Profiling Volatile Compounds from Culture Supernatants of Periodontal Bacteria Using “MonoTrap” and GC/MS/

Význam tématu

Volatilní sloučeniny produkované anaerobními periodontalními bakteriemi jsou hlavním faktorem halitózy. Identifikace a kvantifikace těchto látek umožňuje neinvazivní diagnostiku stavu mikrobiomu ústní dutiny a může vést k novým biomarkerům pro hodnocení zápachu z úst.

Cíle a přehled studie

Studie si kladla za cíl kompletní profilování těkavých látek produkovaných Fusobacterium nucleatum a Porphyromonas gingivalis. Pro analýzu byla použita kombinace monolitického adsorbentu MonoTrap a systému GC/MS/O poskytující simultánní detekci hmotnostní spektrometrií i hodnoty olfaktometrie.

Použitá metodika a instrumentace

Prvně byly bakteriální kultury pěstovány na krevním agaru a následně v kapalném médiu při anaerobních podmínkách 37 °C.
Kolekce těkavých sloučenin:

• MonoTrap RGPS TD v 40 ml vialu při 40 °C po dobu 2 h
• Termodesorpce do GC/MS/O

Instrumentace:

• Shimadzu GCMS-TQ8050 NX
• OPTIC-4 multimode inlet
• AOC-6000 Plus autosampler
• OP275 Pro II sniffing port
• MonoTrap silikon-monolitický adsorbent

Softwarové nástroje:

• GCMSsolution Ver. 4.52
• MS-DIAL Ver. 4.70
• GC-Analyzer (MsMetrix)

Hlavní výsledky a diskuse

Diferenciální analýza ukázala 110 těkavých sloučenin z F. nucleatum a 100 z P. gingivalis, včetně VSC, ketonů, alkoholů a aromatických látek. Mezi hlavní sloučeniny s nepříjemným zápachem patří:

• Indol – významně narostl u obou bakterií, nízký prah zápachu 0,0003 ppm
• Butyric acid – odpovídá krátkým mastným kyselinám způsobujícím halitózu
• S-methyl thioacetate – silný zápach, zvýšená produkce u F. nucleatum
• Dimethyl disulfide – zaznamenáno u obou druhů
• S-methyl thiobutyrate – nově identifikovaná sloučenina produkovaná oběma bakteriemi

Metanethiol vykázal vysokou biologickou variabilitu (RSD ≥ 70 %), což je důležité při jeho kvantitativním využití jako biomarker.

Přínosy a praktické využití metody

Návrh analýzy umožňuje citlivé a komplexní zachycení nízkokoncentrovaných těkavých sloučenin odpovědných za halitózu. Integrace masové spektrometrie s olfaktometrií zvyšuje spolehlivost identifikace pachových markerů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozvoj automatizace a vysokopropustných přístrojových řešení pro rutinní klinickou diagnostiku zápachu z úst. Dále se předpokládá vývoj kalibrovaných standardů nově objevených sloučenin a nasazení pokročilých algoritmů umělé inteligence pro interpretaci komplexních dat.

Závěr

Komplexní profilování těkavých sloučenin produkovaných bakteriemi periodontálních onemocnění potvrdilo klíčovou roli indolu a krátkých mastných kyselin v halitóze. Metoda MonoTrap + GC/MS/O poskytuje robustní platformu pro objevování i kvantifikaci pachových biomarkerů.

Reference

1. Hampelska K, Jaworska MM, Babalska ZŁ, Karpiński TM: The role of oral microbiota in intra-oral halitosis, Journal of Clinical Medicine, vol. 9, 2020.
2. Porter SR, Scully C: Oral malodour (halitosis), BMJ, 333, 632–635, 2006.
3. Monedeiro F, Milanowski M, Ratiu IA, Zmysłowski H, Ligor T, Buszewski B: VOC profiles of saliva in assessment of halitosis and submandibular abscesses using HS-SPME-GC/MS technique, Molecules, 24, 2977, 2019.