes i laboratoriet (57). Den mest almindelige dyrknings-uafhængig teknik til at analysere komplekse mikrobiomer på, er baseret på 16S ribosomalt RNA (16S rRNA) genet (57). Genet findes i alle prokaryoter og indeholder variable regioner, der er unikke for de enkelte arter og derfor kan anvendes som et middel til identifikation. 16S rRNA-generne i en kompleks prøve kan opformeres ud fra ekstraheret DNA ved hjælp af PCR teknik og sekventeres for derefter at sammenligne de forskellige sekvenser med databaser såsom Human Oral Microbiome Database (37), en ressource som er frit tilgængelige via internettet, og forbinder sekvensdata med fænotypisk, fylogenetiske, kliniske og bibliografiske oplysninger om mikroorganismer, som er fundet i mundhulen. Hvis homologe sekvenser findes i databasen, kan mikroorganismen identificeres, og hvis der ikke er matchende sekvenser i databasen, kan sekvensen tilføjes som information om en hidtil ukendt fylotype.

Den traditionelle metode til 16S rRNA-gensekventering var dyr, besværlig og tidskrævende. Fremkomsten af såkaldte «new generation sequencing» (NGS)-metoder såsom 454 pyro-sekventering (som allerede er under udfasning) og Illumina MiSeq har banet vejen for en massivt øget kapacitet, med op til 27 millioner sekvenser genereret i en enkelt kørsel (sammenlignet med et par hundrede med den traditionelle metode). En mere detaljeret beskrivelse af NGS fremgår af figur 4. Enkelhed og relativt overkommelige NGS har ført til en enorm generering af data og en eksplosion i publikationer, med afledte udfordringer for analyse og fortolkning af data. Det kræver stor omhu at gennemføre NGS undersøgelser bl.a. for at undgå forurening af de kliniske prøver med bakterielt DNA, som kan være til stede i nogle kommercielle kits, laboratoriereagenser og prøve-indsamlingsværktøjer, hvilket kan påvirke resultatet af en undersøgelse betydeligt (59,60). Trods disse forbehold, er NGS et nyttigt værktøj, der giver mulighed for stort anlagte studier af det genetiske materiale i komplekse prøver, og har i høj grad øget vores viden om og forståelse af det orale mikrobiom.

Andre moderne tilgange omfatter såkaldt «metagenomics» og «metatranscriptomics». Mens metagenomics giver indsigt i den hele den genetiske sammensætning (dvs. alle gener) af mikrobielle samfund i en prøve, tillader metatranscriptomics analyser forskerne at studere aktivt udtrykte gener og dermed ændringer i relation til relevante forhold, f.eks. aktiv sygdom (61). Begge metoder er til dato stadig hæmmet af tekniske udfordringer, men vil i fremtiden give gode muligheder for at fremme vores viden om detaljerne i hele det orale mikrobioms genetiske indhold og potentiale og dets metaboliske aktiviteter.

Dyrknings-uafhængige metoder har givet stor indsigt i mangfoldigheden i kroppens mikrobiom, men har ikke overflødiggjort undersøgelser baseret på dyrkning på laboratoriemedier. I øjeblikket er op til en tredjedel af arterne i den orale mikrobiom kun kendt via deres 16S rRNA-gensekvens (62), og der er en aktuel søgen efter metoder til at isolere nogle af de i øjeblikket «ikke-dyrkbare» mikroorganismer (62). Der er gjort fremskridt på dette område, og en ny fremgangsmåde med anvendelse af siderophorer (små, jern-kelaterende forbindelser med høj affinitet, som udskilles af mikroorganismer, såsom bakterier, svampe og af græsser) er blevet udviklet til at lette isoleringen og dyrkningen af hidtil ukendte bakterier (62). Nogle bakterier er afhængige af «hjælpe-stammer» for at kunne dyrkes in vitro, på grund af deres afhængighed af gensidig kommunikation og ernæringsmæssige og/eller signalerings-interaktioner med andre bakterier i de biofilmsamfund, hvor de normalt findes sammen (62).

Anvendelsen af sådanne nye dyrkningsmetoder, sammen med nye molekylærbiologiske og bioinformatiske metoder og øget regnekraft, vil ikke kun udvide vores forståelse af det orale mikrobiom, men vil også hjælpe os med at udtænke interventionsstrategier for at bevare sundhed og undgå sygdom i fremtiden.

Et oralt mikrobiom i ubalance kan være ødelæggende for den generelle sundhed

Det orale mikrobiom bidrager til både den orale og generelle sundhed (figur 1), og tab af det kan have negative effekter hos den enkelte. Et eksempel på dette er virkningen af nitrat-reduktase-udtrykkende orale bakterier, som har vist sig at katalysere omdannelsen af nitrat i kosten til nitrit. I spyt bliver nitrit yderligere omdannet til nitrogenoxid, som foruden antimikrobiel aktivitet har potente vasodilaterende effekter, som spiller en afgørende rolle for opretholdelse af sundhed i hjerte-kar systemet (63). Nitrit stimulerer også mucin-produktionen i mavesækken (64). En beskeden indtagelse af nitrat har vist sig at føre til en reduktion af blodtrykket, hæmning af trombocytfunktionen og nedsat endotel dysfunktion (65). En nylig undersøgelse har vist, at vedvarende indtagelse af nitrater i kosten fremmer den vaskulære funktion hos patienter med hyperkolesterolæmi, hvilket er fundet associeret med en selektion af bakterier i det orale mikrobiom, der er i stand til at reducere nitrit (66). Selvom kostens nitrater er i stand til at øge nitritdannelse, er det også sådan, at nitrogenoxid i væv kan interagere med superoxidradikaler frigivet af immunceller til dannelse af peroxynitrit anioner, som antages at have skadelige effekter på celler, bl.a. ved at forårsage DNA skader (67). Selvom der stadig er en vis uenighed omkring virkningerne af nitrat/nitrit /nitrogenoxid på helbredet, har flere mindre undersøgelser vist, at brugen af klorhexidin-holdige mundskyllevæsker kan reducere koncentrationen af nitrit i både spyt og plasma og føre til en lille stigning i blodtrykket (68 - 70). Disse resultater er interessante, men det er vigtigt at understrege, at der er behov for større undersøgelser som kan bekræfte disse fund, før der kan drages sikre konklusioner.

Dysbiose - det orale mikrobiom ved sygdom

Den komplekse ligevægt mellem medlemmer af mundhulens mikrobiom er afgørende for om en sund tilstand (symbiose) kan opretholdes eller om en tilstand forbundet med sygdom (dysbiose) udvikler sig. Et dysbiotisk mikrobiom er kendetegnet ved, at der er sket forstyrrelser i mangfoldigheden og de relative andele af de forskellige mikroorganismer (7). Samtidigt med at sammensætningen af de mikrobielle samfund i en sund mund er bemærkelsesværdigt stabile efter at mikrobiomet er modnet i barndommen, er forholdet mellem det orale mikrobiom og værten også dynamisk og biologiske ændringer i en persons liv kan påvirke balancen mellem arterne (71). Det gælder fysiologiske ændringer såsom alder, hormonelle forandringer i puberteten og under graviditet, som raske personer oftest kan tilpasse sig uden skader på den orale sundhed (72). På andre tidspunkter, kan det fint afstemte økosystem i munden bliver forstyrret, hvilket medfører en dysbiotisk ændring og et tab af gensidig balance eller mangfoldighed i biofilmen (73), med overvækst af en enkelt eller flere arter resulterende i en øget risiko for sygdom. Faktorer, der kan medføre oral dysbiose omfatter spytkirtel-dysfunktion (dvs. ændringer i spyttets flowhastighed og/eller spyttets sammensætning), insufficient mundhygiejne, gingivitis og livsstilsfaktorer som f.eks. kostvaner og tobaksrygning (74,75). Figur 5a giver en oversigt over faktorer, der kan føre til dysbiose.

Det er nu almindelig anerkendt, at bakteriearter, som historisk er blevet betragtet som orale «patogener», også kan findes i mundhulen i lavt antal ved sundhed, og at oral sygdom opstår som følge af en uhensigtsmæssig ændring i den naturlige balance i mikrobiomet snarere end som følge af udefra kommende «infektion» (71). Ved dysbiose kan disse sygdomsassocierede bakterier udgøre markant større andele end under sunde forhold, hvor de normalt er mere begrænsede og uskadelige komponenter i biofilm (71).

Ændringer i mønsteret af biofilmdannelse kan resultere i dysbiotiske mikromiljøer i de mange forskellige habitater i munden. Specielt de ikke-deskvamerende tandoverflader (inkl. fordybninger, fissurer, approksimalflader og rodoverflader) muliggør akkumulering af mikroorganismer og dannelse af biofilm, især ved insufficient mundhygiejne (76).

Dysbiose som årsag til caries and parodontitis

Gennem tiderne er der blevet fremsat forskellige teorier om forholdet mellem plak og udvikling af tandsygdomme (77). Den «non-specifikke plak-hypotese» har sin oprindelse i det 19. århundrede, men blev yderligere forfinet i løbet af de efterfølgende hundrede år. Oprindeligt var hypotesen, at dentale infektioner var forårsaget af en uspecifik overvækst af alle bakterier i plak. Ydermere var antagelsen, at parodontitis med fæstetab var resultatet af subgingival kolonisering, begunstiget af økologiske ændringer i forbindelse med akkumulering af plak, gingivitis og gingivalt eksudat. Disse ændringer øger antallet af mikroorganismer og ændrer deres relative andele. Dog findes ingen enkelt art, der ikke også er almindeligt til stede på inaktive steder, på aktive steder (78). Da det blev antaget, at enhver tandplak havde potentiale til at forårsage sygdom, blev det konkluderet, at uspecifik mekanisk fjernelse af så meget plak som muligt, for eksempel ved tandbørstning og/eller interdental rengøring, ville være den bedste måde at forebygge sygdom (77).

Forbedring af de laboratoriemæssige metoder muliggjorde efterhånden isolering og karakterising af flere bakteriearter Påvisning af «smitsom» caries i rotteeksperimenter med caries- associerede arter, såsom streptokokker, førte til den «specifikke plak-hypotese», som foreslog, at nogle få arter i det orale mikrobiom var involveret i sygdomsprocessen, og at målrettet eliminering af disse arter med antibiotika kunne helbrede eller forebygge sygdom (oprindeligt caries og senere parodontitis) (77,79). Resultaterne af velkontrollerede kliniske undersøgelser med anvendelse af antibiotika til behandling af såvel caries og parodontitis har imidlertid været skuffende med hensyn til applicering i daglig praksis og omfanget af langsigtede kliniske fordele (77). Disse resultater kan muligvis forklares ved at en stor del af mikroorganismerne ikke kan dyrkes i laboratoriet, og den bias der kan være introduceret ved udelukkende isolering af dyrkbare mikroorganismer.

Efter en fornyet interesse for den non-specifikke plak-hypotese i 1980'erne (78), blev en økologisk plak hypotese foreslået til at forklare sammenhængen mellem det orale mikrobiom, værtsrelaterede miljøfaktorer og orale sygdomme (figur 5b) (80). Væsentlige ændringer i det lokale miljø kan ændre konkurrenceevnen hos de enkelte plak-bakterier, førerende til berigelse af bakterier, der passer bedst til det nye miljø (80). Denne hypotese introducerer det koncept, at sygdomme kan forebygges ikke kun ved direkte at hæmme de formodede «patogener», men også ved at påvirke de miljøfaktorer, som fører til selektering og berigelse af disse bakterier (80). Ved for eksempel caries vil et øget sukkerindtag eller en reduktion i spytsekretionshastigheden resultere i en plak-biofilm, der er udsat for mere regelmæssige og længere perioder med lave pH-niveauer. Dette favoriserer væksten af aciduriske og syretolerante mikroorganismer, på bekostning af bakterier, der trives ved neutrale betingelser eller ligefrem bidrager til pH neutralisering (71,81,82). En moderne model for værts-mikrobe interaktioner i patogenesen for caries er vist i figur 6.

Den økologiske plak-hypotese blev yderligere forfinet af antagelsen om, at visse mikrobielle patogener, som udgør en begrænset del af mikrobiomet, kan forårsage inflammatorisk sygdom ved at gribe ind i værtens immunmekanismer og dermed inducere en reorganisering af mikrobiomet, som fører til gingivitis og parodontitis (83).

Figur 7 viser en opdateret model for værts-mikrobe interaktioner ved patogenesen af gingivitis og parodontitis (84). Akkumulering af mikroorganismer/biofilm udløser gingivitis. Imidlertid er tilstedeværelsen af biofilm alene ikke tilstrækkeligt til at føre til parodontitis. Det er nu anerkendt, at komplekse vekselvirkninger mellem mediatorer fra immunresponset og biofilmen er nødvendige forudsætninger for sygdomsprogressionen fra gingivitis til parodontitis (84). Et dysbiotisk mikrobielt miljø undergraver værtens respons, så de fleste vævsskader skyldes et uhensigtsmæssigt og ukontrolleret niveau af inflammation (84 - 86). Lokal inflammation som følge af akkumulering af biofilm forårsager en øget strøm af den næringsrige gingivalvæske og potentielt blødning, hvorved miljøet bliver proteinrigt og iltfattigt, hvilket begunstiger væksten af anaerobe bakterier (71). De inflammatoriske forandringer i de parodontale væv giver ideelle muligheder for vækst af obligat anaerobe og protein-afhængige bakterier i de gingivale pocher, hvilket medfører en ændring fra et symbiotisk mikrobiom til dysbiose (71). Inflammations-inducerede mikro-sårdannelser i det poscheepitelet resulterer i lækage af blod (og dermed jern) til pochen. Dette skaber gunstige betingelser for vækst af parodontitis-associerede arter såsom Porphyromonas gingivalis og Aggregatibacter actinomycetemcomitans (87,88). Det dysbiotiske mikrobiom inducerer nedbrydning af de parodontale væv via et dysreguleret værts-inflammatorisk immunrespons, som igen giver nye vævsnedbrydningsafledte næringsstoffer til bakterierne 89). Gennem evolutionen har bakterier lært at drage fordel af næringsstoffer genereret gennem inflammation, og dermed yderligere fremme dysbiose og vævsødelæggelse, hvilket skaber en selvforstærkende patogen cyklus (89).

Graden, hvormed ophobning af plak fremmer parodontitis, varierer mellem individer efter deres risikoprofil (84). Hos patienter der ikke er disponerede for parodontitis, er det inflammatoriske respons ved gingivitis afpasset og selv-reguleret, men hos disponerede patienter kan flere genetiske, epigenetiske eller patient-relaterede livsstilsfaktorer (tobak, alkohol, kost, dysreguleret diabetes, stress, etc.) udløse en overdrevet, men ineffektiv og kronisk, ukontrolleret inflammation i tændernes støttevæv (84).

Selvom det i dag er veletableret at bestemte mikrobielle samfund udvikles ved sygdom, er det endnu ikke klarlagt, om man kan tale om en «sund mængde» af disse bakterier, som gælder alle individer (90) eller om dette varierer mellem individer på grund af forskellige tærskler for aktivering og/eller dysregulering af værtens respons.

Systemiske konsekvenser af oral dysbiosis

Den beskrevne co-evolution til en harmonisk sameksistens er kun gældende så længe mikroorganismerne forbliver i deres naturlige habitat og er ikke spredes til andre dele af kroppen, hvor de kan forårsage sygdom. Dysbiose ved parodontitis kan være en direkte årsag til bakteriæmi ved at lette den systemiske spredning af orale bakterier (91). En optimal mundhygiejne er derfor afgørende for at begrænse det samlede bakterielle angreb )91,92). Sammenhængen mellem orale patogener og systemiske virkninger er blevet dokumenteret ved en nylig undersøgelse i dyr, der påviste en direkte effekt af peroral dosering af P. gingivalis på sammensætningen af tarmens mikrobiom samt inflammatoriske forandringer i forskellige væv og organer (93). Orale bakterier antages at spille en rolle i en række systemiske sygdomme, herunder kardiovaskulær sygdom, reumatoid arthritis, negative graviditetsudfald, slagtilfælde, inflammatorisk tarmsygdom og kolorektal cancer, pneumoni, meningitis eller hjerneabscesser, lunge-, lever- eller miltabscesser, blindtarmsbetændelse, lungebetændelse og diabetes (30,58,92,94 - 96).

Det er velkendt, at omfattende parodontitis negativt kan påvirke den glykæmiske kontrol hos diabetes patienter og glykæmi hos personer, der ikke har diabetes (94). Alvorlig parodontitis udgør en øget risiko for udvikling af type 2-diabetes, og der er en direkte og dosisafhængig sammenhæng mellem sværhedsgraden af parodontitis og diabetiske komplikationer (94). Der er dog behov for mere forskning for at afgøre, om den parodontale mikrobiota har nogen direkte virkning på diabetes.

Analyse af det orale mikrobiom kan være et nyttigt redskab til at diagnosticere systemiske sygdomme, der har parodontale manifestationer. God mundhygiejne til at styre den samlede mikrobielle belastning er vigtigt for at forhindre spredning til andre steder i organismen (92).

Holobiont begrebet- nuværende og fremtidige implikationer for klinisk praksis

Det komplekse samfund, som det orale mikrobiom udgør, er fintunet gennem millioner af års evolution til harmoniske sameksistens og til at beskytte mod sygdom. Det er af stor betydning for stabiliteten i denne sameksistens at mikrobiomet bevarer sin naturlige mangfoldighed. Moderne livsstil kan imidlertid forstyrre og forrykke den naturlige balance i vores orale mikrobiom, og vores kliniske mål bør være at genskabe den symbiotisk ligevægt med de midler, der er nødvendige og hensigtsmæssige hos den enkelte patient. I denne sammenhæng er det afgørende, at både patienter og sundhedspersonale forstår betydningen af et afbalanceret oralt mikrobiom og dets betydning for oral og systemisk sundhed. Behandlingssessioner bør omfatte forebyggelsesstrategier, såsom råd om mundhygiejne praksis, kost og rygning. Som et første tiltag, bør aktiv bevarelse af sundhed snarere end behandling af sygdom være det primære mål for behandlere og patienter. Sundhedspersonalet kan opnå dette ved at informere patienterne om betydningen af passende livsstilsvalg og effektiv mund hygiejne, der bevarer det orale mikrobiom på et niveau, der er foreneligt med oral sundhed. Denne fremgangsmåde giver mulighed for at de gavnlige egenskaber ved mikrobiomet opretholdes, mens risikoen for tandsygdomme fra overdreven plak-akkumulering reduceres. Hvis der indtræder dysbiose, skal behandlingens mål være at genetablere den tabte harmonisk balance ved at sikre en god mundhygiejne og ved at modificere livsstilsfaktorer som kost og rygning. Vilkårlig brug af antibiotika til behandling af orale sygdomme bør undgås, med henblik på at beskytte det gavnlige orale mikrobiom og for at undgå antibiotikaresistens. Med henblik på kontrol af caries, ud over brugen af fluor, bør der træffes foranstaltninger, der tilskynder et skift væk fra et surt miljø, gennem reduktion i mængden og hyppigheden af forbruget af sukker og syrlige drikke (også selvom sidstnævnte er sukkerfri) eventuelt kombineret med indtag af protein, som kan føre til frigivelse af base. Med hensyn til parodontitis, bør behandlingsstrategier tilstræbe mekanisk reduktion af akkumuleret biofilm ved mekanisk fjernelse af plak til et niveau, der er forenelige med oral sundhed. Dette vil reducere inflammation og det afledte flow af gingivalvæske, og fremme et gunstigt mikromiljø til støtte for dannelsen af et afbalanceret mikrobiom. Hvor det er relevant, bør patienterne også rådgives om rygestop og kontrol af diabetes. En undersøgelse har for nylig vist, at sammensætningen af det subgingivale mikrobiom ved baseline, snarere end brugen af antibiotika, kan forudsige de langsigtede kliniske resultater ved behandling af kronisk parodontitis (97).

Vores nuværende forståelse af dette hastigt udviklende videnskabelige felt understøtter forestillingen om, at klinisk praksis har brug for at skifte fra det historiske fokus på håndtering af caries og parodontitis ved eliminering af mikrobiomet, til et nyt fokus på proaktiv styring af oral sundhed gennem en økologisk tilgang til holobionten. Fremtidige potentielle udviklinger kan omfatte individuel vurdering af mikrobiomet og værtens respons til tidlig påvisning af faktorer der medfører høj risiko, og personlige tilgange til efter dysbiose at genoprette et oralt mikrobiom, der er foreneligt med sundhed - en potentielt forjættende udvikling, der ville have direkte konsekvenser for patientbehandlingen i klinisk praksis.