Objective: Comparative study of changes in the secondary structure of dental biofilm proteins in people with cariesogenic and cariesoprotective status using synchrotron IR microspectroscopy.
Materials and methods: Dental biofilm samples from 50 patients without caries (group 1) and with carious lesions of tooth enamel (group 2) were studied. The molecular composition of biofilms was studied using IR microspectroscopy. Changes in the secondary structure of dental biofilm proteins were evaluated based on deconvolution of Amide I or Amide II amide bands. using the analysis of variance. Patients of both groups took tablets containing a mineral complex with calcium glycerophosphate.
Results: Based on the deconvolution of the IR spectral profile of the Amide I and Amide II bands, the changes occurring in the secondary structure of dental biofilm proteins have been studied. Using a large set of spectra, it was shown that the prediction of the secondary structure of the biofilm protein network is influenced by both the cariesogenic situation in the oral cavity (with initial carious lesions of the enamel) and the fact that patients use a modulator - calcium glycerophosphate (a tableted mineral complex with calcium glycerophosphate). Significant intra-group and intergroup differences in the secondary structure of dental biofilm proteins were established for patients in normal and carisogenic situations in the mouth, including after the use of a tableted mineral complex with calcium glycerophosphate. This allowed us to give a mathematical assessment of shifts in the secondary structure of proteins depending on the activity of caries and external modulation.
Conclusion: The results obtained can form the basis of a technique for spectroscopic diagnosis of changes (shifts) in the oral microbiome leading to the development of the carious process, as well as become the basis for choosing the optimal therapeutic ways to treat enamel caries, including through preventive measures aimed at restoring the microflora of the patient's oral cavity.
Цель исследования: Сравнительное изучение изменений во вторичной структуре белков биопленки зубов у людей с кариесогенным и кариесопротективным статусом с помощью синхротронной инфракрасной микроспектроскопии (ИК-микроспектроскопии).
Материал и методы: Изучали образцы зубной биопленки 50 пациентов без кариеса (1-я группа) и с кариозными поражениями эмали зубов (2-я группа). Исследовали молекулярный состав биопленок с помощью ИК-микроспектроскопии. Оценку изменений во вторичной структуре белков зубной биопленки проводили на основе деконволюции амидных полос Amide I или Amide II с использованием дисперсионного анализа. Пациенты обеих групп принимали таблетки, содержащие минеральный комплекс с глицерофосфатом кальция.
Результаты: На основе деконволюции ИК-спектрального профиля полос Amide I и Amide II изучены изменения, происходящие во вторичной структуре белков зубной биопленки. На большом наборе спектров показано, что на прогнозирование вторичной структуры белковой сети биопленки влияет как кариесогенная ситуация в полости рта (при начальных кариозных поражениях эмали), так и применение пациентами модулятора — глицерофосфата кальция (таблетированного минерального комплекса с глицерофосфатом кальция). Установлены статистически значимые внутри- и межгрупповые различия во вторичной структуре протеинов зубной биопленки для пациентов в норме и при кариесогенной ситуации во рту, в том числе после применения таблетированного минерального комплекса с глицерофосфатом кальция. Это позволило дать математическую оценку сдвигам во вторичной структуре белков в зависимости от активности кариеса и внешней модуляции.
Заключение: Полученные результаты могут лечь в основу методики спектроскопической диагностики изменений (сдвигов) в микробиоме рта, приводящих к развитию кариозного процесса, а также стать основой для выбора оптимальных терапевтических путей лечения кариеса эмали, в том числе за счет профилактических мер, направленных на восстановление микрофлоры ротовой полости пациента.
Keywords: IR-microspectroscopy; caries; dental biodilm; exo- and endogeneous prevention.