The role of infectious agent in development of tooth decay

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Aim: to assess the relationship between colonization of the oral cavity with S. mutans and different genotypic characteristics and the degree of tooth decay in children.

Materials and methods. 274 children aged 5 to 17 years (153 girls and 121 boys) who received a preventive dental checkup were included in the study. The dental caries experience was assessed by the DMFT index (number of decayed, missing due to caries, and filled teeth), according to WHO recommendations. The plaque was collected with sterile wooden toothpicks from the buccal gingival margin or from fissures of the first molars and placed in 1.5 mL Eppendorf tubes, and then plated on Mitis Salivarius Agar medium (HiMedia, India). 481 strains of S. mutans were selected for further study. DNA was extracted by an express method. Amplification was performed in the CFX-96 thermal cycler (Bio-Rad, USA). Serotyping was performed by multiplex PCR. PCR products were analyzed by gel electrophoresis in 1.5% agarose gel with ethidium bromide (10 mg/mL) manufactured by Helicon, Moscow, and visualized in UV light in transilluminator UVT1 by Biokom. Genotyping was performed according to the methodology (Saarela et al., 1996) with the oligonucleotide primer OPA-02 (5’-TGCCGAGCTG-3’). Strains of S. mutans were studied for the presence of the following genes: gtfB, spaP, cnm, fruA, gtfB, htrA, comE, mutA x(I), mutA (II), mutA (III), nlmAB (IV), adcA, Smu.399, Smu.583, Smu.761, Smu.940c, Smu.1449, Smu.2130.

Results. S. mutans was isolated from all the examined children. Dental decay was detected in 82.4% of the children. Among the strains studied, all 4 serotypes were found: in children with a DMFT = 0 only serotypes k and f were detected; the predominant serotype in children with tooth decay was serotype c (74.7%). 19 genotypes of S. mutans were identified. In children without caries (DMFT = 0), S. mutans did not contain the genes spaP, comE, adcA, Smu.2130, Smu.1449, gtfB, htrA. With the increase in the DMFT index, the frequency of their detection increased. 9 genotypes of S. mutans had all 7 virulence factors. In 94.9% of children colonized by these “virulent” genotypes, high DMFT index scores were observed.

Conclusion. The data obtained indicate that only a limited number of specific strains have a cariogenic potential. Strains of S. mutans belonging to serotypes e and c with a combination of virulence genes spaP, gtfB, comE, adcA, Smu.2130, Smu.1449, and htrA were isolated from children with tooth decay. Strains without these factors did not cause any damage to the teeth. The degree of tooth decay increases with colonization by several genotypes with the combination of virulence factors described above.

About the authors

A. V. Liubimova

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Author for correspondence.
Email: lubimova@gmail.com

Anna V. Liubimova - PhD, MD (Medicine), Professor of Epidemiology Department.

191015, St. Petersburg, Kirochnaya str., 41, Phone: +7 906 244-83-22

Russian Federation

T. V. Brodina

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: brodina23@gmail.com

PhD Student, Epidemiology Department.

St. Petersburg

Russian Federation

A. E. Goncharov

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: phage1@yandex.ru

PhD, MD (Medicine), Assistant Professor, Epidemiology Department.

St. Petersburg Russian Federation

A. V. Silin

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: a.silin@szgmu.ru

PhD, MD (Medicine), Professor of the Department of General Practice Dentistry.

St. Petersburg

Russian Federation

L. P. Zueva

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: uzueva@mail.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Head of the Epidemiology Department of North-Western.

St. Petersburg Russian Federation

E. A. Klimova

St. Petersburg State University

Email: biberdent@gmail.com

Children’s Dentist, PhD Student, Department of Pediatric Dentistry.

St. Petersburg

Russian Federation

L. V. Belova

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: profnutr07@mail.ru

Belova L.V., PhD, MD (Medicine), Professor of the Department of Preventive Medicine and Health.

St. Petersburg Russian Federation

References

  1. Скрипкина Г.И. Комплексный подход к возможности прогнозирования кариозного процесса в детском возрасте на донозологическом этапе развития заболевания // Стоматология для всех. 2011. № 2. С. 34—38.
  2. Argimon S., Caufield P.W. Distribution of putative virulence genes in Streptococcus mutans strains does not correlate with caries experience. J. Clin. Microbiol., 2011, vol. 49, no. 3, pp. 982—984. doi: 10.1128/JCM.01993-10
  3. Bottner A., He R.Y., Sarbu A., Nainar S.M.H., Dufour D., Gong S.G., Levesque C.M. Streptococcus mutans isolated from children with severe-early childhood caries form higher levels of persisters. Arch. Oral Biol., 2020, vol. 110: 104601. doi: 10.1016/j.archoralbio.2019.104601
  4. Carletto-Korber F.P., Gonzalez-Ittig R.E., Jimenez M.G., Cornejo L.S. Serotype diversity of Streptococcus mutans and caries activity in children in Argentina. Eur. J. Paediatr. Dent., 2015, vol. 16, no. 3, pp. 177—180.
  5. Cheon K., Moser S.A., Wiener H.W., Whiddon J., Momeni S.S., Ruby J.D., Cutter G.R., Childers N.K. Characteristics of Streptococcus mutans genotypes and dental caries in children. Eur. J. Oral Sci., 2013, vol. 121, no. 3, pt. 1, pp. 148—155. doi: 10.1111/eos.12044
  6. Dame-Teixeira N., Arthur R.A., Parolo C.C., Maltz M. Genotypic diversity and virulence traits of Streptococcus mutans isolated from carious dentin after partial caries removal and sealing. ScientificWorldJournal, 2014, vol. 21:165201. doi: 10.1155/2014/165201
  7. Fan C.C., Wang W.H., Xu T., Zheng S.G. Risk factors of early childhood caries (ECC) among children in Beijing — a prospective cohort study. BMC Oral Health, 2019, vol. 19, no. 1, p. 34. doi: 10.1186/s12903-019-0721-9
  8. Gomes M.C., Pinto-Sarmento T.C., Costa E.M., Martins C.C., Granville-Garcia A.F., Paiva S.M. Impact of oral health conditions on the quality of life of preschool children and their families: a cross-sectional study. Health Qual. Life Outcomes, 2014, no. 12, pp. 55- 63. doi: 10.1186/1477-7525-12-55
  9. Kreth J., Merritt J., Zhu L., Shi W., Qi F. Cell density- and ComE-dependent expression of a group of mutacins and mutacin-like gene in Streptococcus mutans. FEMSMicrobiol. Lett., 2006, vol. 265, no. 1, pp. 11-17. doi: 10.1111/j.1574-6968.2006.00459.x
  10. Lembo F.L., Longo P.L., Ota-Tsuzuki C., Rodrigues C.R., Mayer M.P. Genotypic and phenotypic analysis of Streptococcus mutans from different oral cavity sites of caries-free and caries-active children. Oral Microbiol. Immunol., 2007, vol. 22, no. 5, pp. 313-319. doi: 10.1111/j.1399-302X.2007.00361.x
  11. Nakano K., Ooshima T. Serotype classification of Streptococcus mutans and its detection outside the oral cavity. Future Microbiol., 2009, vol. 4, no. 7,pp. 891-902. doi: 10.2217/fmb.09.64
  12. Oral Health Survey. Basic methods; 5th ed. Geneva: World Health Organization, 2013. 70p.
  13. Palmer E.A., Nielsen T., Peirano P., Nguyen A.T., Vo A., Nguyen A., Jackson S., Finlayson T., Sauerwein R., Marsh K., Edwards I., Wilmot B., Engle J., Peterson J., Maier T., Machida C.A. Children with severe early childhood caries: pilot study examining mutans streptococci genotypic strains after full-mouth caries restorative therapy. Pediatr. Dent., 2012, vol. 34, no. 2, pp. 1-10.
  14. Palmer E.A., Vo A., Hiles S.B., Peirano P., Chaudhry S., Trevor A., Kasimi I., Pollard J., Kyles C., Leo M., Wilmot B., Engle J., Peterson J., Maier T., Machida C.A. Mutans streptococci genetic strains in children with severe early childhood caries: follow-up study at one-year post-dental rehabilitation therapy. J. Oral Microbiol., 2012, no. 4, pp. 167-173. doi: 10.3402/jom.v4i0.19530
  15. Rincon-Rodriguez R.J., Parada-Sanchez M.T., Bedoya-Correa C.M., Arboleda-Toro D. Genetic diversity of Streptococcus mutans serotype c isolated from white spot and cavitated caries lesions from schoolchildren. Arch. Oral Biol, 2019, vol. 100, pp. 33-41. doi: 10.1016/j.archoralbio.2019.02.003
  16. Struzycka I. The oral microbiome in dental caries. Pol. J. Microbiol., 2014, vol. 63, no. 2, pp. 127-135.
  17. Suzuki S., Ukiya T., Kawauchi Y., Ishii H., Sugihara N. Decision tree analysis for factors associated with dental caries in school-aged children in Japan. Community Dent. Health., 2018, vol. 35, no. 4, pp. 247-251. doi: 10.1922/CDH_4409Suz.uki05
  18. Zhou Q., Qin X., Qin M., Ge L. Genotypic diversity of Streptococcus mutans and Streptococcus sobrinus in 3-4-year-old children with severe caries or without caries. Int. J. Paediatr. Dent., 2011, vol. 21, no. 6, pp. 422-431. doi: 10.1111/j.1365-263X.2011.01145.x

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2020 Liubimova A.V., Brodina T.V., Goncharov A.E., Silin A.V., Zueva L.P., Klimova E.A., Belova L.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».