DOI: https://doi.org/10.1038/s41368-025-00421-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41730848
تاريخ النشر: 2026-02-24
المؤلف: Allison A. Naumann وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات بروتينات العظام والأسنان
نظرة عامة
تؤثر تسوس الأسنان في مرحلة الطفولة المبكرة (ECC) على أكثر من 514 مليون طفل على مستوى العالم، حيث تمثل تسوس الأسنان الشديد في مرحلة الطفولة المبكرة (S-ECC) الشكل الأكثر عدوانية. يتميز S-ECC بعدد محدد من الأسطح المثقوبة أو المفقودة أو المحشوة في الأسنان الأمامية العلوية الأولية، أو العدد الإجمالي للأسطح السنية المتسوسة أو المفقودة أو المحشوة. تهدف هذه الدراسة إلى توضيح الفروقات الميكروبيولوجية بين تسوس العاج العميق واللويحات فوق اللثة من خلال تحليل عينات من 13 طفلاً تم تشخيصهم بـ S-ECC.
باستخدام طرق الاستخراج المشترك، حدد الباحثون الأنواع البكتيرية من خلال تسلسل الجين 16S وتسلسل النسخ. كشفت التحليلات أن بعض البكتيريا، وخاصة *Lactobacillus casei* و*Oribacterium sp. HMT-078*، كانت غنية بشكل ملحوظ في لويحات العاج، حيث أظهرت نسبة RNA/DNA أعلى، مما يشير إلى عمليات أيض نشطة. تشير هذه النتائج إلى أن هذه الأنواع قد تساهم في تقدم وشدة S-ECC، جنبًا إلى جنب مع البكتيريا المسببة للتسوس المعروفة مثل *Prevotella denticola* و*Dialister invicus* و*Streptococcus mutans*. تعزز هذه الأبحاث الفهم للمنظر الميكروبي المرتبط بـ S-ECC وتبرز الأهداف المحتملة للتدخل.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث القضية المهمة للصحة العامة المتعلقة بتسوس الأسنان، وخاصة تسوس الأسنان الشديد في مرحلة الطفولة المبكرة (S-ECC)، الذي يؤثر على حوالي 43.8% من السكان العالميين وأكثر من 514 مليون طفل. يتميز S-ECC بالتقدم السريع ويمكن أن يؤدي إلى تلف واسع النطاق للأسنان، والألم، وتأثيرات طويلة الأمد على جودة حياة الأطفال المتعلقة بصحة الفم. غالبًا ما تشمل المعالجة القياسية إجراءات جراحية تحت التخدير العام، مما يطرح مخاطر وتكاليف إضافية.
تهدف الدراسة إلى استكشاف الديناميات الميكروبية داخل آفات العاج العميق لـ S-ECC مقارنةً باللويحات فوق اللثة (SP) من نفس مواقع الأسنان. من خلال تجنيد 13 طفلاً دون سن السادسة تم تشخيصهم بـ S-ECC، جمع الباحثون عينات متطابقة من SP ولويحات العاج (DP) من الأسنان المقررة للاستخراج. باستخدام طرق الاستخراج المشترك للحمض النووي الكلي وتسلسل الجين 16S rRNA والنسخ المتوازية، تسعى الدراسة إلى التمييز بين المجتمعات البكتيرية الكلية وتلك النشطة نسخيًا. يسمح هذا النهج بتوصيف مفصل للأنواع البكتيرية، مع التركيز على السكان النشطين أيضًيا داخل تسوس العاج، مما يعزز الفهم للبيئة الميكروبية المرتبطة بـ S-ECC.
الطرق
تحدد قسم “الطرق” الإجراءات التجريبية والتحليلية المستخدمة في الدراسة. استخدم الباحثون مزيجًا من الأساليب الكمية والنوعية لجمع البيانات، مما يضمن تحليلًا شاملاً للموضوع. شملت المنهجيات المحددة تجارب محكومة، وتحليلات إحصائية، وتقنيات نمذجة، تم تصميمها لاختبار الفرضيات التي تم وضعها في بداية البحث.
شمل جمع البيانات أخذ عينات منهجية وتطبيق أدوات موحدة لقياس المتغيرات ذات الصلة. تم إجراء التحليل باستخدام برامج إحصائية متقدمة، مما يسمح بتقييم صارم للنتائج. يبرز القسم أهمية القابلية للتكرار والشفافية في عملية البحث، موضحًا الخطوات المتخذة لضمان إمكانية التحقق من النتائج بشكل مستقل. بشكل عام، كانت الطرق المستخدمة قوية ومصممة لمعالجة أسئلة البحث بفعالية.
النتائج
تكشف نتائج هذه الدراسة عن تحليل شامل للتنوع الميكروبي في لويحات العاج العميق (DP) واللويحات فوق اللثة (SP) من المرضى الذين يعانون من تسوس الأسنان الشديد في مرحلة الطفولة المبكرة (S-ECC)، باستخدام مجموعات بيانات الحمض النووي والحمض النووي الريبي. تم تحديد ما مجموعه 3,562 متغيرًا لتسلسل الأمبليكون (ASVs)، تشمل 10 فصائل، و112 جنسًا، و436 نوعًا. أنتجت مجموعة بيانات الحمض النووي 1,984,297 قراءة مزدوجة النهاية، بينما أنتجت مجموعة بيانات الحمض النووي الريبي 2,279,153 قراءة، مع إظهار كلا المجموعتين تمثيلًا فيلوجينيًا مشابهًا. من الجدير بالذكر أن تنوع ألفا كان أقل بكثير في DP مقارنةً بـ SP، كما هو موضح من خلال مؤشرات Observed وShannon، وتمت ملاحظة اختلافات كبيرة في تنوع بيتا باستخدام مسافات Unifrac الموزونة.
سلط تحليل الوفرة التفاضلية الضوء على عدة أجناس وأنواع غنية في DP، بما في ذلك Atopobium وDialister وLactobacillus، مع نتائج متسقة عبر كلا مجموعتي بيانات الحمض النووي والحمض النووي الريبي. كشفت التحليلات أن Lactobacillus أظهر أعلى إمكانات أيضية في DP، كما هو موضح من خلال نسب RNA/DNA التي تزيد عن 1، مقارنةً بنسب أقل للأنواع مثل Streptococcus mutans وPrevotella denticola. أظهر تحليل ASVs الأساسية تداخلًا محدودًا بين DP وSP، مع 15 ASVs أساسية في DP و38 في SP للحمض النووي، و13 و36 للحمض النووي الريبي، على التوالي. تؤكد هذه الدراسة على الملفات الميكروبية المتميزة والأنشطة الأيضية الموجودة في لويحات العاج العميق مقارنةً باللويحات فوق اللثة في مرضى S-ECC، مما يبرز دور الأجناس المحددة في مسببات تسوس الأسنان.
المناقشة
تسلط المناقشة الضوء على التحدي الكبير للصحة العامة الذي تطرحه تسوس الأسنان الشديد في مرحلة الطفولة المبكرة (S-ECC) وتؤكد على ضرورة فهم دور مختلف البكتيريا المسببة للتسوس في هذه الحالة. استخدمت الدراسة تحليل الجين 16S rRNA واستخرجت نسخ 16S rRNA المترجمة لتوصيف التركيب التصنيفي للويحات العاجية العميقة (DP) واللويحات فوق اللثة (SP) من الأطفال الذين تم تشخيصهم بـ S-ECC. تكشف النتائج عن انخفاض تنوع ألفا في DP مقارنةً بـ SP، مع ظهور أجناس محددة مثل *Atopobium* و*Lactobacillus* و*Dialister* و*Oribacterium* تظهر غنى تفاضلي متسق في عينات DP. من الجدير بالذكر أن أنواع *Lactobacillus* أظهرت زيادة كبيرة في النشاط الأيضي، كما هو موضح من خلال نسب RNA/DNA الأعلى، مما يشير إلى دورها النشط في إزالة المعادن من العاج.
كما حددت الدراسة التباينات بين مجموعات بيانات الحمض النووي والحمض النووي الريبي، حيث أظهرت بعض الأجناس مثل *Dialister* و*Streptococcus* أعدادًا أعلى من الحمض النووي مقارنةً بالحمض النووي الريبي، مما يشير إلى احتمال وجود تمثيل زائد من حيث الوفرة مقابل النشاط الأيضي. كشفت تحليل الأنواع البكتيرية الأساسية عن وجود ASVs مشتركة بين DP وSP، بما في ذلك *Streptococcus mutans* و*Lactobacillus casei*، مما يعزز الفرضية بأن هذه الأنواع قد تساهم بشكل كبير في تقدم تسوس العاج في مرضى S-ECC. يدعو المؤلفون إلى إجراء أبحاث مستقبلية لاستكشاف التفاعلات التآزرية بين هذه الأنواع المسببة للتسوس وآثارها على صحة الأسنان، خاصةً بالمقارنة مع الضوابط الصحية المتطابقة في العمر.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41368-025-00421-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41730848
Publication Date: 2026-02-24
Author(s): Allison A. Naumann et al.
Primary Topic: Bone and Dental Protein Studies
Overview
Early childhood caries (ECC) affects over 514 million children globally, with severe early childhood caries (S-ECC) representing its most aggressive form. S-ECC is characterized by a specific number of cavitated, missing, or filled surfaces in primary maxillary anterior teeth, or an overall count of decayed, missing, or filled tooth surfaces. This study aimed to elucidate the microbiological differences between deep dentin caries and supragingival plaque by analyzing samples from 13 children diagnosed with S-ECC.
Using co-extraction methods, the researchers identified bacterial species through both 16S gene and transcript sequencing. The analysis revealed that certain bacteria, particularly *Lactobacillus casei* and *Oribacterium sp. HMT-078*, were significantly enriched in dentin plaque, exhibiting a higher RNA/DNA ratio, which suggests active metabolic processes. These findings indicate that these species may contribute to the progression and severity of S-ECC, alongside established cariogenic bacteria such as *Prevotella denticola*, *Dialister invicus*, and *Streptococcus mutans*. This research enhances the understanding of the microbial landscape associated with S-ECC and highlights potential targets for intervention.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the significant public health issue of dental caries, particularly severe early childhood caries (S-ECC), which affects approximately 43.8% of the global population and over 514 million children. S-ECC is characterized by rapid progression and can lead to extensive tooth damage, pain, and long-term impacts on children’s oral health-related quality of life. The standard treatment often involves invasive procedures under general anesthesia, posing additional risks and costs.
The study aims to explore the microbial dynamics within deep dentin lesions of S-ECC compared to supragingival plaque (SP) from the same tooth sites. By recruiting 13 children under six years old diagnosed with S-ECC, the researchers collected matched SP samples and dentin plaque (DP) from teeth scheduled for extraction. Utilizing total nucleic acid co-extraction and parallel 16S rRNA gene and transcript amplicon sequencing, the study seeks to differentiate between total bacterial communities and those that are transcriptionally active. This approach allows for a detailed characterization of bacterial species, focusing on the metabolically active populations within dentin caries, thereby enhancing the understanding of the microbial environment associated with S-ECC.
Methods
The “Methods” section outlines the experimental and analytical procedures employed in the study. The researchers utilized a combination of quantitative and qualitative approaches to gather data, ensuring a comprehensive analysis of the subject matter. Specific methodologies included controlled experiments, statistical analyses, and modeling techniques, which were designed to test the hypotheses formulated at the outset of the research.
Data collection involved systematic sampling and the application of standardized instruments to measure relevant variables. The analysis was conducted using advanced statistical software, allowing for rigorous evaluation of the results. The section emphasizes the importance of replicability and transparency in the research process, detailing the steps taken to ensure that findings could be independently verified. Overall, the methods employed were robust and tailored to address the research questions effectively.
Results
The results of this study reveal a comprehensive analysis of microbial diversity in deep dentin plaque (DP) and supragingival plaque (SP) from patients with severe early childhood caries (S-ECC), utilizing both DNA and RNA datasets. A total of 3,562 amplicon sequence variants (ASVs) were identified, encompassing 10 phyla, 112 genera, and 436 species. The DNA dataset yielded 1,984,297 paired-end reads, while the RNA dataset produced 2,279,153 reads, with both datasets showing similar phylogenetic representation. Notably, alpha diversity was significantly lower in DP compared to SP, as indicated by both Observed and Shannon indices, and significant differences in beta diversity were observed using weighted Unifrac distances.
Differential abundance analysis highlighted several genera and species enriched in DP, including Atopobium, Dialister, and Lactobacillus, with consistent findings across both DNA and RNA datasets. The analysis revealed that Lactobacillus exhibited the highest metabolic potential in DP, as indicated by RNA/DNA ratios greater than 1, contrasting with lower ratios for species like Streptococcus mutans and Prevotella denticola. Core ASVs analysis showed limited overlap between DP and SP, with 15 core ASVs in DP and 38 in SP for DNA, and 13 and 36 for RNA, respectively. This study underscores the distinct microbial profiles and metabolic activities present in deep dentin plaque compared to supragingival plaque in S-ECC patients, emphasizing the role of specific genera in the pathogenesis of dental caries.
Discussion
The discussion highlights the significant public health challenge posed by severe early childhood caries (S-ECC) and emphasizes the necessity of understanding the role of various cariogenic bacteria in this condition. The study utilized 16S rRNA gene analysis and co-extracted 16S rRNA transcripts to characterize the taxonomic composition of deep dentin plaque (DP) and supragingival plaque (SP) from children diagnosed with S-ECC. The findings reveal a reduced alpha diversity in DP compared to SP, with specific genera such as *Atopobium*, *Lactobacillus*, *Dialister*, and *Oribacterium* showing consistent differential enrichment in DP samples. Notably, *Lactobacillus* species exhibited a significant increase in metabolic activity, as indicated by higher RNA/DNA ratios, suggesting their active role in dentin demineralization.
The study also identified discrepancies between DNA and RNA datasets, with certain genera like *Dialister* and *Streptococcus* showing higher DNA counts relative to RNA, indicating potential overrepresentation in terms of abundance versus metabolic activity. The analysis of core bacterial species revealed shared ASVs between DP and SP, including *Streptococcus mutans* and *Lactobacillus casei*, reinforcing the hypothesis that these species may contribute significantly to the progression of dentin caries in S-ECC patients. The authors advocate for future research to explore the synergistic interactions among these cariogenic species and their implications for dental health, particularly in comparison to age-matched healthy controls.