В 1890 немецкий химик профессор Эмиль Фишер и его ассистент Рудольф Штахель выделили из древесины бука новое соединение, которое назвали ксилит (Xylit), это слово является однокоренным греческому xylon (срубленное дерево), на англ. xylem.
 
Позднее, в 1902 году за разнообразные химическиедостижения доктор Фишер был награждён Нобелевской премией по химии.

Почти одновременно с Фишером (1891), французский химик M.Г. Бертран сумел выделить сироп ксилитола из зёрен пшеницы и овса. Оба исследователя могут считаться первооткрывателями ксилита, так как работы выполнялись независимо и были опубликованы практически одновременно. [1] Только спустя 70 лет, с 1960-х годов началось практическое использование ксилита, как пищевой добавки и подсластителя [2].
 
Ксилит, как компонент многих фруктов и овощей является традиционным компонентом пищевого рациона человека. [3]
 
Таблица 1.Содержание ксилита в некоторых фруктах и овощах
 
Растения Содержание ксилита (мг/100 г. сухого продукта) Желтаяслива(Prunus domestica ssp. Italia)935Земляника (Fragaria var.)362Цветная капуста (Brassicaoleraceavar.botrytis)300Малина (Rubus idaeus)268Цикорий (Cichorium endivia)258Черника (Hippophae rhamnoides)213Баклажан (Solanum melongena)180Салат-латук (Lactuca sativa)131Шпинат (Spinacia oleracea)107Лук (Allium cepa)89Морковь (Daucus carota)86
Ксилит известен, прежде всего, как заменитель сахара, обладающий кариесстатическим действием. Применение ксилита в составе жевательных резинок приводит к уменьшению количества зубного налета и уменьшению количества Str.mutans в составе зубного налета [1, 4]. 
 
При оценке пассивного влияния сахарозаменителей, речь идет об их ферментации бактериями зубного налета, включая кариесогенные бактерии типа Str.mutans и Str.sorbinus. Сравнительные исследования показали, что среди всех полиолов ксилит наименее ферментируемый,соответственно он не является субстратом для образования кислот, рН зубного налета остается нейтральным и риск деминерализации эмали при его использовании отсутствует [3, 5-8]. В случае, когда речь идет о появлении нарушений нормального метаболизма кариесогенных бактерий под влиянием ксилита, можно говорить об активных противокариозных свойствах. Например, было установлено, что, ксилит подавляет метаболизм сахаров зубным налетом. В экспериментах in vitro было показано, что ксилит ингибирует рост Str.mutans в присутствии глюкозы, и снижает образование кислых продуктов [2, 9-12].

Установлено, что подавление ксилитом бактериального роста и кислотопродукции является дозозависимым, в частности, при использовании жевательной резинки в зависимости от концентрации ксилита уменьшается количество Str.mutans в слюне и число колоний Str.mutans. [1, 4, 13, 14]

Чувствительность к ксилиту у различных бактерий, формирующих зубной налет, существенно различается. (Таблица 2) S. mutans составляет только часть бактериальной флоры зубного налета, поэтому ксилит не ингибирует производство кислых продуктов в присутствии глюкозы полностью.

Таблица 2.Чувствительность различных микроорганизмов полости рта к ксилиту в присутствии глюкозы (С.Vadeboncoeur at al., 1983)


Штамм микроорганизмаИнгибирование роста (%)Streptococcusmutans

ATCC 27352 (ATCC) GS5-2 Ingbritt NCTC 10449 FA -1 6715 136. 1 95.2 67.3 8E3 82 0 76 85 52 84 54 35 33 68

Streptococcus salivariusATCC 25975ATCC 2975240Streptococcus sangiusATCC 10556M-5170Actinomyces

A.naeslundii A.viscosus 54.1 A.viscosus 54.2 A.israelii 87.1 0 0 0 0

Lactobacillus

L.casei SB292 L324M 0 0

 
Установлено, что ксилит включается в обменные процессы бактерий через фруктозотрансферазную систему. В бактериальных клетках ксилит превращается в ксилитол-5-фосфат. Предполагают, что внутриклеточное накопление ксилитол-5-фосфат ингибирует гликолитические ферменты и бактериальный рост. [2, 15-19]
 
Антибактериальное влияние ксилита затрагивает не только стрептококки. При изучении влияния ксилита на бактерии Clostridium butyricum и Lactobacillus bulgaricus, так же было продемонстрировано замедление кислотопродукции этими бактериями. [20] Выявлено, что ксилит ограничивает рост Porphyromonas gingivalis. При использовании ксилита в концентрации 20% рост P. gingivalis ингибируется полностью. [21]
 
Необходимо отметить существование бактерий, резистентных к ксилиту. Было исследовано влияние ксилита на рост различных ацидогенных микроорганизмов полости рта в присутствии глюкозы.

Ксилитолингибировал рост девяти штаммов S.mutans из десяти. Рост lactobacilli, Actinomycetes, и другие Streptococci, кроме S. sanguis 10556, не ингибировался (Таблица 2). Известно, [11] что частое применение ксилита сопровождается пропорциональным увеличением в полости рта количества S. mutans, резистентных к ксилитолу. [4] При регулярном использовании ксилита in vivo происходит естественный отбор в пользу ксилитрезистентных микроорганизмов. [6, 24]

Сегодня известно, что возникновение резистентности к ксилиту связано с инактивацией гена fxpC, который является фактором транскрипции мРНК. У ксилитрезистентных бактерий отмечается очень низкий уровень активности фруктозо-фосфотрансферазы и очень низкая ксилитолфосфорилирующая способность по сравнению со штаммами, чувствительными к ксилиту. В результате, ксилит не проникает внутрь клетки и накопление ксилитол-5-фосфата не происходит. Введение во внешнюю среду бактерий ксилитол-5-фосфата показало, что чувствительность к токсическому действию этого вещества у бактерий остается. [25]

В длительном (с 1982 по 1988 гг.) клиническом исследовании эффективности ксилитсодержащих резинок, тем не менее, было выявлено снижение титра Str.mutans на контактных поверхностях моляров в течение всего периода наблюдений, и этот показатель коррелировал со снижением прироста кариеса на этих участках зубов [26].

Отсюда, возникает предположение, чтоспецифические изменения состава микрофлоры в сторону ксилитрезистентных штаммов могут происходить в сторону отбора бактерий, с пониженной вирулентностью. Изменения оральной микрофлоры и сниженный риск кариеса, возникшие в период регулярного потребления ксилита, сохраняются, как минимум, в течение четырех лет после исчезновения ксилита из рациона. 
 
В ряде микробиологических исследований было установлено, что ксилитрезистентные бактерии выявляются преимущественно в слюне, и существенно реже в зубном налете. В литературе высказывается точка зрения, что мутировавшие бактерии обладают меньшей способностью к адгезии (т.е. хуже прикрепляются к поверхности эмали и образуют менее прочные связи внутри колоний), в связи с чем, и выявляются преимущественно в слюне. [27].

В работе M.C. Badet (2007) были подготовлены биопленки шести бактериальных культур (Streptococcus mutans, Streptococcus sobrinus, Lactobacillus rhamnosus, Actinomyces viscosus, Porphyromonas gingivalis, Fusobacterium nucleatum) на пластинах гидроксиапатита в соответствии с Цюрихской моделью. Ксилитол тестировали в концентрациях 1% и 3%. В собранной биопленке наблюдалось ингибирование различных культур включенных в эту биопленку. Это исследование показывает, что ксилит способен ингибировать формирование мультивидовых биопленок [22]. Способность ксилита при использовании в высоких концентрациях влиять на адгезию стрептококков описана и другими исследователями [28, 23]. Способность ксилита подавлять адгезию при его использовании в составе зубных паст ранее не изучалась.

Установление взаимодействия между патогенном и клеткой-мишенью в результате бактериальной адгезии является определяющим звеном в ходе инфекционного процесса.

Прикрепление и последующее размножение микроорганизмов с образованием микроколоний и/или пленки обеспечивает им более выгодные условия существования, связанные, в частности, с противодействием механическому удалению бактерий из макроорганизма. Доказано, что адгезивность болезнетворных микроорганизмов часто коррелирует с их патогенностью и вирулентностью [29, 30, 31, 32 ].

Молекулярный механизм бактериальной адгезии является универсальным для патогенных и комменсальных форм, что подтверждено на примере микрофлоры верхних дыхательных путей, нижних отделов пищеварительного и мочеполового трактов [33]. Основой взаимодействия любых биологических систем и межклеточных коммуникаций служит лиганд-рецепторное узнавание [34, 35], при котором меньший по размерам и молекулярной массе участник называют лигандом (например, поверхностные структуры клеточной стенки бактерий), а его более крупный комплементарный партнер — рецептором (например, сайты связывания на цитолемме эукариотической клетки). 
 
Лиганды и рецепторы представляют собой полимеры гликолипидной или гликопротеинной природы, состоящие из множественных копий уникальных в каждом случае субъединиц и определяющие тропизм различных патогенов к своим клеткам-мишеням [36]. Именно последнее обстоятельство способствует колонизации бакте­риями тканей макроорганизма с повышенной плотностью рецепторов [35].

In vivo на процесс адгезии существенное влияние оказывают растворенные компоненты биологических жидкостей и секретов, с которыми патогены чаще встречаются до контактов с клетками-мишенями и кото­рые по химическому строению аналогичны клеточным рецепто­рам. Orksov a. Birch-Anderson (1980) [37] продемонстрировали, что Е. coli адгезируют к муцину слюны раньше, чем к эпителию ротовой полости. Способностью адсорбировать белковые компоненты слюны обладают стрептококки полости рта (Streptococcus sanguis, S. Mitis, S. Salivarius). [38]

Показатели адгезии как многофакторного процесса зависят от большого числа условий, как со стороны бактерий, так и макроорганизма. Известно, что видовая принадлежность в значительной степени характеризует адгезивные свойства бактерий. Так, Streptococcus mutans практически не фиксируется на эпителиоцитах языка и щек, но необратимо прикреп­ляется к поверхности зубов [39]. Arbuthnott a. Smith (1979)[31] отмечают, что адгезивность St. pyogenes к эпителиальным клеткам ротовой полости в 6 раз выше, чем у Е. coli. Для це­лого ряда микроорганизмов показана прямая связь степени гидрофобности клеточной поверхности и адгезивности. Так, St. aureus из гнойных очагов более гидрофобен, чем из окру­жающей среды, полости носа, поверхности кожи [30].

К факторам, влияющим на адгезивные свойства тканей и клеток хозяина, относится индивидуальное состояние пациен­та: высокая степень колонизации эпителиоцитов ротовой полости Str. pyogenes у больных различными воспалительными заболеваниями, снижение этого показателя у носителей и прак­тически полное отсутствие у здоровых людей [30]. Существует разница в прикреплении микроорганизмов к разным участкам в пределах одного макроорганизма. Для Str. salivarus и St. aureus нижняя поверхность языка рассматривается как богатая рецепторами зона и наиболее благоприятная для инвазии область [39]. На вариабельность рецепторного аппарата эпителиоцитов может оказывать влияние и гетерогенность клеточной популяции, обусловленная физиологическими изменениями поверхностных структур клеток при дифференциации или старении. Патологические изменения тканей макроорганизма создают дополнительные условия, способствующие адгезии микроорганизмов [40].

Изучение молекулярной природы лиганд-рецепторных комплексов, образующихся при взаимодействии различныхбактерий с соответствующими им клетками-мишенями, а также факторов, влияющих на процесс адгезии in vivo и in vitro, позволяет разработать профилактические меры, направленные на подав­ление ранних этапов инфекционного процесса.

В основе поисков антиадгезивных препаратов (к которым относят и ) лежит созда­ние эффективных препятствий с разнообразными механизмами действия при установлении взаимодействия между лигандами и рецепторами. Одним из наиболее известных механизмов, с учетом которого осуществляется подбор ингибиторов процесса адгезии, является введение в систему бактерии – эукариотические клетки растворимых веществ, конкурирующих с лигандами или рецепторами за места связывания на клеточных поверхностях [35].
 
При этом все растворимые соединения можно разделить на две группы, способные реагировать либо с бактериальными, либо с эукариотическими клетками. Изби­рательное связывание лигандов микроорганизмов предпочти­тельнее, так как в меньшей степени влияет на рецепторный аппарат клеток-мишеней, а через него на самые разнообразные процессы в тканях макроорганизма [41].

К настоящему времени известны многочисленные экспериментальные доказательства того, что применение природных или синтетических аналогов клеточных рецепторов и компонентов тканевых жидкостей способно значительно снизить, а в отдельных случаях и полностью предотвратить прикрепление микроорганизмов к клеткам хозяина [35, 41, 42]. Установлены факты взаимодействия бактериальных лигандов с белками, гликопротеинами плазмы крови (иммуноглобулинами классов А и G, р2-микроглобулином, фибриногеном, фибронектином, альбумином, трансферрином, а также некоторыми другими [30, 42, 43], мочи (ТН-белком) [44, 45], слюны (муцином, агглютининами) [46], что позволило использовать большинство из перечисленных выше соединений в экспериментальных и клинических условиях в качестве ингибиторов бактериальной адгезии.


Г.Е. Афиногенов, д.м.н., профессор, А.Г. Афиногенова, к.ф.н., Е.Н. Доровская, ФГУ «РНИИТО им.Р.Р.Вредена Росздрава», Санкт-Петербург; С.К. Матело, ген. директор группы компаний «Диарси»