Biofilmi: mikä se on?

19.05.2020

Olen jo sivunnut aihetta tekstissäni parodontiitista, mutta omistan tämän kirjoituksen itse biofilmille. Muistan, kun hammaslääketieteen opikelijana kuulin sanan ensimmäisen kerran ja olin ihmeissäni, että mistä nyt oikein puhutaan.

"Biofilmi on jollain pinnalla elävä limakerroksen ympäröimä organisoitunut keskinäisriippuva mikrobiyhteisö."


Biofilmi voisi olla vaikka likaisen lasin pinnalle kehittynyt liukas bakteerikerros tai viemäristössä kasvava kerros. Biofilmin pintaan kiinnittyvä lima, glycocalyx, koostuu glykoproteiineista ja glykolipideistä. Biofilmistä suurin osa on tätä solun ulkoista matriksia ja noin 15-20% bakteereita. Ihmiskehossa suurin osa bakteereista elää biofilmissä. Suussa biofilmillä tarkoitetaan hampaan pinnalle kertynyttä bakteerimassaa: mikrobeja ja niiden aineenvaihduntatuotteita. Kansankielessä biofilmistä puhuttaessa käytetään sanaa plakki. Myös hammaskivi on biofilmiä: mineralisoitunutta plakkia. Biofilmi on merkittävässä roolissa yleisimmissä suun sairauksissa: ientulehduksessa, parodontiitissa ja karieksessa, ja liittyy suurimpaan osaan hammashoidon käynneistä. Myös suun sieni-infektio on biofilmisairaus. Suun biofilmissä on pääosin neutraaleja ja hyödyllisiä normaaliflooran bakteereita, ja sairauden aiheuttaa kudostuhoon kykenevät patogeenit. Paras tapa puolustautua suun biofilmisairauksilta on hampaiden harjaus ja hammasvälien puhdistus.

Biofilmi on ihmeellinen ja monimutkainen ekosysteemi, joka mahdollistaa bakteerien välisen viestinnän, ravinnonsaannin ja puolustuksen. Biofilmi on paras mahdollinen alusta bakteerille. Biofilmi pystyy puolustautumaan muun muassa antibiooteilta --> tässä yksi syy miksi hammasperäisissä infektioissa, ja varsinkin parodontiitin hoidossa, pelkkä antibioottikuuri ei auta. Biofilmi täytyy kädä rikkomassa. Suun biofilmiä kertyy hampaan näkyvälle pinnalle, mutta myös juuren pinnalle ikenen alle. Antibiootti ei pysty tunkeutumaan biofilmin sisälle. Antibiootti ei myöskään toimi alueilla joissa ei ole verenkiertoa (esim. hampaan pinnassa kariesta vastaan). 

Biofilmin aiheuttama tulehdus kehittyy pitkällä aikavälillä ja sairauden alkuperä voi olla vaikea määrittää (vs. akuutti tulehdus, joka alkaa päivissä ja syyllinen bakteeri on yleensä määritettävissä). Biofilmisairauksia on paljon ja ne ovat yleisiä muuallakin kehossa, mm. korvatulehdus ja virtsatietulehdus ovat biofilmi-infektioita. Tulehtuneen lonkkaproteesin hoito on vaikeaa ja vaatii uusintaleikkauksen, sekä pitkäkestoisen ja vahvan antibioottikuurin. Myös koronaviruspotilaan hengityskoneen ilmaputken pinnalle saattaa kehittyä bakteeri-infektiota levittävää biofilmiä. Merkittävä osa koronaviruskuolleisuudesta onkin sekundaarisen bakteeri-infektion ja antibioottiresistenssin syytä. 

Kirjoitin jo aiemmassa Parodontiitti-postauksessa parodontiitin ja biofilmin yhteydestä. Suun biofilmin bakteerit saadaan useimmiten lapsuudessa vanhemmilta tai lähisuhteissa aikuisuudessa. Ientaskun biofilmi koostuu pääosin anaerobibakteereista, joita on sadoittain. Tärkeimmät paron patogeenit ovat Tannerella forsythia, Treponema denticola ja Porfyromonas gingivalis. Parodontiitin kehittymiseen vaikuttaa biofilmin koostumus, määrä ja elimistön puolustusvaste. Esimerkiksi aggressiivisesti etenevässä, nuoruudessa puhkeavassa parodontiitista on mukana Aggregatibacter Actinomycetemcomitans. Suun biofilmisairauksien nurinkurisin puoli on, että biofilmin poistaminen onnistuu useimmiten potilaalta itseltään, mutta biofilmisairauden hoitaminen on kallista ja vaatii ammattilaisen apua. Kaiken lisäksi hoito on tehotonta, jos ei potilaan omahoitoa saada mukaan. 

Kuva: Jiao et. al 2014: The Role of Oral Pathobionts in Dysbiosis during Periodontitis Development

Kuva esittää sitä, miten parodontiitin kehittyessä biofilmi koostuu ensin pääosin streptokokeista, mutta biofilmin bakteerien auttaessa toisiaan kiinnittymisessä (mm. F.nucleatumin avulla), myös kudostuhoa aiheuttavia patogeeneja kiinnittyy biofilmiin. 

Hampaan reikä voidaan paikata, mutta useimmiten hammaslääkärit paikkaavat jo kertaalleen paikattuja hampaita uudestaan ja uudestaan. Karieksen biofilmi koostuu pääosin Streptokokeista ja Laktobasilleista. Näillä bakteereilla on kyky tuottaa happoja ja sietää happamia olosuhteita (happohyökkäys). Biofilmiä kertyy päivittäin, ja muovitäytteen sauma on oivalinen kiinnitysalusta biofilmin bakteereille. Reikiintyminen voidaan pysäyttää ainoastaan puuttumalla biofilmiin, joko poistamalla sitä tai pyrkimällä estämään sen kiinnittymistä ja kypsymistä. Viimeiset 40 vuotta on yritetty keksiä rokotetta Streptococcus Mutansia vastaan, ja etenkin sen kiinnitymiseen vaikuttavaa rokotetta - onnistumatta. Syljen Agglutiniini-proteiinit ja ksylitoli auttavat estämään bakteerien kiinnittymistä hampaan pintaan, jossa bakteerit huuhtoutuisivat syljen mukana ruuansulatuskanavaan.

Suuvedet ja hammastahnan vaikuttavat aineet eivät pääse tehoamaan, ennen kuin biofilmi on hammasharjalla käyty rikkomassa. Osassa hammastahnoja on biofilmin rakennetta häiritseviä vaikuttavia aineita, ja aiemmin tahnoissa käytettiin yleisesti triklosaania, mutta sen käyttö on lopetettu, koska hiirikokeissa sen on todettu aiheuttavan tulehdusta. Edelleen yleisesti käytetty, ja oikein käytettynä turvallinen, antibakteerinen ainesosa suuvedessä on klooriheksidiini. Klooriheksidiinin purskuttelu tulisi suhteuttaa harjaamiseen niin, että ensin tulee pestä hampaat, ja noin puolen tunnin päästä purskutella suuvedellä, jotta vaikutus olisi paras mahdollinen.

Suun hiivasieni-infektio on myös biofilmi-infektio, ja biofilmiä muodostuu limakalvojen lisäksi hammasproteesien pinnalle. Sieni-infektiossa tulee limakalvon infektion hoidon lisäksi puhdistaa myös proteesit. Sieni-infektio voi levitä paikallisesta muodosta systeemiseksi immunosuprimoidulla potilaalla (esim. HIV/AIDS- tai syöpäpotilaalla). Biofilmi suojaa sientä kehon puolustusmekanismeilta ja sienilääkkeiltä.

Probiooteilla on hyviä vaikutuksia biofilmi-sairauksiin. Yleisimmin käytettyjä probiootteja ovat Laktobasillit ja Bifidobakteerit. Probiootit voivat mm. auttaa vähentämään suun biofilmin patogeeneja ja palauttavat normaaliflooran, mutta toistaiseksi esim. parodontiitin hoidossa probioottien käytöllä on ollut vain lyhytaikaisia vaikutuksia. 

Suun biofilmisairauksilla on tunnettuja vaikutuksia koko kehoon. Suu on ainoa paikka kehossa, jossa luu läpäisee limakalvon -tarjoten näin oivan reitin bakteereille elimistöön. Parodontiitti vaikuttaa sydän- ja verisuonisairauksien, diabeteksen, aivovaltimopullistuman ja Alzheimerin taudin riskiin. Myös karieksen pääpatogeeneilla on todettu yhteyksiä sydänsairauksiin. Hammasplakki saatta olla tiettyjen keuhkokuumetta aiheuttavien bakteerien lähde, etenkin huonon suuhygienian potilailla. Tutkimuksissa on todettu, että vanhuksilla joilla on paljon reikiintymistä, on suurempi riski keuhkokuumelle. Useissa tutkimuksissa on havaittu, että erityisessä reikiintymisriskissä olevalla vanhusväestöllä klooriheksidiinin ja fluorin lisääminen ei auta, jos biofilmiä ei käydä riittävän usein rikkomassa. Toisaalta tällä samalla potilasryhmällä harjaus klooriheksidiinigeelillä vähensi keuhkokuumetta aiheuttavia patogeeneja niin, että keuhkokuumen riski laski 40-50%. 


Elimistön biofilmit ovat monimutkainen tutkimuskohde, koska biofilmi toimii kuin itsenäinen, alati muuttuva eliö. Paljon on viime vuosina puhuttu suoliston mikrobiston vaikutuksista yleisterveyteen, ja myös suun biofilmi-infektioiden vaikutuksista yleisterveyteen. Toivottavasti suun terveyden merkitys kirkastuu entisestään, ja yhteiskunnassa löytyy tahtoa suun infektioiden kitkemiseksi. 

Aloitetaan ainakin harjaamalla hampaat huolella! Plakkiväritabletti on oiva apu tarkistaa, että biofilmit tulee pois!