Distribution of selected bacterial species on intraoral surfaces

Authors


Address: Donna L. Mager
Department of Periodontology and Molecular Genetics
The Forsyth Institute
140 The Fenway
Boston, MA 02115
USA

Abstract

Background/aim: To examine the proportions of 40 bacterial species in samples from 8 oral soft tissue surfaces and saliva in systemically healthy adult subjects and to compare these microbiotas with those of supra- and subgingival plaque.

Methods: Microbial samples were taken from 8 oral soft tissue surfaces of 225 systemically healthy subjects using a “buccal brush”. Saliva was taken by expectoration. Forty-four of these subjects provided additional supra- and subgingival plaque samples. Samples were individually evaluated for their content of 40 bacterial species using checkerboard DNA–DNA hybridization. The percentage of total DNA probe count was determined for each species, at each sample location and averaged across subjects. The significance of differences among the proportions of the 40 test species at different sample locations was sought in the 225 and 44 subjects separately using the Quade test and adjusted for multiple comparisons. Cluster analysis was performed using the proportions of the 40 species at the different sample locations using the minimum similarity coefficient and an average unweighted linkage sort. The proportions of each species were averaged across subjects in the resulting cluster groups and the significance of differences was tested using the t-test and ANOVA.

Results: Microbial profiles differed markedly among sample locations in the 225 subjects, with 34 of 40 species differing significantly. Proportions of Veillonella parvula and Prevotella melaninogenica were higher in saliva and on the lateral and dorsal surfaces of the tongue, while Streptococcus mitis and S. oralis were in significantly lower proportions in saliva and on the tongue dorsum. Cluster analysis resulted in the formation of 2 clusters with >85% similarity. Cluster 1 comprised saliva, lateral and dorsal tongue surfaces, while Cluster 2 comprised the remaining soft tissue locations. V. parvula, P. melaninogenica, Eikenella corrodens, Neisseria mucosa, Actinomyces odontolyticus, Fusobacterium periodonticum, F. nucleatum ss vincentii and Porphyromonas gingivalis were in significantly higher proportions in Cluster 1 and S. mitis, S. oralis and S. noxia were significantly higher in Cluster 2. These findings were confirmed using data from the 44 subjects providing plaque samples. The microbial profiles of supra- and subgingival plaque differed from the other sample locations, particularly in the increased proportions of the Actinomyces species. Species of different genera exhibited different proportions on the various intraoral surfaces, but even within the genus Streptococcus, there were differences in colonization patterns. S. oralis, S. mitis and S. constellatus colonized the soft tissues and saliva in higher proportions than the samples from the teeth, while the other 4 streptococcal species examined colonized the dental surfaces in proportions comparable to the soft tissue locations and saliva.

Conclusions: Proportions of bacterial species differed markedly on different intraoral surfaces. The microbiota of saliva was most similar to that of the dorsal and lateral surfaces of the tongue. The microbiotas of the soft tissues resembled each other more than the microbiotas that colonized the teeth both above and below the gingival margin.

Zusammenfassung

Verteilung ausgewählter Bakterienarten auf introoralen Oberflächen

Zielsetzung: Untersuchung der Anteile von 40 Bakterienarten in Proben von 8 oralen Weichgewebsoberflächen und aus dem Speichel von allgemein gesunden Erwachsenen und Vergleich mit der Verteilung dieser Mikroorganismen in supra- und subgingivaler Plaque.

Methoden: Mikrobiologische Proben wurden von 8 oralen Oberflächen bei 225 allgemein gesunden Personen mittels einer Bukkalbürste gewonnen. Speichel wurde durch Spucken gewonnen. Von 44 dieser Personen wurden zusätzlich supra- und subgingivale Plaqueproben entnommen. Die Proben wurden einzeln auf ihren Gehalt von 40 Bakterienarten mittels der Schachbrett-DNS-DNS-Hybridisierung untersucht. Der prozentuale Anteil an der Gesamt DNS-Sondenzahl wurde für jede Art an jeder Stelle bestimmt und pro Person gemittelt. Signifikante Unterschiede zwischen den Anteilen der 40 Testspezies an den unterschiedlichen Entnahmestellen wurde für die 225 und 44 Personen separat mittels des Quade-Tests nach Korrektur für multiple Testung bestimmt. Eine Clusteranalyse wurde mit den Anteilen der 40 Bakterienarten an den verschiedenen Entnahmestellen mittels eines Minimum-Ähnlichkeits-Koeffizienten und einer durchschnittlichen ungewichteten Verbindungsortierung durchgeführt. Die Anteile jeder Bakterienart wurden für jede Person in den sich ergebenden Clustergruppen gemittelt und die Signifikanz der Unterschiede mittels t-Test und ANOVA bestimmt.

Ergebnisse: Die mikrobiologischen Profile unterschieden sich deutlich zwischen den unterschiedlichen Entnahmestellen bei den 225 Personen, wobei sich für 34 von 40 Bakterienarten signifikante Unterschiede ergaben. Die Anteile von V. parvula und P. melaninogenica waren im Speichel und an den lateralen und dorsalen Flächen der Zunge höher, während S. mitis und S. oralis in signifikant geringeren Anteilen im Speichel und am Zungenrücken gefunden wurden. Die Clusteranalyse ergab 2 Cluster mit > 85%Ähnlichkeit; Cluster 1 bestand aus Speichel, seitlichen und dorsalen Zungenflächen, während Cluster 2 die übrigen Gewebeoberflächen umfasste. V. parvula, P. melaninogenica, E. corrodens, N. mucosa, A. odontolyticus, F. periodonticum, F. nucleatum ss vincentii und P. gingivalis wurden zu signifikant höheren Anteilen in Cluster 1 und S. mitis, S. oralis und S. noxia in Cluster 2 gefunden. Diese Ergebnisse wurden durch die Daten der 44 Patienten, von denen Plaqueproben genommen wurden, bestätigt. Die mikrobiologischen Profile der supra- und subgingivalen Plaqueproben unterschieden sich insbesondere hinsichtlich der erhöhten Anteile an Actinomyces-Arten von den anderen Entnahmestellen. Arten unterschiedlicher Genera zeigten unterschiedliche Anteile auf den verschiedenen intraoralen Oberflächen, aber selbst innerhalb des Genus Streptococcus bestanden Unterschiede hinsichtlich des Besiedlungsmusters. S. oralis, S. mitis und S. constellatus besiedelten die Weichgewebe und den Speichel zu höheren Anteilen als die Proben von Zähnen, während die anderen 4 untersuchten Streptokokkenarten die Zahnoberflächen zu ähnlichen Anteilen besiedelten wie die Weichgewebe und den Speichel.

Schlussfolgerungen: Die Anteile der Bakterienarten unterschieden sich deutlich auf den verschiedenen intraoralen Oberflächen. Die Mikroorganismen des Speichels waren denen der dorsalen und lateralen Flächen der Zunge am ähnlichsten. Die Mikroorganismen der Weichgewebsoberflächen ähnelten einander mehr als die Bakterien, die die Zähne ober- und unterhalb des Gingivarandes besiedeln.

Résumé

Répartition d'espèces bactériennes sélectionnées sur les surfaces intrabuccales

Le but de cet examen a été de calculer les proportions de 40 espèces bactériennes provenant d'échantillons de huit surfaces de tissu mou et de la salive chez des adultes sains et de comparer ces microbiotypes à ceux de la plaque sus- et sous-gingivale. Des échantillons microbiens ont été prélevés de huit surfaces buccales de tissu mou chez 225 patients sains au point de vue systémique utilisant une “brosse buccale”. La salive a été prélevée par expectoration. Quarante-quatre des sujets ont également donné de la plaque sus- et sous-gingivale. Les échantillons ont étéévalués individuellement pour leur teneur en 40 espèces bactériennes utilisant l'hybridisation ADN-ADN par damier. Le pourcentage du comptage par sonde ADN total a été déterminé pour chaque espèce, à chaque localisation et leur moyenne a été calculée parmi les patients. La signification des différences parmi les proportions des 40 espèces testées à différents endroits a été examinée chez les 225 et 44 sujets séparément utilisant le test de Quade et ajustée pour les comparaisons multiples. L'analyse par groupe a été effectuée à l'aide des proportions des 40 espèces aux différentes localisations des échantillons avec le coëfficient de similarité minimale et une relation de moyenne non-pondérée. La moyenne des proportions de chaque espèce a été calculée parmi les sujets dans les groupes résultant, et la signification des différences testées via le test-t et ANOVA. Les profils microbiens différaient extrêmement parmi les localisations de l'échantillonnage chez les 225 sujets avec 34 des 40 espèces différant significativement. Les proportions de V. parvula et P. melaninogenicaétaient plus importantes dans la salive et sur les surfaces latérales et dorsales de la langue tandis que S. mitis et S. oralis se retrouvaient dans des proportions significativement inférieures dans la salive et sur le dos de la langue. L'analyse par groupe résultait dans la formation de deux groupes avec >85% de similarité : le groupe 1 comprenait la salive et les surfaces latérales et dorsales de la langue tandis que le groupe 2 comprenait les localisations des tissus mous restantes. V. parvula, P. melaninogenica, E. corrodens, N. mucosa, A. odontolyticus, F. periodonticum, F. nucleatum ss vincentii et P. gingivalisétaient en proportions significativement plus importantes dans le groupe 1 et S. mitis, S. oralis et S. noxiaétaient significativement plus importants dans le groupe 2. Ces découvertes ont été confirmées par les données provenant des 44 sujets dont la plaque dentaire avait été prélevée. Les profils microbiens de la plaque sus- et sous-gingivale différaient des autres localisations d'échantillonnage particulièrement pour les proportions augmentées des espèces Actinomyces. Des espèces de différents genres montraient des proportions diférentes sur les surfaces intra-buccales distinctes mais même parmi le genre Streptococcus, il y avait des différences dans les modèles de colonisation. S. oralis, S. mitis et S. constellatus colonisaient les surfaces des tissus mous et la salive dans des proportions plus importantes que les échantillons provenant des dents tandis que les quatre autres espèces de streptocoques examinées colonisaient les surfaces dentaires dans des proportions comparables aux localisations des tissus mous et de la salive. Les proportions d'espèces bactériennes différaient énormément sur les sites intrabuccaux respectifs. Le microbiote de la salive était très semblable à celui des surfaces dorsales et latérales de la langue. Les microbiotes des tissus mous se ressemblaient les uns aux autres, davantage que les microbiotes qui colonisaient les dents tant en sus- qu'en sous-gingival.

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