Biofilme bacteriano e cálculo

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Biofilme bacteriano e cálculo 
Definições
· As bactérias da boca vivem em Película é um filme orgânico derivado da saliva que se deposita sobre a superfície dentária, a película é sempre existentes que chamamos de película adquirida 
· A placa dentária é clinicamente definida como uma substância estruturada, resiliente, amarelo-acinzentada, que adere firmemente às superfícies duras intra-orais, incluindo restaurações removíveis e fixas
Consiste em depósitos moles que se acumulam sobre os dentes ou outras superfícies duras existentes na cavidade bucal
· Cálculo (popularmente chamado de tartaro )nada mais é um depósito duro, formado pela mineralização da placa dentobacteriana, estando geralmente coberto por uma camada de placa não mineralizada
· Manchas são pigmentações na superfície dentária que sofrem influência da dieta, uso de agentes inibidores de placa ( por exemplo a clorexidina), fumo, bactérias piogênicas e outros hábitos pessoais
· Matéria alba consiste no acúmulo de células, restos teciduais e bactérias que não apresentam a organização estrutural da placa bacteriana, podendo ser removida com um jato d’água.
A placa dental como biofilme oral:
· Biofilme bacteriano pode ser definido como uma comunidade de bactérias envolvidas em uma matriz polimérica auto-produzida associada à superfície do dente ou a qualquer outro material duro não-descamativo
Qual a diferença de biofilme e placa? É o tamanho estrutural, o biofilme pode ter qualquer quantidade estrutural no seu desenvolvimento.
· Os biofilmes, em geral, possuem uma estrutura organizada
· Os microorganismos dentro do biofilme geralmente apresentam resistência aumentada a agentes antimicrobianos ( por exemplo a escovação) quando comparados a seus semelhantes planctônicos; no tratamento das doenças periodontais, o uso de substâncias antimicrobianas frequentemente fracassa, a menos que os depósitos sejam removidos mecanicamente, possivelmente porque o glicocálix que reveste as bactérias retarda a difusão de antibióticos e fatores antimicrobianos derivados do hospedeiro.
Composição do biofilme:
· Os microorganismos que compõem o biofilme estão envoltos por uma matriz intercelular auto-produzida
· Essa matriz consiste em material orgânico e inorgânico derivados da saliva (placa supragengival), fluido gengival (placa subgengival) e produtos bacterianos
· Componentes orgânicos da matriz: Polissacarídeos, Proteínas, Glicoproteínas, Material lipídico
· Componentes inorgânicos da matriz: - Cálcio e fósforo (predominantemente), Sódio, potássio e flúor (pequenas quantidades)
Propriedades básicas dos biofilmes 
· Comunidade cooperantes de vários tipos de microorganismos
· Os microorganismos estão arranjados em microcolônias
· As microcolônias estão circundadas por uma matriz protetora
· Dentro das microcolônias existem microambientes em diferenciação
· Os microorganismos têm um sistema de comunicação primitivo
· Os microorganismos no biofilme são resistentes a antibióticos, antimicrobianos e anti-bacterianos
As populações no biofilme têm duas estratégias que permitem os microorganismos a sobreviverem com sucesso dentro de sua comunidade
1. Alta taxa de reprodução para a sobrevivência continuada
· Dependente de recursos abundantes que serão os primeiros microorganismos que chegam que se reproduzem em abundância, conforme for chegando outros microorganismos teremos alterações ou seja transformamos uma região anarobica em aerobica 
· Observada logo abaixo da superfície do biofilme da placa que se reproduzem rapidamente 
· Quando os recursos tornam-se escassos ou as condições desfavoráveis, as populações entram em colapso e reduzem rapidamente. Só sobrevive as bactérias que se adaptaram 
2. Adaptação fisiológica às fontes ambientais disponíveis
· Bem sucedida em situações de recursos limitantes
· Observada nas porções mais profundas do biofilme
· Seus membros constituintes são mais estáveis
Vantagens da vida em Biofilme
· Amplo habitat para crescimento
· Maior eficiência metabólica- conseguem recursos mais fortes 
· Aumento da resistência ao estresse e aos agentes antimicrobianos
· Aumento da virulência deixam as bactérias mais agressivas ou seja mais patogênicos do que bactérias isoladas 
· “A matriz do biofilme funciona como uma barreira, as substâncias produzidas pelas bactérias ficam retidas e concentradas, o que promove interações metabólicas entre os microorganismos”
Características dos biofilmes orais
· Os nutrientes são encontrados em maiores níveis em superfícies do que em solução. Esses nutrientes vêm do próprio organismo ou de outras bactérias 
· Os microorganismos ficam mais protegidos de microorganismos competidores, parasitas e dos mecanismos de defesa do hospedeiro
· São mais resistentes à ação de antibióticos do que aqueles que vivem isoladamente
· Comunidades clímax : determina bactérias que estruturalmente se ajuda de maneira mútua. 
- A interação entre componentes microbianos e não microbianos do ecossistema levam a uma forma estabilizada que vive em harmonia com seu ambiente
- É essencialmente uma comunidade auto replicante que se reproduz com alta fidelidade
- Pode ser modificada de tempos em tempos por forças exógenas, com o equilíbrio sendo restaurado após a volta ao estado natural
Interação físico-quimicas da inserção microbiana em superfícies duras:
· O estabelecimento da placa sobre a superfície dentária ocorre quando as forças de adesão superam as forças de remoção.
· FORÇAS DE REMOÇÃO: Mastigação, dieta , Ação da língua, Higiene bucal, Ação de limpeza pela saliva e fluído gengival
Etapas de formação da placa:
1. Adsorção da película adquirida: Imediatamente após a limpeza da superfície dentária um filme glicoproteico de origem salivar começa a se depositar após contato da superfície de esmalte com a saliva
- Espessura de 0,1-0,7µm.
- Velocidade de deposição variável
- Início: segundos após contato com a saliva
- Aumento em espessura até 2h após o início (através da deposição de glicoproteínas)
2. Colonização inicial
3. Colonização seletiva
4. Crescimento de maturação da placa
Função da película adquirida: 
· Aderência de microorganismos orais
· Substrato a microorganismos aderidos
· Reservatório de íons protetores
· Proteção da superfície do esmalte
Composição da película adquirida:
· Produtos derivados do hospedeiro
- Glicoproteínas fosforiladas
- Amilase
- Imunoglobulinas (IgA, igG)
- Albumina
· Produtos derivados das bactérias
- Lisozima
- Glicosiltransferase
· Aminoácidos ácidos, neutros e básicos existentes na saliva, fluído gengival e oriundos da dieta
· Carboidratos existentes na saliva, fluído gengival e oriundos da dieta
- Glicose (65%)
- Galactose (9,5%)
- Manose (6,25%)
- Glicosamina (19%)
Mecanismo de formação da película adquirida 
1. Teoria da precipitação de ácidos: 
Ácidos bacterianos levam à precipitação de glicoproteínas
A produção de ácidos dá-se por metabolização de dieta rica em carboidratos fermentáveis
Essa teoria não é mais aceita, pois pressupõe a existência de bactérias sobre a superfície dentária sem a presença de película adquirida
2. Teoria enzimática (alteração da mucina):
Ação de um grupo de glicosidases bacterianas, em especial a neuraminidase, sobre as mucinas salivares produz a liberação de componentes carboidratos (como o ácido siálico) 
A clivagem do ácido siálico facilita a precipitação de glicoproteínas sobre a superfície dentária
Entretanto, ainda não foi demonstrado se esse ácido é removido antes ou depois de sua incorporação na placa
3. Teoria da adsorção seletiva:
A superfície do esmalte é composta por cristais de hidroxiapatita, tendo como resultado das interações iônicas sobre suas moléculas uma carga elétrica negativa
O esmalte embebido em saliva atrai íons positivos, formando uma nova camada iônica, denominada camada de hidratação ou camada de Stern
A composição da camada de hidratação depende de diversos fatores, mas é essencialmente composta por íons cálcio (90%, com 10% de íons fosfato), sendo sobre essa camada que se depositam as substâncias que formam a película adquirida.Etapas de formação da placa: 
1- Colonização Inicial
Com a maturação da película adquirida, elementos bacterianos começam a povoar a superfície dentária em interação com essa película
Essa agregação inicial pode ser facilitada pelo fato de que a película adquirida altera a carga e energia livre de superfície, o que aumenta a eficiência da adesão bacteriana
As bactérias aderem de forma variável à essas superfícies revestidas: enquanto algumas possuem estruturas específicas de adesão, como polímeros extracelulares e fímbrias, que permitem uma rápida adesão ao contato, outras bactérias necessitam de uma exposição prolongada para se unirem firmemente à superfície
A colonização inicial (primária) bacteriana é feita predominantemente por cocos e bacilos G+, tais como Actinomyces viscosus e Streptococcus sanguis, que aderem à película por meio de moléculas especiais existentes em sua superfície celular chamadas adesinas.
2- Colonização Seletiva
Os formadores de placa primária multiplicam-se, formando colônias
Receptores de superfície nos cocos e bastonetes G+ da placa permitem aderência subsequente de microorganismos G- com pouca capacidade de aderir diretamente à película
Alguns dos colonizadores secundários incluem: Prevotella intermedia, Prevotella loeschii, Capnocytophaga sp., Fusobacterium nucleatum e Porphyromonas gingivalis
 A capacidade de diferentes espécies bacterianas de aderir-se umas às outras envolve um processo conhecido como coagregação
As coagregações bacterianas inicialmente ocorrem entre espécies G+ com G- e, em fases mais avançadas, bactérias G- coagregam-se com outras espécies também G-
3- Crescimento e Maturação da Placa
A placa bacteriana aumenta devido ao crescimento contínuo dos microorganismos que se aderiram, assim como devido à adesão de novas bactérias e à síntese de polímeros extracelulares
A heterogeneidade do complexo biofilme formado aumenta com o passar do tempo, à medida que as condições ecológicas gradualmente se alteram
Uma formação complexa de espécies bacteriana inter-relacionadas é o resultado desse desenvolvimento, determinando a instalação de comunidades clímax
A partir desse momento, observa-se a placa madura, na qual não ocorrem mais alterações qualitativas na composição da placa, apenas o crescimento em altura
Na fase madura, a placa exibe um alto grau de organização, com camadas compactadas de microorganismos e filamentos dispostos perpendicularmente à superfície dentária
Adesão microbiana á superfície em ambientes aquosos
· A adesão de bactérias às superfícies disponíveis no ambiente do sulco gengival é determinante para sua interação com o hospedeiro e um importante fator de virulência da mesma
· Essas superfícies disponíveis incluem a superfície dentária ou radicular, os tecidos e a massa de placa preexistente
· O mecanismo de adesão microbiana consta de três fases
1- FASE 1: Transporte para a superfície
Envolve o transporte inicial da bactéria à superfície dentária, podendo ocorrer por:
- Contatos aleatórios (movimentos brownianos)
- Sedimentação de microorganismos
- Fluxo de líquido
- Movimentação bacteriana ativa (atividade quimiotática)
2- FASE 2: Aderência Inicial
- Aderência bacteriana inicial, reversível
- Iniciada pela interação entre as bactérias e a superfície a uma determinada distância
- Forças de longo alcance (forças de atração de van der Waals)
- Forças de curto alcance (forças eletrostáticas de repulsão)
2- FASE 3: Fixação
 Após a aderência bacteriana inicial, estabelece-se uma firme ancoragem entre bactéria e superfície através de interações específicas, tais como:
- Ligações covalentes
- Ligações iônicas
- Pontes de hidrogênio
Em uma superfície rugosa, as bactérias estão protegidas contra forças de cisalhamento, fazendo com que a mudança de uma ligação reversível para irreversível ocorra com maior facilidade e frequência
Sucessão microbiana:
· Os chamados colonizadores pioneiros são geralmente substituídos por outras”espécies bacterianas após alteração do habitat
· Esse processo, denominado sucessão microbiana, pode ocorrer através de duascmaneiras:
1- Sucessão autogênica: a sequência de espécies se modifica porque as espécies residentes alteram o ambiente ao redor de tal maneira que são substituídas por espécies mais favoráveis ao habitat modificado
2- Sucessão alogênica: um tipo de comunidade é substituído por outro porque o habitat está alterado por fatores não microbianos, tais como mudanças nas propriedades físico-químicas na região ou mudanças no hospedeiro (fármacos, higiene oral, restaurações, extrações)
Alguns fatores podem limitar a sucessão ou colonização
O principal deles é a limitação de espaço, associado à competição entre espécies bacterianas e exclusão de algumas
Além disso, tem-se a resistência do meio ambiente causada por restrições físicas, químicas ou mecânicas
Peridontopatogenicos: 
Dessa maneira, definiu-se:
• Os colonizadores precoces eram independentes dos complexos definidos (Actinomyces naeslundii, A. viscosus) ou membros do complexo amarelo ou roxo
• Os microorganismos considerados colonizadores secundários fizeram parte do complexo verde, laranja ou vermelho
• Os complexos verde e laranja incluem espécies reconhecidas como patógenos de infecções periodontais e não periodontais
• O complexo vermelho é de particular interesse periodontal, pois está associado ao sangramento à sondagem, um importante parâmetro das doenças periodontais destrutivas
• A existência de complexos de espécies na placa demonstra a interdependência bacteriana no ambiente do biofilme
Composição da placa dentobacteriana:
· Água - 80%
· Sólidos - 20%: - Bactérias, - Matriz intercelular
· 2 x 1011 bactérias/g placa
· Mais de 500 espécies bacterianas
· Microorganismos não bacterianos ( Mycoplasma, Leveduras, Protozoários,Vírus)
Matriz intercelular:
· Possui componentes orgânicos e inorgânicos oriundos de: - Saliva, Fluido gengival, Componentes bacterianos, Fontes externas 
• Componentes orgânicos: - Polissacarídeos – Proteínas – Glicoproteínas – Lipídeos • Dextrana (origem bacteriana) • Albumina (fluido gengival) • Fragmentos de células bacterianas • Fragmentos de produtos do hospedeiro • Restos de alimentos
• Componentes inorgânicos: - Cálcio e Fósforo (principais)
 - Outros: Sódio, potássio, flúor
Tipos de placa dentobacteriana:
Placa Supragengival
Placa Subgengival
Desenvolvimento da placa supragengival:
· 0-4horas: - Formação da película adquirida
- Depósito inicial de microorganismos (S. sanguis e S. mitior)
· 4horas: - Película recobre áreas de retenção (colo, fissuras)
- Fase cocóide
- Bactérias iniciais: S. sanguis, S. mitis, S.mutans e Actinomyces sp.
· 8-12horas: - Pequenos grupos de microorganismos recobrem o dente
- Monocamadas bacterianas (divisão bacteriana)
- Poucas áreas com camadas múltiplas sobre o dente (produção matriz intermicrobiana)
· 24horas: - Depósitos de espessuras diversas
- Microcolônias de G+ com leucócitos aderidos (do SG)
- A. naeslundii, A. viscosus
· 48horas: - Incorporação de filamentos perpendiculares
- Formação em “espiga de milho”
· 9 dias: - Crescimento da placa
- Diminuição da oferta de oxigênio
- Bactérias microaerófilas e anaeróbias
· 3 semanas: - Placa madura
Desenvolvimento do cálculo subgengival:
· Influência do meio ambiente na colonização seletiva: Limitação nutricional, Aporte de oxigênio, pH, Temperatura do sulco gengival.
· Condições favoráveis para formação:
As bactérias estão menos sujeitas à ação de limpeza das estruturas orais e métodos de higiene oral na área subgengival
Melhores condições de anaerobiose
Produção de substâncias do ciclo metabólico por bactérias supragengivais necessárias ao desenvolvimento de bactérias subgengivais
· Características principais:
 Normalmente disposta em finas camadas
 É mais crítica (periodontopatogênica) do que a placa supragengival
 Em sulcos gengivais rasos, pode ser desorganizada pelo uso do fio dental
 É desorganizada por raspagem radicular em bolsas periodontais ou sulcos profundos
Estruturada placa subgengival: 
1- Placa Aderida: Associada ao dente
 Composta predominantemente por cocos e bacilos G+
 S. mitis, S. sanguis, A. viscosus, A. naeslundii, Eubacterium sp.
 Condições nutricionais limitadas e de anaerobiose estrita
 Relativamente estáveis na placa subgengival
 Associada à deposição de cálculo subgengival e cárie radicular
2- Placa Não Aderida: Fronteira de placa apical
Bacilos e cocos G-, filamentosos, flagelados, espiroquetas, células do hospedeiro
 Dominância de bacilos móveis G-
 P. gingivalis, T. denticola
 Área bioativa mais importante
Fluxo de fluído gengival inflamatório
 Indução e aceleração da inflamação causada pelos periodontopatógenos
3- Placa Associada ao Epitélio: Fracamente aderida ao epitélio 
Consiste em bacilos móveis G-
 Prevotella intermedia
 Especialmente envolvida na invasão bacteriana do tecido conjuntivo
4- Zona Livre de Placa: Existe uma zona livre de placa entre a borda apical da placa em migração e a inserção epitelial
 Entretanto, estudos mais atuais demonstraram a presença de pequenas agregações bacterianas (ilhas) contendo P. gingivalis, T. denticola e A. viscosus
 O limite apical da placa subgengival se conecta com algumas ilhas bacterianas dentro da zona livre de placa
Cálculo dental: 
Mineralização:
A mineralização da placa varia amplamente entre os indivíduos e no mesmo indivíduo 
Com base nessas diferenças, os indivíduos podem ser classificados como pesados (grandes), moderados ou leves formadores de cálculo ou como não formadores
 A placa supragengival torna-se mineralizada a partir de componentes da saliva, enquanto que a placa subgengival mineraliza-se a partir de componentes do exsudato inflamatório da bolsa periodontal
O cálculo subgengival representa, portanto, um produto secundário da infecção e não a causa principal da periodontite
Cálculos recém-formados ou antigos consistem em 4 formas diferentes de cristais
de fosfato de cálcio:
1. Bruxita - CaH (PO4) x 2 H2O
2. Fosfato octacálcio - Ca4H (PO4)3x OH
3. Hidroxiapatita - Ca5(PO4)3x OH
4. Fosfato de cálcio - β-Ca3(PO4)2
O mineral predominante é o fosfato de cálcio
Composição e Estrutura
Sais inorgânicos (70-80%): Cálcio (40%) Fosfato (20%), Outros: Magnésio, sódio, carbonatos e fluoretos
• Matriz orgânica: Proteínas, carboidratos, lipídios
Mecanismo de Aderência
Imbricamento mecânico
 Ligações químicas entre cristais do cálculo aos cristais da superfície dentária
 Formação de uma película orgânica entre o dente e o cálculo - a película sob a placa bacteriana também pode se tornar calcificada, o que resulta em íntimo contato com o esmalte, cemento ou dentina
Classificação e Características Cálculo supragengival:
· Constituído de acúmulos calcificados ou em processo de calcificação localizados ao longo da margem gengival
· Pode apresentar coloração branco-amarelada ou branco-acastanhada, ou mesmo de cor marrom devido às pigmentações alimentares e ao fumo
· Mais frequentemente encontrado próximo à saída dos ductos excretores das glândulas salivares maiores: face lingual dos dentes ântero-inferiores (submandibular) e face vestibular dos 1 os molares superiores (parótida)
· Formado em camadas, resultando em uma grande heterogeneidade de uma camada para outra quanto ao conteúdo mineral
· Abriga continuamente a placa bacteriana viável
Classificação e Características Cálculo subgengival: 
· Definido como acúmulo calcificado de coloração marrom a negra aderido à superfície radicular
· Mais frequentemente encontrado nas áreas proximais e linguais
· Detectável através da sensibilidade tátil durante o procedimento de sondagem, já que não é visível a olho nú
· Ocasionalmente observado em tomadas radiográficas quando volumosos; pequenos depósitos ou depósitos residuais existentes após a instrumentação da superfície radicular raramente são identificados em radiografias
· Mais homogêneo em comparação ao cálculo supragengival, visto que é formado por camadas com densidade igualmente alta de minerais
· Semelhante ao cálculo supragengival, funciona como meio ideal para aderência bacteriana
Cálculo na Etiologia da Doença Periodontal
· Apesar de fortes associações entre os depósitos de cálculo e a DP terem sido demonstrados em experimentos e estudos epidemiológicos é sabido que o cálculo está sempre coberto por uma camada viável de placa bacteriana não-mineralizada
· Dessa maneira, não seria o cálculo o responsável pela doença instalada, mas sim a placa bacteriana que permanece em sua superfície 
· A atuação do cálculo dá-se de maneira a ser um fator irritante local e abrigar continuamente placa bacteriana viável.