Streptococcus mutans: เชื้อฟันผุที่ชนะก็ต่อเมื่อได้กิน

Streptococcus mutans เป็นแบคทีเรียแกรมบวกที่หมักน้ำตาลและทนกรด อาศัยอยู่ในคราบพลัคบนฟันคน และเป็นสาเหตุของฟันผุที่ถูกศึกษาไว้ดีที่สุดเพียงตัวเดียว ประโยคเดียวนั้นบรรทุกหลักฐานไว้ทั้งศตวรรษ ผมจึงขอแกะมันออกมา — และพูดออกมาดัง ๆ ว่าหลักฐานบางลงตรงไหน

มันคืออะไร

ปี 1924 นักแบคทีเรียวิทยาชื่อ J. K. Clarke เพาะสเตรปโตค็อกคัสขึ้นมาจากฟันที่ผุ แล้วตั้งชื่อมันว่า mutans เพราะเซลล์ทรงรีของมันดูเหมือนสเตรปโตค็อกคัสรูปแบบกลายพันธุ์ในสายตาเขา ²⁷ ชื่อสปีชีส์คงอยู่มาตั้งแต่นั้น สิ่งที่ขยับคือทุกอย่างรอบ ๆ มัน กลุ่มที่เคยเรียกว่า “ซีโรไทป์ของ S. mutans” ถูกแยกด้วยการเทียบดีเอ็นเอออกเป็นสปีชีส์ต่างหาก — สี่สปีชีส์ทั้งหมด โดยสองสปีชีส์พบบ่อยในคน บวกกับอีกสามที่อาศัยอยู่ในสัตว์ ⁶ มีเพียงซีโรไทป์ c, e และ f ที่รักษาชื่อ S. mutans ไว้ ส่วนซีโรไทป์ที่สี่คือ k ถูกเพิ่มเข้ามาภายหลัง ¹¹ และในปี 2021 ไฟลัมที่มันสังกัดก็ถูกเปลี่ยนชื่ออย่างเป็นทางการจาก Firmicutes เป็น Bacillota ¹⁴ — ดังนั้นถ้าตำราเก่ากว่าจัดมันไว้ใต้ Firmicutes นั่นก็คือสิ่งมีชีวิตเดียวกัน ไม่ใช่คนละตัว

มันอาศัยอยู่ที่ไหน

มันต้องการพื้นผิวแข็งที่ไม่หลุดลอก นั่นคือเหตุผลที่ทารกแรกเกิดซึ่งยังไม่มีฟันจะไม่มีมันอยู่ในตัว Caufield และคณะติดตามคู่แม่ลูก 46 คู่ตั้งแต่แรกเกิด แล้วเฝ้าดูมิวแทนส์สเตรปโตค็อกไซ — กลุ่มที่สปีชีส์นี้เป็นตัวนำ — มาถึงที่อายุมัธยฐาน 26 เดือน ⁴ — เป็น “หน้าต่างแห่งการติดเชื้อ” เฉพาะช่วงที่เปิดออกเมื่อมีฟันให้อาศัยอยู่ เด็กแปดคน คิดเป็น 17 % ของกลุ่ม ยังปลอดจากมันที่อายุมัธยฐาน 56 เดือน ⁴ แหล่งที่มาที่เป็นไปได้มากที่สุดคือปากของผู้ใหญ่ที่ป้อนอาหารและหอมเด็กเตาะแตะ: ในบรรดาเด็กที่ยังไม่มีเชื้อเมื่ออายุหนึ่งถึงสองปี ครึ่งหนึ่งมีคนอื่นที่ไม่ใช่แม่เป็นผู้ดูแล ขณะที่เด็กทุกคนในช่วงอายุนั้นที่ฟันผุแล้วล้วนมีแม่เป็นผู้ดูแล ⁴

เมื่อลงหลักแล้ว มันนั่งอยู่ในไบโอฟิล์มคราบพลัค โดยชอบจุดที่มีที่กำบัง: ในคราบพลัคระหว่างซี่ฟันของเด็ก ซีโรไทป์ c ซึ่งเป็นชนิดที่พบบ่อยในคน คิดเป็น 70 % ของจำนวนที่นับได้ตรงใต้จุดที่ฟันสองซี่สัมผัสกันพอดี แต่คิดเป็น 39 % ในคราบพลัคที่ห่างจากจุดสัมผัสนั้น ¹³ และมันยังถูกพบบ่อยบนผิวฟันที่ไม่ผุเลยด้วย ¹³ — จำเรื่องนี้ไว้สำหรับทีหลัง

มันออกจากปากได้ แบคทีเรียในช่องปากเข้าสู่กระแสเลือดได้ — เรียกว่าภาวะแบคทีเรียในกระแสเลือด — และ S. mutans ก็เป็นสาเหตุที่ยอมรับกันของเยื่อบุหัวใจอักเสบติดเชื้อ ซึ่งเป็นการติดเชื้อที่ลิ้นหัวใจ ²¹¹ โดยเฉพาะสายพันธุ์ซีโรไทป์ k ถูกตรวจพบด้วยการวิเคราะห์ดีเอ็นเอในอัตราสูงในชิ้นตัวอย่างลิ้นหัวใจที่ติดเชื้อ พวกมันอยู่รอดในเลือดได้นานกว่าเพราะพื้นผิวของมันให้แอนติบอดีจับได้ยากกว่า ¹¹

มันทำงานอย่างไร — กลไก

ความสามารถสามอย่าง ตามลำดับ

อย่างแรก กาว เมื่อน้ำตาลทราย — ซูโครส — มาถึง เอนไซม์บนพื้นผิวแบคทีเรียที่เรียกว่ากลูโคซิลทรานสเฟอเรสจะแยกมันออกแล้วเย็บครึ่งที่เป็นกลูโคสเข้าเป็นสายยาวเหนียวที่เรียกว่ากลูแคน สายเหล่านั้นคือโครงนั่งร้านของคราบพลัค: มันยึดแบคทีเรียไว้กับฟันและดักเพื่อนบ้านเข้ามาอยู่ด้วย ² ไม่มีซูโครส ก็ไม่มีกาว

อย่างที่สอง กรด แบคทีเรียตัวนี้หมักน้ำตาลเป็นกรดแลกติก ลำดับจีโนมบอกคุณว่ามันจริงจังกับเรื่องนี้แค่ไหน: สายพันธุ์ UA159 มี 2,030,936 คู่เบส และมีกรอบการอ่านเปิด — คือยีนที่ทำนายไว้ — 1,963 กรอบ และเกือบ 15 % ของจีโนมนั้นใช้ไปกับการลากน้ำตาลชนิดต่าง ๆ เข้าสู่เซลล์ ³ เมื่อกรดผลักคราบพลัคลงต่ำกว่า “pH วิกฤต” — ซึ่งมักอ้างกันว่าอยู่ราว 5.5 — แร่แคลเซียมฟอสเฟตของเคลือบฟันก็เริ่มละลาย ⁵ ประเด็นของ Dawes ซึ่งสำคัญ คือตัวเลขนั้นไม่ตายตัว: pH วิกฤตสูงขึ้นหรือต่ำลงตามปริมาณแคลเซียมและฟอสเฟตที่อยู่ในของเหลวรอบตัวฟัน ⁵ นั่นคือเหตุผลที่จุดขาวขุ่นในระยะแรกคืนแร่ธาตุได้เมื่อกรดหยุดและน้ำลายเติมแร่ธาตุกลับเข้าไป ⁵

อย่างที่สาม ความอึด แบคทีเรียในช่องปากส่วนใหญ่หยุดเติบโตในกรดนั้น S. mutans เดินหน้าต่อ — มันทั้งทนกรดและสร้างกรด — ดังนั้นน้ำตาลแต่ละครั้งที่เข้ามาจึงเอียงชุมชนไปทางสปีชีส์ที่รอดจากกรดอีกนิดหนึ่ง ¹² Loesche วางเรื่องนี้ไว้ในปี 1986 ว่า ยิ่งน้ำตาลมาถึงบ่อย ค่า pH ก็ยิ่งดิ่งบ่อย ไบโอฟิล์มก็ยิ่งเต็มไปด้วยตัวสร้างกรด และแร่ธาตุก็ยิ่งออกจากฟันมากขึ้น ¹

ที่ทำกับเรา

ฟันผุคือความเสียหายที่ชัดเจน และขนาดของมันก็ไม่เล็ก การวิเคราะห์ภาระโรคของโลกปี 2017 นับได้ 2.3 พันล้านคนที่มีฟันแท้ผุโดยไม่ได้รับการรักษา และเด็ก 532 ล้านคนที่มีฟันน้ำนมผุโดยไม่ได้รับการรักษา ¹² ข้อแม้หนึ่งข้อ พูดกันตรง ๆ: นั่นคือการนับฟันผุ ไม่ใช่การนับแบคทีเรียตัวนี้ โรคนี้มีตัวขับอื่น — ความถี่ของน้ำตาล น้ำลาย ฟลูออไรด์ การเข้าถึงการรักษา — และมีแบคทีเรียตัวอื่นด้วย ในงานถอดรหัสปี 2012 ในเด็กเล็ก S. mutans ครองปากที่ฟันผุอยู่หลายปาก แต่ไม่ใช่ทุกปาก ในบางปาก S. sobrinus, S. salivarius และ S. parasanguinis แบกภาระกรดไว้โดยมี S. mutans น้อยมากหรือไม่มีเลย ⁹

นอกเหนือจากฟัน มีความเสียหายสองอย่างที่มีเอกสารรองรับ และอีกหนึ่งอย่างที่ยังอยู่ระหว่างการสอบสวน เยื่อบุหัวใจอักเสบมีเอกสารรองรับ ²¹¹ ภาวะแบคทีเรียในกระแสเลือดมีเอกสารรองรับ ¹¹ อย่างที่สามคือสมอง Nakano และคณะแสดงในปี 2011 ว่าสายพันธุ์ที่มีโปรตีนจับคอลลาเจนทำให้เลือดออกในสมองของหนูรุนแรงขึ้น สะสมอยู่ในสมองซีกที่บาดเจ็บ และถูกตรวจพบในผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองแตกบ่อยกว่าในกลุ่มควบคุม ¹⁰ นั่นคือกลไกในหนูบวกความสัมพันธ์ในคน มันไม่ใช่ข้อพิสูจน์ว่าแบคทีเรียตัวนี้ก่อโรคหลอดเลือดสมองในคน ผู้เขียนเองก็เรียกมันว่าปัจจัยเสี่ยงที่เป็นไปได้

ที่ทำให้เรา

ผมออกไปมองหางานวิจัยที่ระบุชื่อซึ่งแสดงว่า Streptococcus mutans ทำอะไรที่ดีให้คนที่มีมันอยู่ในตัว ผมไม่พบเลย และผมจะไม่แต่งมันขึ้นมา

สิ่งที่วรรณกรรมสนับสนุนนั้นแคบกว่า ในชุมชนคราบพลัคที่สมดุล ที่จำนวนน้อย มันเป็นผู้อาศัยที่ไม่มีอันตราย — มันโผล่ขึ้นมาบ่อยบนผิวฟันที่ดีในงานวิจัยของ Babaahmady ปี 1998 ¹³ และการวิเคราะห์ชุมชนปี 2012 ก็พบว่าความหลากหลายของแบคทีเรียลดลงในภาวะฟันผุเมื่อเทียบกับภาวะสุขภาพดี โดยมีหลายสปีชีส์หายไปเมื่อฟันผุลุกลาม ⁹ มันยังสร้างแบคเทอริโอซินที่เรียกว่ามิวทาซิน ซึ่งกดสเตรปโตค็อกไซคู่แข่งอย่าง S. sanguinis ส่วนสปีชีส์นั้นก็สู้กลับด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และการทดลองของ Kreth ในปี 2005 ก็แสดงว่าทั้งสองอยู่ร่วมกันได้เมื่อมาถึงพร้อมกัน และกีดกันกันเองเมื่อฝ่ายหนึ่งมาถึงก่อน ⁸ สมดุลนั้นมีจริง แต่มันเป็นประโยชน์ต่อถิ่นอาศัยของตัวแบคทีเรียเอง ส่วนที่ว่ามันปกป้องคุณหรือไม่นั้นยังไม่มีใครแสดงให้เห็น

ทำไมเรื่องนี้จึงสำคัญ

กลไกมอบคานงัดให้คุณ แบคทีเรียตัวนี้สร้างกาวของมันไม่ได้ถ้าไม่มีน้ำตาลทราย — ซูโครส — และกดค่า pH ให้ต่ำอยู่ไม่ได้ — คือทำให้คราบพลัคเป็นกรดอยู่ตลอด — ถ้าไม่มีน้ำตาลมาถี่ ๆ ¹² กรอบความคิดของ Loesche ปี 1986 ยังยืนอยู่: นิเวศวิทยาของคราบพลัค — ว่าสปีชีส์ไหนเจริญเติบโตที่นั่น — เดินตามอาหาร และสปีชีส์ที่ชนะก็คือตัวที่คุณป้อน ¹ คุณจะทำอะไรกับเรื่องนั้น และเว็บไซต์นี้พูดอะไรได้อย่างซื่อตรงเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ใดที่อ้างว่าจะเปลี่ยนมัน เป็นเรื่องของทีหลัง — หลังจากหลักฐานถูกตรวจสอบโดยคนที่มีหน้าที่นั้นแล้ว