Development and optimization of in vitro biochemical assays for determining enzymatic activity of selected proteins involved in the regulation of the glycolytic pathway of Streptococcus mutans in a mixed biofilms.

Próchnica zębów jest przewlekłą chorobą występującą powszechnie wśród populacji ludzkiej oraz stanowi najczęstszą chorobę wieku dziecięcego. Jest to wieloetapowy proces chorobowy, na który obok czynników mikrobiologicznych składają się również podatność tkanek gospodarza, obecność węglowodanów w jamie ustnej oraz odpowiednio długi czas działania wszystkich czynników na szkliwo zębów. Za jeden z głównych czynników etiologicznych próchnicy uważany jest drobnoustrój Streptococcus mutans. Ten komensalny mikroorganizm posiada szereg cech, które w odpowiednich warunkach środowiska warunkują jego chorobotwórczość. Wyróżnia się trzy główne determinanty patogenności S. mutans umożliwiające mu kolonizowanie i przetrwanie w jamie ustnej, zdolność do adhezji i tworzenia biofilmu, wytwarzanie kwasów organicznych z węglowodanów oraz umiejętność adaptacji do kwaśnego mikrośrodowiska. Drobnoustrój ten wchodzi również w specyficzne interakcje z innymi mikroorganizmami obecnymi w płytce nazębnej, często uzyskując przewagę liczebną w warunkach panujących w biofilmie. Celem niniejszej pracy było określenie i optymalizacja testów biochemicznych pozwalających na ocenę aktywności kinazy pirogronianowej - enzymu szlaku glikolizy, u S. mutans podczas formowania biofilmu mieszanego w obecności przedstawiciela flory fizjologicznej Lactobacillus rhamnosus. Podczas badań do niniejszej pracy wykazano, że czas formowania biofilmu znacząco wpływa na aktywność kinazy pirogronianowej. Aktywność ta systematycznie wzrastała, a najwyższa wartość została osiągnięta w 60. godzinie od czasu rozpoczęcia formowania biofilmu. Po tym czasie aktywność wróciła do poziomu wyjściowego. Liczymy że dalsze badania nad metabolizmem węglowodanów i procesem glikolizy oraz ich znaczeniem w patogenności Streptococcus mutans przyczynią się do skuteczniejszej profilaktyki i leczenia próchnicy.Tooth decay is a chronic disease which is common in the human population and constitutes the most frequent disease of the age of childhood. It is a multi stage disease process which comprises, apart from microbiological factors, also the susceptibility of the holder’s tissues, the presence of the carbohydrates in the oral cavity and long time exposure of all factors to the teeth enamel. The microorganism Streptococcus mutans is believed to be one of the main aetiological factors for the tooth decay. This commensal microorganism possesses the range of features which condition its pathogenicity in the proper environment conditions. The three main pathogenicity determinants of of S. mutans are distinguished which enable it to colonise and survive in the oral cavity, the ability to adhesion and creating biofilm, producing the organic acids from carbohydrates and the ability to adapt to the acid microenvironment. This microorganism also enters into specific interactions with other microorganisms present in the dental plaque, obtaining often the majority in the conditions in the biofilm. The purpose of this research was to specify and optimise the biochemical tests enabling to assess the activity of the pyruvate kinase – the enzyme of the glycolysis pathway, by S. mutans at forming the mixed biofilm in the presence of the representative of the physiological flora Lactobacillus rhamnosus. During the tests conducted to this work it was shown that the time of biofilm forming significantly influenced the activity of pyruvate kinase. This activity increased systematically and the highest value was obtained in 60th hour from the moment when the biofilm started to form. Then, the activity came back to the initial level. We hope that further test over the metabolism of carbohydrates and the glycolysis process and their significance in the pathogenicity of Streptococcus mutans will contribute to the efficient prevention and the treatment of caries