충치균

3. 질병과의 연관성

표준균과 다른 당쇄를 가진 글루코스의 측쇄를 갖지 않는 충치균(뮤탄스균)은 고병원성 균주로 분류된다. 이 균주는 백혈구에 잘 포식되지 않고, 혈액 내에 존재하며 균혈증을 일으켜 전신에 병원성을 나타낼 수 있다.

고병원성 균주는 뇌출혈, 궤양성 대장염 등과 관련이 있을 수 있다는 연구 결과가 있다.^[75][76] 특히, TW295 균주는 궤양성 대장염 발병 위험을 높인다고 보고되었다.^[75][76]

또한, 충치균은 심혈관 질환과도 연관되어 죽상경화반 등에서 흔하게 발견되는 세균 중 하나이다.^[33]

3. 1. 치아 우식증 (충치)

3. 2. 구강 내 생존

3. 3. 충치 유발 잠재력

• S. mutans*의 부착 또는 생리적 능력(산 생성 및 산 내성)을 감소시키거나 제거하면, 치아 바이오필름의 산성화 가능성과 충치 형성을 줄일 수 있다.^[17] 이상적으로는 백점 단계 이상으로 진행되는 초기 병변의 발달을 멈춰야 한다. 일단 이 단계를 지나면 법랑질 표면은 돌이킬 수 없이 손상되며 생물학적으로 복구될 수 없다.^[23]

3. 4. 어린이의 ''S. mutans'' 감염

3. 5. 심혈관 질환

3. 6. 고병원성 균주 (일본어 문서 내용)

4. 예방 및 치료

구강 위생 관리는 충치균(스트렙토코쿠스 뮤탄스)을 포함한 구강 내 세균 수를 줄이고 증식을 억제하는 데 효과적이다. 치태에 서식하는 충치균을 제거하기 위해 치태를 기계적으로 제거하는 것이 좋으며, 수정된 바스법이 권장된다.^[34] 하루 두 번 칫솔질은 충치 위험 감소에 도움이 된다.^[35]

플루오라이드는 에놀레이스 효소를 억제하고 세균 부착을 방해하며, 클로르헥시딘도 세균 부착을 막는 효과가 있다.^[36] 플루오라이드 이온은 세균 세포 대사를 억제하고 세포질 pH를 낮춰 산 생성을 감소시킨다.^[36] 플루오라이드 구강 청결제, 치약, 젤, 바니시는 충치 발생률을 줄이는 데 도움이 되지만,^[37] 플루오라이드 바니시가 충치균 수준 감소로 충치를 예방하는 것은 아니다.^[38][39]

항 세포 관련 글루코실트랜스퍼라제(Anti-CA-gtf) 면역글로불린 Y는 충치균의 치아 에나멜 부착 능력을 파괴하여 번식을 막는다.^[40] 자일리톨이나 에리트리톨 같은 설탕 대체제는 충치균의 성장을 억제한다.^[41][42] 자일리톨 분자는 5탄소 당으로 해당 과정 동안 독성 중간체를 형성하여 충치균의 에너지 생성을 방해한다.

감초 뿌리 추출물,^[43][44] 티트리 오일,^[45] 마셀리난(육두구에서 발견),^[46] 커큐미노이드(강황의 주요 성분),^[47] 유제놀(월계수 잎, 계피 잎 및 정향에서 발견) 등 다양한 천연 치료제가 연구되었다.^{[48][49][50][51][52]}

최근에는 충치균 생물막을 억제/분산시키는 소분자 억제제 및 글루코실트랜스퍼라제를 표적으로 하는 선택적 억제제가 개발되어 전임상 동물 모델에서 효과를 보였다.^{[53][54][55][56][57][58][59]}

생체 활성 유리 비드를 치과용 복합 레진에 첨가하면 충치균 침투를 줄여 이차 충치 발생 위험을 감소시키고, 복합 레진 수복물의 수명과 효능을 향상시킬 수 있다.^[60]

세균 바이러스(파지)를 이용한 충치균 억제 연구가 진행 중이며, SMHBZ8 등 충치균 감염 파지가 발견되었다.^{[61][62][63][64]}

5. 극한 환경에서의 생존

형질전환은 한 박테리아에서 다른 박테리아로 주변 매체를 통해 DNA를 전달하는 박테리아의 적응이다. 형질전환은 원시적인 형태의 유성 생식이다. 박테리아가 외부 DNA를 결합하고, 흡수하며, 염색체로 재조합하려면, "역량"이라고 불리는 특별한 생리적 상태에 들어가야 한다. ''S. mutans''에서는 펩타이드 페로몬 정족수 감지 신호 시스템이 유전적 역량을 제어한다.^[66] 이 시스템은 ''S. mutans'' 세포가 밀집된 바이오필름 내에 있을 때 최적으로 작동한다.^[67] 바이오필름에서 성장하는 ''S. mutans'' 세포는 밀집되지 않은 환경(플랑크톤 세포)에서 성장하는 단일 세포보다 10~600배 더 높은 속도로 형질전환된다.^[66] 역량 유도는 밀집되고 스트레스가 많은 조건으로 인해 발생한 DNA 손상을 복구하기 위한 적응으로 보입니다.^[68]

정족수 감지에 대한 지식은 약물 및 치료법 개발 가능성을 제시한다. 정족수 감지 펩타이드는 표적 자살을 유발하도록 조작될 수 있다. 또한, 정족수 감지 억제는 항생제 내성 예방으로 이어질 수 있다.^[69]

6. 진화

''S. mutans''는 유기산 생성 증가, 치아 표면 바이오필름 형성, 낮은 pH 환경 생존이라는 세 가지 주요 특성을 진화시켜 독성을 증가시켰다.^[70]

''S. mutans''는 탄수화물 대사 능력이 증가하여 부산물로 더 많은 유기산을 생성하게 되었다.^[71] 이는 치아 우식증 형성에 중요한데, 구강 내 산성도가 증가하면 치아 탈회 속도가 빨라져 우식 병변으로 이어지기 때문이다.^[72] 이 특성은 구강 내 다른 박테리아 종과의 수평 유전자 전달을 통해 진화한 것으로 추정된다. 탄수화물 대사에 관여하는 SMU.438 및 SMU.1561 유전자가 ''S. mutans''에서 상향 조절되며, 각각 ''Lactococcus lactis''와 ''S. gallolyticus''에서 유래했을 가능성이 있다.^[71]

글루코실트랜스퍼라제(GTF) 유전자 획득 역시 수평 유전자 전달의 한 예이다. ''S. mutans''의 GTF 유전자는 ''Lactobacillus'' 또는 ''Leuconostoc'' 등 다른 혐기성 박테리아에서 유래했을 가능성이 높으며, ''Lactobacillus''와 ''Leuconostoc''의 유사 유전자와 상동성을 보인다. 공통 조상 유전자는 탄수화물 가수분해 및 결합에 사용된 것으로 추정된다.^[73]

''S. mutans''는 산성 조건에서 생존하고 번성하는 능력을 진화시켰다. 이 능력은 ''S. mutans''에게 구강 미생물군집의 다른 구성원보다 유리한 이점을 제공한다. 결과적으로 ''S. mutans''는 다른 종을 능가하여 pH 4.0까지 산성일 수 있는 치태와 같은 구강 영역을 차지할 수 있다.^[72] 자연 선택이 이 특성을 갖도록 하는 주요 진화 메커니즘일 가능성이 있다.

''S. mutans''의 진화에는 인간의 역할과 두 종 간의 공진화가 포함된다. 초기 인류 사회의 농업 시작은 ''S. mutans''가 독성 박테리아로 진화하는 데 필요한 조건을 제공했다. 농업은 발효 식품과 탄수화물이 풍부한 식품을 인류 식단에 도입했다. 이러한 음식은 구강에 새로운 박테리아를 도입하고 새로운 환경 조건을 만들었다. 예를 들어, ''Lactobacillus'' 또는 ''Leuconostoc''은 요구르트 및 와인과 같은 식품에서 발견된다. 탄수화물 섭취 증가는 ''S. mutans''가 대사할 수 있는 당의 양을 늘리고 구강 pH를 낮췄다. 이러한 산성 서식지는 낮은 pH에서 생존하고 번식할 수 있는 박테리아를 선택하게 했다.^[71]

산업 혁명 동안 식품 정제 및 제조 효율 증가로 자당 섭취가 늘어났다. 이는 ''S. mutans''에게 더 많은 에너지원을 제공하여 치아 우식증 발생률을 악화시켰다.^[73] 정제 설탕은 순수한 자당이며, 이는 세균이 두껍고 강하게 부착되는 치태를 형성할 수 있도록 끈적한 글루칸으로 변환될 수 있는 유일한 설탕이다.^[74]

참조

_[1] 서적 Sherris Medical Microbiology McGraw Hill
_[2] 서적 Baron's Medical Microbiology University of Texas Medical Branch
_[3] 간행물 Ethnic differences in the experience of pain
_[4] 웹사이트 'Streptococcus mutans'' and the mutans streptococci. In: The Oral Environment, online tutorial' http://www.ncl.ac.uk[...] 2013-11-04
_[5] 서적 Feigin and Cherry's Textbook of Pediatric Infectious Diseases Elsevier
_[6] 간행물 "[Streptococcus mutans and oral streptococci in dental plaque]" 2011-01
_[7] 간행물 Prevalence of Streptococcus mutans on various tooth surfaces in Negro children 1971-10
_[8] 간행물 Streptococcus mutans, Candida albicans, and the human mouth: a sticky situation 2013-10-17
_[9] 웹사이트 UTCAT3248, Found CAT view, CRITICALLY APPRAISED TOPICs https://cats.uthscsa[...] 2020-03-03
_[10] 간행물 Rheology of biofilms formed from the dental plaque pathogen ''Streptococcus mutans'' https://scholarworks[...]
_[11] 웹사이트 Dental Researchers to Mouth Bacteria: Don't Get too Attached http://blogs.discove[...] 2010-12-08
_[12] 서적 Brock Biology of Microorganisms Prentice Hall
_[13] 간행물 Recent advances in the development of a Streptococcus mutans vaccine 1988-12
_[14] 서적 Molecular Oral Microbiology http://www.horizonpr[...] Caister Academic Press
_[15] 간행물 The Role of ''Streptococcus mutans'' and Oral Ecology in the Formation of Dental Caries http://www.jyi.org/i[...] 2016-12-21
_[16] 간행물 Streptococcus mutans establishment and dental caries experience in children from 2 to 4 years old 1983-12
_[17] 간행물 Distribution of putative virulence genes in Streptococcus mutans strains does not correlate with caries experience 2011-03
_[18] 웹사이트 The Stephan Curve {{!}} Caries Process and Prevention Strategies: The Environment {{!}} CE Course https://www.dentalca[...] 2018-11-23
_[19] 간행물 Global epidemiology of dental caries and severe periodontitis - a comprehensive review 2017-03
_[20] 웹사이트 The Role of Streptococcus mutans And Oral Ecology in the Formation of Dental Caries https://www.jyi.org/[...] 2020-03-02
_[21] 간행물 Presence and count of S. mutans in children with dental caries: before, during and after a process of oral health education http://www.scielo.or[...] 2018-12
_[22] 간행물 Acid tolerance mechanisms utilized by Streptococcus mutans 2010-03
_[23] 간행물 Beyond Streptococcus mutans: dental caries onset linked to multiple species by 16S rRNA community analysis 2012-10-16
_[24] 간행물 Dental fear and anxiety in children and adolescents: qualitative study using YouTube 2013-02
_[25] 간행물 Dental anxiety in patients attending a student dental clinic 2018-03
_[26] 간행물 Dental anxiety among Australians 1996-08
_[27] 간행물 Effects of Streptococcus mutans on dendritic cell activation and function 2011-10
_[28] 간행물 Mutans streptococci: acquisition and transmission 2006
_[29] 간행물 Mother-to-child transmission of Streptococcus mutans: a systematic review and meta-analysis 2015-02
_[30] 간행물 Detection of cariogenic Streptococcus mutans in extirpated heart valve and atheromatous plaque specimens 2006-09
_[31] 간행물 Infective endocarditis due to Streptococcus sanguis I occurring on a normal mitral valve 1990-11
_[32] 서적 Heart disease: a textbook of cardiovascular medicine https://archive.org/[...] W.B. Saunders
_[33] 간행물 Streptococcus mutans and cardiovascular diseases
_[34] 간행물 Mechanical devices versus antimicrobial rinses in plaque and gingivitis reduction
_[35] 간행물 Effectiveness of different tooth brushing techniques on the removal of dental plaque in 6-8 year old children of Gulbarga 2014-05
_[36] 논문 Mechanisms of action of fluoride for caries control 2011
_[37] 논문 Fluoride varnish was effective at reducing caries on high caries risk school children in rural Brazil 2012
_[38] 간행물 Effect of a fluoride-containing varnish on Streptococcus mutans in plaque and saliva 1982
_[39] 간행물 Effect of three different compositions of topical fluoride varnishes with and without prior oral prophylaxis on Streptococcus mutans count in biofilm samples of children aged 2–8 years: A randomized controlled trial 2019
_[40] 논문 Anti-cell-associated glucosyltransferase immunoglobulin Y suppression of salivary mutans streptococci in healthy young adults 2011-08
_[41] 논문 Xylitol, sweeteners, and dental caries 2006
_[42] 논문 Welchen Einfluss haben Xylit-haltige Kaugummis auf die Mundflora? Entwicklung eines quantitativen Testes zum Nachweis von Streptococcus mutans auf Basis der "Real-time"-quantitativen Polymerase-Kettenreaktion http://www.verlag-ju[...] 2015-01-23
_[43] 논문 The antimicrobial effects of deglycyrrhizinated licorice root extract on Streptococcus mutans UA159 in both planktonic and biofilm cultures 2012-12
_[44] 논문 Development and evaluation of a safe and effective sugar-free herbal lollipop that kills cavity-causing bacteria 2011-01
_[45] 논문 Melaleuca alternifolia (Tea Tree) oil: a review of antimicrobial and other medicinal properties 2006-01
_[46] 논문 In vitro anti-biofilm activity of macelignan isolated from Myristica fragrans Houtt. against oral primary colonizer bacteria 2008-03
_[47] 논문 Separation of an effective fraction from turmeric against Streptococcus mutans biofilms by the comparison of curcuminoid content and anti-acidogenic activity 2011-06
_[48] 논문 Effect of different types of tea on Streptococcus mutans: an in vitro study 2012-01
_[49] 논문 Inhibitory effects of green tea polyphenol epigallocatechin gallate (EGCG) on exopolysaccharide production by Streptococcus mutans under microfluidic conditions. 2014-09
_[50] 논문 Effect of Green Tea on Salivary Ph and Streptococcus Mutans Count in Healthy Individuals http://journalgatewa[...] 2014-01
_[51] 논문 A pilot study of the role of green tea use on oral health 2011-05
_[52] 논문 Inhibitory activity by barley coffee components towards Streptococcus mutans biofilm 2010-11
_[53] 논문 A new small molecule specifically inhibits the cariogenic bacterium Streptococcus mutans in multispecies biofilms 2011-06
_[54] 논문 Molecular mechanisms of inhibiting glucosyltransferases for biofilm formation in Streptococcus mutans 2021-09
_[55] 논문 Small Molecule Attenuates Bacterial Virulence by Targeting Conserved Response Regulator 2023-06
_[56] 논문 Targeting of Streptococcus mutans Biofilms by a Novel Small Molecule Prevents Dental Caries and Preserves the Oral Microbiome 2017-07
_[57] 논문 Structure-Based Discovery of Small Molecule Inhibitors of Cariogenic Virulence 2017-07
_[58] 논문 Inhibition of ''Streptococcus mutans'' Biofilms by the Natural Stilbene Piceatannol Through the Inhibition of Glucosyltransferases 2018-07
_[59] 논문 Hydrogel-Encapsulated Biofilm Inhibitors Abrogate the Cariogenic Activity of ''Streptococcus mutans'' 2023-06
_[60] 웹사이트 UTCAT3251, Found CAT view, CRITICALLY APPRAISED TOPICs https://cats.uthscsa[...] 2020-03-03
_[61] 논문 Safety and efficacy of phage application in bacterial decolonisation: a systematic review 2024-05
_[62] 논문 Strategies for Streptococcus mutans biofilm dispersal through extracellular polymeric substances disruption 2022-02
_[63] 논문 Isolation and Characterization of Streptococcus mutans Phage as a Possible Treatment Agent for Caries 2021-05
_[64] 논문 Phage Targeting Streptococcus mutans In Vitro and In Vivo as a Caries-Preventive Modality 2021-08
_[65] 논문 Role of VltAB, an ABC transporter complex, in viologen tolerance in Streptococcus mutans 2011-04
_[66] 논문 Natural genetic transformation of Streptococcus mutans growing in biofilms 2001-02
_[67] 논문 ComX activity of Streptococcus mutans growing in biofilms 2004-09
_[68] 논문 Adaptive value of sex in microbial pathogens 2008-05
_[69] 논문 Death and survival in Streptococcus mutans: differing outcomes of a quorum-sensing signaling peptide 2015-10-23
_[70] 논문 Evidence that accumulation of mutants in a biofilm reflects natural selection rather than stress-induced adaptive mutation 2007-01
_[71] 간행물 Evolutionary and population genomics of the cavity causing bacteria Streptococcus mutans 2013-04
_[72] 간행물 The role of bacteria in the caries process: ecological perspectives 2011-03
_[73] 간행물 Evolution of cariogenic character in Streptococcus mutans: horizontal transmission of glycosyl hydrolase family 70 genes
_[74] 학위논문 Metabolism of sucrose by Stepococcus sanguis 804 (NCTC 10904) and its relevance to the oral environment http://ethos.bl.uk/O[...] University of Glasgow 1979-08
_[75] 뉴스 ミュータンス菌 脳出血と潰瘍性大腸炎にも関与 https://medical.nikk[...] 日経メディカルオンライン 2012-05-23
_[76] 웹사이트 口腔細菌ミュータンス菌特異株の感染は潰瘍性大腸炎のリスクを高める https://www.natureas[...] ネイチャー・ジャパン株式会社 2012-03-26