The effects of estradiol and progesterone on biofilm formation of Streptococcus mutans and Streptococcus sanguinis - Högbacka, Niina; Icking, Susanne (My University, 2020)
Based on clinical studies, pregnant and post-partum women are prone to dental caries and periodontal diseases. Streptococcus mutans is an acidogenic bacterium and a major contributor of dental caries, whereas Streptococcus sanguinis as an early colonizer plays a key role in dental biofilm development. During gestation, the production of estrogen and progesterone in placenta increases trimester by trimester, and salivary S. mutans counts seem to rise simultaneously with the salivary hormone levels. The aim of the study was to simulate the effects of female sex hormones on biofilm formation of S. mutans and S. sanguinis on tooth enamel surface. In this in vitro experiment, hydroxyapatite discs were coated with pasteurized saliva enabling to grow the dual-species biofilms. Estradiol and progesterone concentrations - corresponding to the hormone levels detected during the first, second and third trimesters - were added to the growth media. Suspension without any supplemented female sex hormones was used as a negative control. After 24 h preculture in anaerobic conditions, the biofilms were collected, diluted and incubated on Mitis salivarius agar for additional 2 days, and then the colony forming units (CFUs) per each sample were counted and compared between the different hormone concentrations and negative control. This study failed to demonstrate any direct effects of estradiol or progesterone on S. mutans and S. sanguinis CFUs (p>0.05). However, based on clinical evidence, it can be speculated that hormonal and metabolic changes during pregnancy may indirectly enhance the growth of S. mutans by the simultaneous salivary buffer capacity and pH level decreases, which in turn affect the stability of enamel and favour dental caries formation. In addition, alterations in immune responses may play a role as well as other factors, such as increased frequency of carbohydrate intake and neglection of oral hygiene, which are commonly reflected to pregnancy nausea, vomiting and gastroesophageal reflux.

Kliinisten tutkimusten mukaan raskaana olevilla ja synnyttäneillä naisilla esiintyy usein hammaskariesta ja parodontaalisairauksia. Streptococcus mutans on suun tärkein kariesta aiheuttava ja happoa tuottava bakteerilaji, kun taas Streptococcus sanguinis on varhaiskolonisoijana keskeisessä asemassa biofilmin muodostuksessa. Raskauden edetessä istukan tuottamien estrogeenien ja progesteronin pitoisuudet kohoavat, ja hormonitasojen nousun myötä myös S. mutans -määrät saattavat lisääntyä suussa ilmentyen myös lisääntyneenä karioitumisalttiutena. Tutkimuksen tavoitteena oli testata naissukupuolihormonien vaikutusta S. mutansin ja S. sanguiniksen biofilmimuodostukseen hammaskiilteen pinnalla. Tässä in vitro -kokeessa hydroksiapatiittilevyt päällystettiin pastöroidulla syljellä sallien kyseisten kohdebakteerien biofilmimuodostuksen. Ensimmäisen, toisen ja kolmannen raskauskolmanneksen aikaisia hormonipitoisuuksia simuloiden kasvatusmediaan lisättiin estradiolia ja progesteronia. Negatiivisena kontrollina käytettiin suspensiota, johon ei lisätty lainkaan naissukupuolihormoneja. Vuorokauden pituisen anaerobiolosuhteissa tehdyn inkubaation jälkeen biofilmit kerättiin ja kasvatettiin uudelleen Mitis salivarius agar -maljoilla kahden vuorokauden ajan, jonka jälkeen maljoilta laskettiin pesäkkeet (engl. colony forming units; CFU). CFU-määriä verrattiin eri hormonipitoisuuksien sekä negatiivisen kontrollin välillä. Vaikka tässä tutkimuksessa ei onnistuttu osoittamaan estradioli- tai progesteronimuutoksilla olevan suoraa vaikutusta S. mutansin tai S. sanguiniksen CFU-määriin (p>0,05), voidaan aiempaan kliiniseen näyttöön perustuen otaksua, että raskaudenaikaiset hormonaaliset ja metaboliset muutokset saattavat epäsuorasti lisätä S. mutansin kasvua. Samanaikaisesti tapahtuva syljen puskurointikyvyn ja pH-tason lasku heikentävät kiilteen kestävyyttä/mineraalitasapainoa lisäten siten hampaiston karioitumisalttiutta. Lisäksi immuunivasteen muutoksilla, kuten myös tihentyneellä hiilihydraattien nauttimisella ja suuhygienian laiminlyönnillä kytkeytyen usein raskausajan pahoinvointiin, oksenteluun ja/tai gastroesofageaaliseen refluksiin, voi olla vaikutuksia suun terveyteen ja mikrobikoostumukseen.
Keywords: Biofilm, Female sex hormones, Oral bacteria, Pregnancy