background image

Preventive  Dentistry 

Role of bacteria in caries development 

Lec.11                                                                Dr.Jihan  Abdulhussein 

Role of mutans streptococci in dental caries 

Includes  the  following  correlations  of  mutans  streptococci  counts  in  saliva  and 
plaque with  the prevalence and incidence of caries 

  Mutans  streptococci  can  be  often  isolated  from  the  tooth  surface 

immediately  before development of caries. 

  Positive  correlation  between  the  progression  of  carious  lesions  and  S. 

mutans counts 

  Production  of  extracellular  polysaccharides  from  sucrose  (which  help  to 

cement the plaque organisms together and to the tooth surface)  

  Most  effective  streptococcus  in  caries  studies  in  animals  have  ability  to 

initiate  and  maintain  microbial  growth  and  to  continue  acid  production  at 
low pH values  

  Rapid metabolism of sugars to lactic and other organic acids  

  Ability  to  attain  the  critical  pH  for  enamel  demineralization  more  rapidly 

than other common plaque bacteria  

  Ability  to  produce  intracellular  polysaccharides  (IPS)  as  glycogen,  which 

may act as a food store for use when dietary carbohydrates are low  

  Immunization  of  animals  with  specific  S.  mutans  serotypes  significantly 

reduces the incidence of caries. 

The role of lactobacilli:   

Previously  believed  to  be  the  causative  agents  of  dental  caries.  They  were 
candidate organisms for caries because of:  

  Their  high  numbers  in  most carious lesions affecting enamel (many studies 

have now shown its high prevalence  in root surface caries too)  

  The  positive  correlation  between  their  numbers  in  plaque  and  saliva  and 

caries activity   

  Their ability to grow in low-pH environments (below pH 5) and to produce 

lactic acid. 

  Their 

ability 

to 

synthesize 

both 

extracellular 

and 

intracellular 

polysaccharides from sucrose  

  The ability  of some strains to produce caries in gnotobiotic (germ-free) rats  

  The  fact  that  their  numbers  in  dental  plaque  derived  from  healthy sites are 

usually  low.  


background image

On  the  negative  side,  however,  lactobacilli  are  rarely  isolated from plaque before 
the  development  of  caries  and  they  are  often  absent  from  incipient  lesions. 
Although  the  role  of  lactobacilli  in  the  carious  process  is  not  well  defined,  it  is 
believed  that:   

  They  are  involved  more  in  the  progression  of  the  deep  enamel  lesion 

(rather than the initiation)   

  They  are  the  pioneer  organisms  in  the  advancing  front  of  the  carious 

process, especially in dentine. 

The role of Actinomyces spp  

Root  lesions  differ  from  enamel  caries  in  that  the  calcified  tissues  are  softened 
without  obvious  cavitation.  The  evidence  for  the involvement of  (A. viscosus) in 
root surface caries is based on:  

  Association studies in vivo. 

  In vitro experimental  work with  pure cultures. 

  Experimental  work in  gnotobiotic rodents.  

Even  though  Actinomyces  spp.  (especially  A.  viscosus)  predominates  in  most 
plaque samples taken from root surface lesions, some studies have reported both 
mutans streptococci and Lactobacillus spp. in these lesions. Furthermore, the sites 
from  which  these  organisms  were  isolated  appeared  to  have  a  higher  risk  of 
developing  root  surface  caries  than  other  sites.  The  role  of Actinomyces spp. in 
caries is therefore not clear. 

The role of VeillonellaVeillonella   

is  a  Gram-negative  anaerobic  coccus  that  is  present  in  significant  numbers  in 
most supragingival  plaque samples.  

As  Veillonella  spp.  require  lactate  for  growth,  but  are  unable  to  metabolize 
normal dietary carbohydrates, they use lactate produced by other microorganisms 
and  convert  it  into a range of weaker and probably less cariogenic organic acids, 
e.g.  propionic  acid.  Hence  this  organism  may  have  a  beneficial  effect  on  dental 
caries.  This  protective  effect  has  been  demonstrated  in  vitro  and  in  animal 
experiments,  but not in humans. 

Patient evaluation 

1-  Microbiological  analysis   
2-  Assessment of dietary habits  
3-  Determination  of salivary  flow rate and buffering  capacity  

1-Microbiological  tests  in  caries  assessment  .Saliva  samples  can  be  used  to 
establish the numbers of Streptococcus mutans and Lactobacillus spp. in the oral 
cavity, as follows:  


background image

A. A paraffin  wax-stimulated  sample of mixed saliva  is collected.  

B.  In  the  laboratory  the  saliva  is  appropriately  diluted  and  cultured  on  selective 
media  (mitis  salivarius  bacitracin  agar  for  S.  mutans;  Rogosa  SL  agar  for 
Lactobacillus spp.)  

C.  The  number  of  typical  colonies  (colony-forming  units  or  CFU)  is  then 
quantified  and extrapolated to obtain the count per millilitre  of saliva:   

•  high  caries activity:  >

 

10

6

 /ml  S. mutans  and /or  

                          >100 000/ml Lactobacillus spp.  

•  low caries activity:

 

<100 000/ml  S. mutans and  

                           <10 000/ml Lactobacillus spp. 
 

2-Assessment of dietary habits  

The major approaches to prevention of caries are:  

  stopping  or  reducing  between-meal  consumption  of  carbohydrates,  or 

substituting  non-cariogenic  artificial  sweeteners  (sugar  substitutes),  e.g. 
sorbitol, xylitol  or Iycasin  

  making  the tooth structure less soluble to acid attack by using fluorides  

  using  sealants  to  protect  susceptible  areas  of  the  tooth  (e.g.  pits  and 

fissures)  that  cannot  easily  be  kept  plaque  free  by  routine  oral  hygiene 
measures  

  reducing  cariogenic  flora  so  that  even  in  the  presence  of  sucrose,  acid 

production  will  be  minimal  (e.g. oral hygiene aids, antimicrobial agents and 
possibly immunization)   

  replacement  of  cariogenic  bacteria  by organisms with low or no cariogenic 

potential. 

3- Determination  of salivary  flow rate and buffering  capacity  

An  appropriate  flow  of  saliva  is  essential  for  the  maintenance of oral health. It is 
evident that the oral bacteria are subjected to several important salivary functions, 
which affect their  colonization,  survival,  and metabolism.   

The most important mechanisms by which saliva  can affect caries are:   

a)  Mechanical  cleansing  of debris and plaque bacteria  
b)  Antibacterial  activity  against the oral microflora, i.e., lysis and aggregation   
c)  Buffering  and neutralization  of plaque acids  
d)  Enhancement  of remineralization. 

The  buffering  capacity  of  saliva  is  important  for  the  maintenance  of  normal  pH 
levels  in  saliva  and  plaque.  A  low  secretion  might  indicate  a  low buffering effect 
and  a  weak  inverse  relationship to caries has been noted by several inves tigators. 


background image

Both the saliva secretion rate and buffer capacity differ however at different parts 
of  the  mouth.  The  composition  and  acidogenicity  of  plaque  may  be  affected 
differently  when  situated  close  to  a  salivary  duct  or  hidden  deep  down  in  a 
fissure.  Nevertheless,  unfavorable values of buffer capacity and salivary flow rate 
should be considered as risk factors for the individual.  

Control of cariogenic plaque flora:  Control may be achieved by  

•  Mechanical  cleansing,(e.g.  tooth brushing)  
•  Antimicrobial  therapy,(e.g. mouth rinse)   

•  Immunization.   

•  Replacement therapy.  
•  Probiotic therapy. 

Active immunization  against dental  caries:  

Using  either  cell  wall-associated  antigens  (antigen  I/  II)  or  glucosyltransferases 
(extracellular  enzymes)  from  mutans  streptococci  is  effective  in  reducing 
experimental  dental  caries  in  rats  and  monkeys.  The  vaccine  may  produce  its 
protective effect by:  

•  Inhibition  of  the  microbial  colonization  of  enamel  by  secretory 

immunoglobulin  A (IgA)  

•  Interference  with  bacterial  metabolism  

•  Enhancement  of  phagocytic  activity  in  the  gingival  crevice  area  due  to  the 

opsonization of mutans streptococci with IgA or IgG antibodies. 

Passive immunization:   

Experimental  studies  indicate  that  when  the  natural  levels  of  oral  mutans 
streptococci  are  suppressed  by  chlorhexidine,  topical  application  of  monoclonal 
antibodies  against  antigenI/II  of  mutans  streptococci  prevents  recolonization  by 
the  organisms.  Transgenic  plants  could  be  used  to  produce  dimeric  antibodies 
with  specificity  to  antigen  I/II  of  streptococci  that  are  stable  in  the  mouth  and 
persist for longer periods than the monomeric antibody.  

These  new  developments  have  heightened  the  hopes  of  an  alternative  caries  
preventive  strategy for the future. 

Replacement therapy  

Experimental  studies  indicate  that  genetically  engineered,  low-virulence  mutants 
of  mutans  streptococci  that  are  deficient  in  glucosyl  transferase  or  deficient  in 
lactate  dehydrogenase  activity  can  be  'seeded'  into  the  oral  environment 
organisms  can  replace  their  more  virulent  counterparts  and  prevent  their  re-
emergence   

 


background image

Probiotic therapy  

The  term  probiotic  therapy  or  probiotics  is  now  used  for  approaches  where  the 
offending  pathogen  is  replaced  artificially  by  innocuous  commensals  that  can 
obtain  a  permanent  foothold  in  the  locale  (e.g.  oral  cavity,  intestines).  It  is 
feasible  that  replacement  therapy  of  this  nature  may  be  exploited  to  control 
cariogenic  flora  in  the  future.  However,  assurances  of  the  safety  of  these 
replacement strains are needed by both the public and the authorities before these 
methods are realized. 




رفعت المحاضرة من قبل: Mustafa Shaheen
المشاهدات: لقد قام 8 أعضاء و 152 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل