• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Nadzieja dla milionów Niemców cierpiących na paradontozę

    01.02.2013. 16:37
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Dwanaście milionów Niemców cierpi na paradontozę - zapalenie, które nieleczone prowadzi do utraty zębów. Krwawienie dziąseł w czasie szczotkowania lub jedzenia jabłka może być oznaką paradontozy, która jest chorobą zapalną tkanek otaczających i utrzymujących zęby. Płytka bakteryjna atakuje kości, przez co z biegiem czasu zęby mogą się poluzować, a w najgorszym przypadku nawet wypaść, gdyż zostają pozbawione fundamentu, który utrzymuje je na miejscu. Co więcej paradontoza stanowi również ognisko, z którego choroba może rozprzestrzenić się po całym organizmie. Jeżeli bakterie, które potrafią być bardzo agresywne, przedostaną się do krwioobiegu, mogą poczynić dalsze szkody w organizmie. Lekarze podejrzewają, że istnieje powiązanie między patogenami paradontozy a pewnym rodzajem uszkodzenia układu krążenia, które może prowadzić do ataku serca lub udaru. Aby powstrzymać źródło zapalenia, dentyści usuwają kamień i osad z powierzchni zębów, ale to często nie wystarczy. Agresywne bakterie można wyeliminować jedynie za pomocą antybiotyków.

    Spośród 700 gatunków bakterii zasiedlających jamę ustną, zaledwie o jedenastu wiadomo, że wywołują właśnie paradontozę, a niektóre z nich uważa się za poważnie patogenne. Jeżeli takie biomarkery są obecne w bruzdach dziąsłowych - niewielkich szczelinach u podstawy zęba - wówczas chory jest zagrożony wysokim ryzykiem rozwinięcia się ciężkiej postaci paradontozy. Jedynym sposobem, aby to sprawdzić jest przeprowadzenie testu na bakterie. Problem w tym, że obecne metody identyfikacji patogenów są czasochłonne i muszą być przeprowadzane w zewnętrznym laboratorium kontraktowym. Tradycyjna analiza bakterii za pomocą kultury mikrobiologicznej niesie ze sobą ryzyko, że bakterie zginą w momencie kontaktu z tlenem.

    Niemieckim naukowcom udało się jednak opracować innowacyjną, mobilną platformę diagnostyczną, którą można wykorzystywać w gabinecie dentystycznym do analizy DNA pobranego z zębów i identyfikacji 11 najistotniejszych patogenów paradontozy w niecałe 30 minut. Mobilna platforma diagnostyczna została zaprojektowana w celu znacznego przyspieszenia identyfikacji jedenastu najważniejszych patogenów paradontozy.

    Naukowcy z Instytutu Terapii Komórkowej i Immunologii IZI im. Fraunhofera w Lipsku nawiązali współpracę z dwoma przedsiębiorstwami, BECIT GmbH i ERT-Optik, aby opracować moduł LOC (ang. lab-on-a-chip) o nazwie ParoChip. W przyszłości umożliwi on dentystom i laboratoriom medycznym szybkie przygotowywanie próbek do analizy bakterii. Wszystkie etapy procesu - duplikacja sekwencji DNA i ich wykrywanie - zachodzą bezpośrednio na platformie, która składa się z karty mikrostrumieniowej w kształcie krążka o średnicy około sześciu centymetrów. "Do tej pory analiza zajmowała od czterech do sześciu godzin. Dzięki modułowi ParoChip potrzeba na nią niecałe 30 minut. To oznacza, że możliwe jest przeprowadzenie analizy dużej liczby próbek w krótkim czasie" - stwierdza dr Dirk Kuhlmeier, naukowiec z IZI.

    Próbki są pobierane za pomocą sterylnych sączków papierowych w kształcie wykałaczki. Następnie bakterie są usuwane z sączków, a ich wyizolowane DNA jest wstrzykiwane do komór reakcyjnych zawierających wysuszone odczynniki. Na każdej karcie znajduje się jedenaście takich komór, z których każda zwiera odczynnik na jeden z jedenastu patogenów paradontozy. Całkowita liczba bakterii jest ustalana w dodatkowej komorze za pomocą reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR). Ta metoda umożliwia wykonanie milionów kopii nawet niewielkiej liczby sekwencji DNA patogenów. Aby doprowadzić do niezwykle szybkich zmian w temperaturze, których wymaga PCR, plastikowy chip w kształcie krążka jest podłączony do bloku grzejnego z trzema strefami temperatury i obracany mechanicznie, aby przechodzić przez te strefy. To powoduje wygenerowanie fluorescencyjnego sygnału, który jest mierzony przez podłączone, optyczne urządzenie pomiarowe z czujnikiem fluorescencyjnym, fotodetektorem i diodą laserową.

    Najważniejsza korzyść jest taka, że sygnał umożliwia nie tylko ilościowe określenie typu bakterii, a przez to ustalenie ciężkości zapalenia, ale również całkowitej liczby wszystkich bakterii razem. To umożliwia lekarzowi odpowiednie dopasowanie antybiotykoterapii.

    "Zważywszy na fakt, że podłączony, optyczny system pomiaru umożliwia nam ustalenie ilości bakterii, ParoChip nadaje się także do identyfikacji innych przyczyn bakteryjnych infekcji, takich jak patogeny przenoszone przez żywność czy te, które doprowadzają do posocznicy" - wskazuje Kuhlmeier, który podkreśla dalsze zalety kompaktowej platformy diagnostycznej: "Zastosowanie ParoChip eliminuje wiele ręcznych etapów, które stanowią niezbędną część obecnych testów na bakterie. Syntetyczne krążki mogą być wytwarzane niskim kosztem i utylizowane w taki sam sposób jak jednorazowe rękawiczki".

    Dostępny jest już prototyp ParoChip, który pierwotnie przeznaczony był do zastosowania w laboratoriach klinicznych, jednak może być też wykorzystywany przez dentystów do przeprowadzania w gabinecie analiz próbek pobranych od pacjentów.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Barwienia bakterii – techniki stosowane w mikrobiologii, których celem jest umożliwienie obserwacji bakterii w mikroskopie świetlnym celem oceny ich wielkości, kształtu i niektórych cech morfologicznych. Barwienie jest konieczne ze względu na słaby stopień załamywania promieni świetlnych przez komórki bakterii. Kultura bakterii – sztuczna hodowla bakterii na przygotowanych do tego celu podłożach hodowlanych (pożywkach). Kultura bakterii to także bakterie wyhodowane w ten sposób. Barwienie metodą Schaeffera-Fultona – metoda polegająca na identyfikacji bakterii zaliczanych do grupy Bacillus i Clostridium, a przede wszystkim przetrwalników tych bakterii, ich kształtu i rozmieszczenia.

    Bacteroides – rodzaj bakterii, będących pałeczkami gram-ujemnymi, należącymi do bezwzględnych beztlenowców. Wchodzą one w skład fizjologicznej flory bakteryjnej przewodu pokarmowego człowieka i są najliczniejsze spośród wszystkich bakterii wchodzących w jej skład. Na jeden gram kału średnio można znaleźć 10 bakterii z rodzaju Bacteroides. Do czynników zjadliwości tych bakterii należy: otoczka, kolagenaza, neuramidaza, DNA-aza, proteaza, fibrynolizyna. Jednak w przeciwieństwie do Fusobacterium nie zawierają LPS. Zgorzel, gangrena – rozkład tkanek w żywym organizmie przez bakterie gnilne (beztlenowce). Przyczyną gangreny jest obecność ogniska martwicy, dostępnego dla bakterii. Odpowiednie warunki istniejące w ognisku martwicy, takie jak wilgotność i temperatura, sprzyjają rozwojowi beztlenowców. Zgorzel powstaje tylko w tych miejscach organizmu, które mają połączenie ze światem zewnętrznym (przez co stają się dostępne dla bakterii), dlatego występuje głównie:

    Oporność na antybiotyki – cecha części szczepów bakteryjnych, która umożliwia im przeciwstawianie się wpływowi antybiotyku. W zależności od pochodzenia, dzieli się ją na pierwotną (naturalna struktura bakterii uniemożliwiająca działanie leku) lub nabytą – na skutek nabycia genów oporności od innych bakterii lub spontanicznych mutacji. Częsta oporność wśród bakterii wiąże się z nieracjonalną antybiotykoterapią oraz zbyt dużym zużyciem tych leków w przemyśle spożywczym. Fimbria - włosowata struktura komórkowa. Niektóre bakterie posiadają ich setki. Występują u bakterii Gram-ujemnych, głównie z rodzaju Enterobacteriaceae (wyjątkowo u Gram-dodatnich - rodzaj Corynebacterium). Ich główną funkcją jest ułatwianie przylegania bakterii do innej komórki (np. w celu zainfekowania jej), czyli adhezji. Odmianą fimbrii pełniących ważną rolę w procesie zwanym koniugacją są fimbrie płciowe lub inaczej pile.

    Thermus aquaticus – gatunek bakterii, który dobrze znosi wysokie temperatury. Pierwszy raz odkryto ją w gorących źródłach Yellowstone. Rośnie w temperaturach od 65 do 102 °C przy czym optymalne dla niego warunki to: temperatura 100 °C i ciśnienie 45MPa, zaliczany jest więc do piezofili i termofili ekstremalnych. Jest chemotrofem. Z tej bakterii pochodzi termostabilna polimeraza Taq wykorzystywana w biologii molekularnej w reakcji PCR. Profag - nieczynna postać bakteriofaga, powstająca w cyklu lizogenicznym przez włączanie DNA wirusa do materiału genetycznego zaatakowanej bakterii; w takiej postaci wirus może istnieć przez wiele pokoleń bakterii, lecz w pewnych warunkach może zostać wycięty z DNA bakterii i infekować inne komórki wchodząc w cykl lityczny.

    Bakteriofag, fag – wirus atakujący bakterie. Przeważnie dany bakteriofag zdolny jest do infekcji tylko jednego gatunku (a czasem tylko szczepu) bakterii. Mogą przybierać kształty złożone (buławkowate), pałeczkowate lub wielościenne.

    Flora fizjologiczna człowieka – tradycyjna nazwa mikroorganizmów występujących naturalnie w organizmie człowieka bez wywoływania objawów chorobowych. W związku z tym, że bakterie nie należą do królestwa roślin bardziej odpowiednią nazwą byłaby tutaj "biota fizjologiczna człowieka". U człowieka prawidłowo występuje około 10 bakterii, w większości beztlenowych. Niektóre grzyby także mogą stanowić skład prawidłowej flory, natomiast wirusy, pasożyty i priony do niej nie należą i zawsze są uznawane za chorobotwórcze. U osób z osłabioną odpornością flora fizjologiczna może powodować zakażenia, które nazywane są oportunistycznymi. Szerszym pojęciem jest mikrobiom, który obejmuje nie tylko mikroorganizmy komensalne i wpływające pozytywnie na organizm ludzki, ale również chorobotwórcze. Jego poznaniem zajmuje się Human Microbiome Project.

    Bakterie siarkowe – nazwa zbiorcza bakterii wykorzystujących w swoim metabolizmie utlenianie siarki. Należą one do różnych grup taksonomicznych (mogą to być nawet archeany niezaliczane obecnie do bakterii w ścisłym tego słowa znaczeniu) i mogą stosować rozmaite strategie metaboliczne. Bakterie siarkowe ułatwiają zachodzenie niektórych etapów biogeochemicznego obiegu siarki.

    Dodano: 01.02.2013. 16:37  


    Najnowsze