Possibility of mixed-species biofilms creation with Candida albicans and Porphyromonas gingivalis in periodontium diseases

StreszczenieWarunki panujące w jamie ustnej i okolicach przyzębia stanowią dogodne środowisko dla kolonizacji różnych gatunków patogenów. Infekcje przyzębia należą do najczęściej występujących chorób jamy ustnej związanych z formowaniem biofilmów. Biofilm jest złożoną strukturą zbudowaną z mikroorganizmów jednego lub wielu typów wraz z ich macierzą. Interakcje pomiędzy budującymi go organizmami wpływają na właściwości i stabilność biofilmu. Tworzenie tego typu układów zapewnia patogenom przetrwanie w niekorzystnych warunkach oraz zwiększa ich odporność na leczenie. Infekcje wywoływane przez bakterie i/lub grzyby przebiegające z udziałem biofilmu zalicza się do przewlekłych i trudnych w leczeniu.Celem niniejszej pracy było stworzenie modelu biofilmu mieszanego z wykorzystaniem drożdżaka C.albicans oraz beztlenowej bakterii gram ujemnej P. gingivalis zaangażowanych w patogenezę chorób przyzębia. Ponadto określenie wpływu czynników środowiska oraz czynników wirulencji bakterii na tworzenie i stabilność biofilmu.Przeprowadzono szereg eksperymentów służących standaryzacji metod prowadzenia biofilmów oraz metod barwienia. Stosując pomiar fluorescencji określano adhezję każdego z mikroorganizmów. Do oceny jakościowej wykorzystano mikroskopię fluorescencyjną. Wykazano, że dostępność tlenu, rodzaj stosowanej pożywki hodowlanej oraz kolejność zasiedlania powierzchni mają kluczowy wpływ na stabilność biofilmu. Potwierdzono udział poszczególnych czynników wirulencji P.gingivalis w formowanie biofilmu mieszanego zależny od wyżej wymienionych czynników środowiskowych. Lepsze poznanie mechanizmów zachodzących we wszystkich zaproponowanych w niniejszej pracy magisterskiej opcjach biofilmu może stanowić klucz do znalezienia skutecznych sposobów leczenia takich infekcji.AbstractThe ecological diversity of the oral cavity and periodontal environment constitute appropriate conditions for the colonization of diverse species of pathogens. Periodontal infections are among the most common oral diseases related with the biofilm formation. Biofilm is a complex structure composed of microorganisms of one or more types with their matrix. Interactions between the organisms that build it affect the properties and stability of the biofilm. Creation of such systems ensure that pathogens survive under unfavorable conditions and increase their resistance to treatment. Bacterial and / or fungal infections associated with biofilm are classified as being chronic and difficult to treat.The objective of this study was to develop a mixed biofilm model using C.albicans yeast and P. gingivalis anaerobic gram negative bacteria involved in pathogenesis of periodontal disease, as well as to determine the influence of environmental factors and bacterial virulence factors on the formation and biofilm stability. A number of experiments have been conducted to standardize biofilm culture methods and staining methods. The adhesion of each microorganism was evaluated by measuring fluorescence intensity. Fluorescence microscopy was used for qualitative assessment. It has been shown that the availability of oxygen, the type of media used and the order in which the surface is occupied have a key impact on the biofilm stability. It was also found that the above mentioned factors may influence the changes of involvement of individual viral factors P.gingivalis during the formation of mixed biofilm.This information may also be useful in proper selection of treatment. The impact of all factors in this study is tested on the types of infections with mixed biofilms. Better understanding of the mechanisms that occur in all of the biofilm reactions proposed in this paper may provide the key to find effective ways to treat such infections