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Microbiologia oral: aspectos microbiológicos da cárie dental, da doença periodontal e infecções endodônticas Profª Drª Fabiane Cristina dos Santos Março/2019 1 Referências • SANARANAYAKE, L.P.; LAKSHMAN, P. Fundamentos da microbiologia e imunologia na odontologia. 4a Ed. Editora Elsevier. Rio de Janeiro, 2012. • KRIGER, L.; MOYSÉS, S.J., MOYSÉS, S.T., SPOLIDORIO, D.M.P; DUQUE, C. Microbiologia e Imunologia geral e Odontológica. Editora Artes Médicas. São Paulo, 2013. • SIQUEIRA JÚNIOR, J. F.; LOPES, H. P. Endodontia: biologia e técnica. Rio de Janeiro: Medsi, 1999. 2 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental • Infecção endógena • Desmineralização do esmalte • Microrganismos biofilme ASPECTOS MICROBIOLÓGICOS DA CÁRIE A cárie dentária é uma infecção endógena, crônica, causada pela microbiota oral residente. A lesão de cárie é resultado da desmineralização do esmalte — e posteriormente da dentina — por ácidos produzidos por microrganismos do biofilme durante o metabolismo dos carboidratos da dieta. Entretanto, o processo inicial de desmineralização do esmalte normalmente é seguido pela remineralização, e a cavitação ocorre quando os períodos de desmineralização são maiores que os períodos de remineralização. Quando se perde a camada superficial de esmalte, a infecção invariavelmente progride para a dentina, levando inicialmente à inflamação da polpa e posteriormente à necrose. A cárie dentária é uma das doenças humanas mais comuns e afeta a maioria dos indivíduos. Embora a cárie ocorra em países em desenvolvimento, o número de lesões tem aumentado muito recentemente nessas regiões devido à disponibilidade imediata e barata de carboidratos fermentáveis. Por outro lado, ocorreu queda global na prevalência da cárie em países desenvolvidos devido à conscientização crescente sobre fontes de alimentos cariogênicos, à melhora geral da higiene oral e aos sistemas de prestação de cuidados odontológicos. 3 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental 1.1) Classificação Classificação A cárie dentária pode ser classificada em relação ao sítio da lesão em: • cárie de cicatrícula ou fissura (observada em molares, pré-molares e na face palatina dos incisivos superiores) • cárie de superfície lisa (observada principalmente na superfície proximal dos dentes, logo abaixo do ponto de contato) • cárie de superfície radicular (observada no cemento ou na dentina quando a raiz está exposta ao ambiente oral) • cárie recorrente ou secundária (associada à restauração existente) 4 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental 1.2) Fatores etiológicos envolvidos • Fatores do hospedeiro Estrutura do dente Tanto a estrutura do esmalte quanto a estrutura da dentina na cárie radicular são importantes: algumas áreas do mesmo dente são muito mais suscetíveis ao ataque de cárie do que outras, possivelmente pelas diferenças no conteúdo mineral (especialmente flúor). Fluxo salivar e composição da saliva A ação de lavagem mecânica da saliva é um mecanismo muito eficiente na remoção de debris alimentares e micro-organismos orais não aderidos. A saliva possui eficiente capacidade tamponante que tende a neutralizar os ácidos produzidos pelas bactérias do biofilme na superfície dos dentes e é supersaturada com íons cálcio e fósforo , importantes na remineralização das lesões de mancha branca. A saliva também atua como veículo de distribuição de flúor. 5 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental 1.2) Fatores etiológicos envolvidos • Dieta • Alimentos cariogênicos Dieta: o açúcar mais cariogenico é a sacarose que é altamente solúvel e se difunde facilmente no biofilme dentário, servindo de substrato para a produção de polissacarídeos (como glicanos) e ácidos extracelulares. A viscosidade e a concentração da sacarose consumida também são relevantes, pois ambos os fatores influenciam o tempo em que o açúcar é mantido em contato próximo com o esmalte. Outros carboidratos diferentes da sacarose, por exemplo, a glicose e a frutose, também são cariogênicos, mas em proporção menor que a sacarose. Os carboidratos polióis, chamados de “açúcares álcoois” (p. ex., xilitol), apresentam baixa cariogenicidade e são usados como substitutos do açúcar em produtos como gomas de mascar e alimentos infantis. 6 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental 1.2) Fatores etiológicos envolvidos • Dieta • Xilitol - anticariogenico MUSSATTO, S. I., ROBERTO, I. C. Xilitol: Edulcorante com efeitos benéficos para a saúde humana. Brazilian Journal of Pharmaceutical Sciences. vol. 38, n. 4, out./dez., 2002 Dieta: o açúcar mais cariogenico é a sacarose que é altamente solúvel e se difunde facilmente no biofilme dentário, servindo de substrato para a produção de polissacarídeos (como glicanos) e ácidos extracelulares. A viscosidade e a concentração da sacarose consumida também são relevantes, pois ambos os fatores influenciam o tempo em que o açúcar é mantido em contato próximo com o esmalte. Outros carboidratos diferentes da sacarose, por exemplo, a glicose e a frutose, também são cariogênicos, mas em proporção menor que a sacarose. Os carboidratos polióis, chamados de “açúcares álcoois” (p. ex., xilitol), apresentam baixa cariogenicidade e são usados como substitutos do açúcar em produtos como gomas de mascar e alimentos infantis. 7 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental 1.2) Fatores etiológicos envolvidos • Biofilme dental O inicio da colonização se dá por uma bactéria proveniente da saliva que se adere a essa película. Estruturas ancoram os receptores que os unem firmemente através de ligações hidrofóbicas, eletrostáticas, iônicas e forças de Van der Waals. Quando o biofilme está maduro as baterias se congregam, processo que contribui para o desenvolvimento de organismos aeróbios facultativos e anaeróbios.. Durante o estagio mais avançado de formação da placa dental também ocorre a síntese de polímeros extracelulares da matriz. Lacunas e espaços são cercados por toda espessura do biofilme, pela matriz extracelular com o objetivo de facilitar a passagem de nutrientes. O biofilme atua como uma importante membrana seletiva para a passagem de nutrientes e de agentes antimicrobianos, enzimas extracelulares e agentes nocivos. As propriedades do biofilme são: a) Arquitetura com aberturas: presença de canais e lacunas b) Proteção ao hospedeiro: polímeros da matriz extracelular c) Resistência a antimicrobianos: aumento da resistência a agentes antimicrobianos e a clorexidina d) Neutralização de inibidores: produção bacteriana de betalactamases para a proteção de bactérias vizinhas e) Transferência gênica: resistência a atimicrobianos f) Nova expressão gênica: síntese de novas proteínas g) Coodernação de resposta gênica: produção célula a célula h) Heterogeneicidade espacial e circundante: controle do gradiente e concentração 8 de oxigênio e pH. i) Noção de espaço do habitat: ambiente para anaeróbios obrigatórios e aeróbios j) Sinergismo patogênico: aumento da virulência e resistência ao estresse. k) Metabolismo eficiente: catabolismo de macromoléculas Na cavidade oral as superfícies dentais são recobertas por depósitos microbianos, com espessura determinada de acordo com sua localização. Os microrganismos precisam aderir-se firmemente a uma superfície porque se não serão levados pelo fluxo salivar e deglutidos, dessa forma a maioria dos microrganismos são encontrados em áreas de estagnação (MARSH e NYVAD, 2003). O biofilme dental assim formado é composto por um grupo heterogêneo de microrganismos nos diferentes sítios e tende a se estabilizar com o passar do tempo. Essa homeostase bacteriana resulta de um processo dinâmico nas interações microbianas (MARSH, 1989) e a atividade metabólica causa flutuações de pH até mesmo em condições de repouso. Tais flutuações de pH causam alterações no fluído do biofilme ou placa dental, resultando em um distúrbio no equilíbrio na interface dente e placa, levando a intermitente perda eganho de minerais na superfície dental (MANJI et al., 1991). O processo de desmineralização dental só ocorre na presença de microrganismos. Muitas bactérias do biofilme utilizam açúcares presentes na dieta (sacarose, glicose, frutose e lactose) para seu metabolismo energético. O amido (polissacarídeo da glicose) pode ser utilizado após a degradação em carboidratos de baixo peso molecular (por ex. maltose) pela amilase salivar e bacteriana. O biofilme cresce rapidamente. Os carboidratos são fermentados de modo direto, mas, na presença de grandes quantidades, são armazenados na forma de polissacarídeos intra (PIC) e extracelulares (PEC). A fermentação de carboidratos no metabolismo anaeróbio das bactérias resulta na produção de ácidos, principalmente o ácido láctico. O aumento na concentração do íon hidrogênio (pH ácido) causa subsaturação do cálcio e do fosfato na fase fluida ao redor do dente, ocasionando o processo de desmineralização dos tecidos dentais. Este pH é um dos responsáveis pela instalação no biofilme dental de uma comunidade microbiana acidúrica e acidogênica. O pH próximo da neutralidade encontrado em biofilmes na ausência de carboidratos significa um período de repouso onde há saturação de cálcio e fosfato. Se os ataques ácidos forem muito freqüentes ou tiverem longa duração em relação aos períodos de pH neutro, o resultado final será uma lesão cariosa. O equilíbrio destes é determinado por diversos fatores como o conteúdo nos alimentos de indutores ou protetores contra a cárie; padrão de ingestão de alimentos; a composição da saliva; a suscetibilidade da superfície dental e a concentração de flúor no ambiente do biofilme dental (JOHANSSON e BIRKHED, 1995). 8 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental 1.3) Microrganismos Estreptococus do grupo mutans (EGM) • Acidogênicos • Acidúricos • Formam polissacarídeos extracelulares • S. mutans, S. sobrinus • Fermenta variedade de carboidratos Estreptococos do grupo mutans (EGM) São cocos Gram positivos, anaeróbios facultativos, microaerófilos, acidogênicos e acidúricos, e capazes de formar polissacarídeos extracelulares. Existem sete espécies descritas nesse grupo: S. mutans, S. sobrinus, S. cricetus, S. rattus, S. ferus, S. macacae, S. downei. Dessas espécies somente S. mutans e S. sobrinus apresentam potencial cariogenico em humanos, os outros são encontrados em animais. Diversas características contribuem para que os microrganismos desse grupo sejam altamente cariogenicos: Capacidade de colonizar a superfície dentária; Produzir polissacarídeo extracelular do tipo glicana a partir da sacarose, contribuindo para a formação do biofilme; Capacidade acidogenica – produção de ácido (lático) que contribui para a desmineralização; Capacidade acidúrica – sobrevive em pH ácido; Acúmulo de polissacarídeos intracelulares de glicose do tipo amilopectina a partir de carboidratos da dieta do hospedeiro. Esses polímeros são metabolizados quando os açúcares exógenos estão esgotados, resultando na formação de ácido lático; Fermentadores de grande quantidade de carboidratos, incluindo manitol e sorbitol. 9 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental 1.3) Microrganismos Streptococcus mutans Glicosiltransferase Glucana (PEC) Frutosiltransferase Levana Invertase Sacarose Glicose Frutose ↑ propriedade cariogênica do biofilme Para a formação da placa bacteriana pelo Streptococcus mutans a partir de sacarose, pelo menos 3 enzimas estão envolvidas: (i) uma das enzimas, denominada invertase (sacarase), separa os dois açúcares menores (glicose e frutose) que formam a sacarose e (ii) uma segunda enzima (glicosiltransferase) ataca a sacarose liberando a frutose para ser utilizada como nutriente e com a parte restante (glicose) forma uma grande molécula (polímero) denominada glucana (dextrana), a qual é insolúvel em água. Ainda, (iii) uma terceira enzima – frutosiltransferase – atua sobre a sacarose de modo parecido, liberando glicose e polimerizando frutose, dando origem a um polissacarídeo solúvel em água denominado levan (levana). É através da glucana que ocorre a aderência ao esmalte dental e como o processo continua, mais bactérias vão se juntando, aumentando a quantidade de polissacarídeo externo e levando ao acúmulo de mais material particulado (novas células, partículas alimentares, etc..., dando origem à placa bacteriana PECs insolúveis: aumenta propriedades cariogenicas do biofilme Adesão e acúmulo bacteriano nos biofilmes; Aumenta porosidade do biofilme; Aumenta difusão de ácidos em direção á superfície de esmalte; Desmineralização dentária; Aumenta espécies acidúricas e acidogências. 10 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental 1.3) Microrganismos Streptococcus mutans ACIDOGENICIDADE ACIDURICIDADE Flexibilidade fisiológica Bombeia prótons H+ para citoplasma Sobrevive sob fartura e escassez de nutrientes Gera compostos alcalinizantes intra e extracelular Acidogenicidade – produz ácidos Metabolismo e transporte açúcares para o citoplasma. Sobrevivem sob fartura e escassez de nutrientes. Possui velocidade na produção de ácidos em ambientes ácidos é maior que outros estreptococos Biofilme formado sob frequente exposição a sacarose possui diferentes genótipos de S. mutans, os quais não são encontrados quando o biofilme é formado sob condições não cariogênicas. Genótipos encontrados quando o biofilme é formado na presença de sacarose são mais ácido-tolerantes do que os encontrados em condições não cariogênicas. Aciduricidade – sobrevive em ambiente ácido 11 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental 1.3) Microrganismos Lactobacillus • Acidogênica • Acidúrica • Homofermentativas • L. casei, L. salivarus, L. acidophilus • Heterofermentativa • L. brevis, L. fermentum • NÃO FORMA POLISSACARÍDEO EXTRACELULAR (PEC) As bactérias do gênero Lactobacillus compreendem um grupo de organismos que tem um papel mais importante na progressão do que na instalação da cárie dental. Foi o primeiro grupo de bactérias declarado como fator etiológico da cárie, entretanto, com o conhecimento da composição do biofilme, observou-se que os Lactobacillus constituíam uma pequena fração do mesmo. São bastonetes Gram positivos, anaeróbios facultativos e às vezes microaerófilos. Uma característica importante é a sua capacidade acidogênica (produzir ácido) e acidúrica (sobreviver no meio ácido) e sua capacidade de realizar tanto o metabolismo oxidativo como fermentativo. As espécies L. casei, L. acidophilus, L. plantarum, L. salivarius, são homofermentativas, produzem ácido lático. L. fermentum, L. brevis, L. buchneri e L. cellobiosus são heterofermentativos, produzem vários ácidos orgânicos (ácido acético, ácido lático) além do etanol e dióxido de carbono. Em relação à cárie de superfície lisa de esmalte ou superfície radicular, esse microrganismo parece não desempenhar papel preponderante como agente etiológico do início da lesão de cárie. Por não serem capazes de formar polissacarídeos extracelulares, não se aderem a superfícies lisas, necessitando de sítios retentivos para a sua colonização (sulcos, fissuras e regiões interproximais). Os lactobacilos parecem ser invasores secundários em algumas lesões de cárie, devendo contribuir para a progressão destas graças as suas caraterísticas acidogênicas e estão associados ao desenvolvimento da cárie dentária sob circunstâncias específicas, como o consumo frequente e alto de sacarose. 12 Com o desenvolvimento e o emprego de métodos quantitativos e de meios de cultura seletivos em estudo bacteriológicos do biofilme, foi demonstrado que os lactobacilos eram mais uma conseqüência do que causa de iniciação da cárie 12 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental 1.4) Microrganismos envolvidos nos diferentes tipos de cárie • Cicatrícula ou fissura • S.sanguis // S. mutans e lactobacilos • Superfície lisa • S. mutans e S. salivarus • Superfície radicular • S. mutans, L. acidophilus e Actynomyces israelli Microrganismosenvolvidos nos diferentes tipos de cárie Cárie de cicatrícula ou fissura: Tem sido observado que cocos são as formas predominantes nestas lesões. Inicialmente o S. sanguis predomina, com o envelhecimento do biofilme aumentam o número de S. mutans e lactobacilos. Cárie de superfície lisa: os encontrados com maior freqüência são o Streptococcus mutans e S. salivarius. Cárie de superfície radicular: A cárie de raiz é uma lesão mole e progressiva da superfície radicular que envolve biofilme e invasão microbiana. Streptococcus mutans, Lactobacillus acidophilus e Actynomyces israelli tem sido considerados agentes primários de cáries de superfície radicular em humanos. Cárie de dentina: observa-se material necrótico e colonização de bactérias acidogênica e acidúricas Gram positivas. Na área profunda da lesão há predomínio de bastonetes Gram positivos, tais como: Lactobacillus, Eubacterium, Propionibacterium observando-se um menor número de S. mutans e bactérias Gram negativas. 13 2) Aspectos microbiológicos da doença periodontal • Infecto-inflamatória • Tecidos de suporte A doença periodontal é uma doença infecto-inflamatória que acomete os tecidos de suporte (gengiva) e sustentação (cemento, ligamento periodontal e osso) dos dentes. Caracteriza-se pela perda de inserção do ligamento periodontal e destruição dos tecidos ósseo adjacente. A evolução deste processo leva à perda dos dentes, pois o comprometimento e a destruição, pela ação bacteriana, acúmulo de tártaro e inflamação destas estruturas colaboram para a formação de bolsas periodontais que levam à mobilidade dentária. Assim como a cárie, a periodontite também é uma doença multifatorial que precisa de uma microbiota específica e uma má higiene oral. As principais bactérias da doença periodontal são Prevotella intermédia, Tannerella forsythia, Treponema denticola, Porphyromonas gingivalis. Essas bactérias em desequilíbrio com a microbiota da gengiva sinalizam inflamação para o sistema imune inato (neutrófilos e o sistema complemento). Com a não remoção dessas bactérias, elas continuam danificando o tecido e o sistema imune adaptativo (linfócitos) é recrutado para tentar combater a invasão bacteriana. Esses patógenos produzem enzimas que danificam as estruturas de sustentação do dente (ligamento periodontal, cimento, osso alveolar), o que pode levar a perda dentária. Inicialmente, ocorre a gengivite que é apenas uma inflamação da gengiva, que pode ser revertida. Alguns indivíduos progridem para um quadro de periodontite que é quando ocorre a perda das estruturas de sustentação do dente. A periodontite é uma doença crônica que precisa de acompanhamento odontológico, caso contrário ela pode levar a perda do elemento dentário. 14 14 2) Aspectos microbiológicos da doença periodontal Gengivite Periodontite Cronica - Progressão lenta; Acúmulo do biofilme dental e cálculo; Início pode ser precoce na adolescência, geralmente diagnosticada na fase adulta Progressão: - Doenças sistêmicas Fatores locais predisponentes Fatores ambientais Agressiva -Grande perda de inserção periodontal em curto período; Reabsorção óssea é 3 a 4x Mais rápida; A intensidade da destruição pode não ser associada a uma grande quantidade de biofilme dental Todos os indivíduos desenvolvem gengivite associada ao acúmulo de biofilme. A transição da gengivite para a periodontite não pode ser explicada apenas por alterações locais que resultem na alteração da composição microbiana. Resposta alterada aos moos do biofilme; Deficiências nos sistemas de defesa 15 2) Aspectos microbiológicos da doença periodontal • Biofilme dentário específico Bactérias do biofilme subgengival + bactérias periodontogênicas Bactérias anaeróbias ↑ Fluxo gengival Bactérias proteolíticas Prevotella intermedia e Porphyromonas gengivalis Doença periodontal pode ser considerada uma infecção polimicrobiana: especies microbianas estão mais frequentementes associadas com processos destrutivos – espécies essenciais. O acúmulo excessivo de biofilme é seguido de alterações no ambiente local que abalam ainda mais o equilíbrio da microbiota. As bactérias aerobias vão consumir o O2 e favorecer o crescimento de bactérias anaeróbias. A resposta inflamatória devido ao acumulo de biofilme é o aumento do fluxo do fluido gengival que contêm proteínas que melhoram a adesividade do epitélio, entretanto essas proteínas favorecem microrganismos proteoliticos, que agem destruindo os tecidos Bactérias anaeróbias estritas e proteolíticas encontram nas bolsas periodontais profundas um ambiente propício para colonização. Com o fluxo constante de fluido gengival de dentro para fora do sulco, a saliva não tem acesso ao ambiente subgengival, e assim a microbiota subgengival depende dos nutrientes encontrados no fluido ou de compostos produzidos por outros moos ali presentes. Fluido gengival: no sulco gengival contem um fluido que exsuda dentro do sulco. Esse fluido possui ação mecânica, química e celular (presença de citocinas que agem na defesa). Tem funções de lavar o sulco (neutrófilos), contêm proteínas que melhoram a adesividade do epitélio, propriedades antimicrobianas e iniciam a atividade de 16 anticorpos na defesa da gengiva. É a primeira linha de defesa da gengiva! Exsudato inflamatório: aumenta a permeabilidade vascular, gengivite As doenças periodontais afetam o homem muito antes da doença cárie, sendo diagnosticada em ossadas de homens das cavernas e em múmias egípcias. Isso ocorre porque as bactérias causadoras de doenças periodontais não necessitam do consumo da sacarose, como a doenças cárie. Por isso mesmo antes do consumo da sacarose ser comum, a doença periodontal já existia. Com isso podemos diferenciar as características da doença cárie e da doença periodontal 16 2) Aspectos microbiológicos da doença periodontal 2.1) Agentes etiológicos da doença periodontal ➢ Aggregatibacter actinomycetemcomitans – periodontite agressiva Colonizadores iniciais – favorecem condições para a implantação para as do complexo laranja que criam ambiente favorável para a implementação das do complexo vermelho 17 2) Aspectos microbiológicos da doença periodontal 2.1) Agentes etiológicos da doença periodontal P. gingivalis T. forsythia T. denticola A. actinomycetemcomitans P. gingivalis e T. forsythia Bacilos Gram-negavitos Anaeróbios Imóveis Intensamente proteolíticos Requerem fatores do sangue para crescimento. T. denticola Organismo dominante do biofilme subgengival; Espiralado; Móvel por flagelos internos; Anaeróbio estrito e proteolítico; Crescimento lento, requerendo vários fatores Aggregatibacter Bacilo Gram-negativo; Anaeróbio facultativo; 18 Capnofílico (requer CO2 para seu desenvolvimento); Crescimento lento; Embora seja capaz de utilizar carboidratos como glicose, não consegue competir efetivamente por essa fonte com os demais moos do biofilme. 18 2) Aspectos microbiológicos da doença periodontal 2.2) Fatores de virulência • Coagregação heterotípica P. gingivalis P. gingivalis Fusobacterium nucleatum C. HOLT, S.; KESAVALU, L.; WALKER, S.; GENCO, C. (1999). Virulence factors of Porphyromonas gingivalis. Periodontology 2000. 20. 168-238 Porphyromonas gingivalis: Lipopolissacarídeos, proteinases (proporcionam adesão aos tecidos do hospedeiro, contribuindo na expressão dos fatores de virulência), coagregação heterotípica (Ex: A. naeslundii, S. mitis, S. gordonii)- ajuda manter o biofilme periodontal; e invasão em células epiteliais orais (provocando desregulação da sinalização celular). Tannerella forsythia: Lipopolissacarídeos, diversas peptidases e podem induzir apoptose nas células do hospedeiro. Treponema denticola: É a única bactéria flagelada neste grupo e isso lhe confere a capacidade de mobilidade, também produz Lipopolissacarídeos, possui diversas peptidases e são capazes de induzir as células do hospedeiro a fazerem apoptose. P. gingivalis, T. forsythia e T. denticola podem fazer parte do biofilmepela capacidade de agregação a outros moos, como Streptococcus e F. nucleatum. Adesão às células do epitélio interno do sulco gengival/bolsa periodontal. P gingivalis: fimbrias – além de agregar com outros mos (Fusobacterium nucleatum), adesão às céls epiteliais e aos componentes da matriz extracelular 19 2) Aspectos microbiológicos da doença periodontal 2.2) Fatores de virulência • Internalização em células não fagocíticas BRIAN R. DORN, WILLIAM A. DUNN, JR., and ANN PROGULSKE-FOX. Invasion of Human Coronary Artery Cells by Periodontal Pathogens. Infection and Immunity 67(11):5792-8, 1999. P. gingivalis podem ser detectados no citoplasma de céls epiteliais e fibroblastos, que constituem um nicho apropriado para escapar das defesas do hospedeiro, desregula a sinalização celular Fator importante que leva à manutenção dos patógenos nos tecidos periodontais, mesmo após o tratamento mecânico periodontal. A doença cardíaca é a patologia sistêmica mais comum em pacientes com doença periodontal (34). A aterosclerose, como a doença periodontal, é mediada pelo processo inflamatório. A inflamação grave das artérias coronárias pode até levar ao infarto agudo do miocárdio (IM). As bactérias podem ter um papel nesse processo por meio de citocinas que estimulam cronicamente, como a interleucina-1, o fator de necrose tumoral alfa e / ou a proteína C-reativa (PCR), um reagente de fase aguda. P. gingivalis: internalizada induz a um fenótipo, o que prolonga a sua permanência no interior das células; A. actinomycetemcomitans: induz a formação de prolongamentos de actina e tubulina, sendo capaz de invadir as células vizinhas sem sair do ambiente intracelular; T. denticola: capaz de invadir o tecido conjuntivo, sobrevivendo na intimidade dos tecidos periodontais 20 As bactérias invasivas desenvolvem diversos mecanismos para penetrarem nos tecidos. De uma forma geral, inicialmente estas bactérias aderem à membrana das células epiteliais e induzem alterações bioquímicas e estruturais que facilitam a invasão. Os eventos de sinalização do hospedeiro que precedem a invasão bacteriana envolvem o influxo intracelular de cálcio, fosforilação e síntese proteica, e resultam na reorganização do citoesqueleto para acomodar invaginações da membrana, que permitem a entrada de bactérias para o interior das células 20 2) Aspectos microbiológicos da doença periodontal 2.2) Fatores de virulência • Proteases Degradação colágeno Degradação fibrinogênio Liberação de interleucinas • Lipopolissacarídeos • Desencadeia resposta inflamatória Importantes, pois degradam proteínas estruturais, como colágeno, ou relacionadas à defesa, como proteínas do sistema complemento e anticorpos A protease de cistea PrtH possui uma dobra prevista semelhante a caspase e destaca as culas aderentes do substrato e estimula a express de IL-8. Os níveis de PrtH estão correlacionados com a perda de inserção periodontal. Uma segunda protease, a karilisina, está estruturalmente relacionada às metaloproteases de matriz humana. A enzima pode contribuir para a virulência de T. forthythia pela eliminação do fator de necrose tumoral α (TNFα) totalmente ativo e solúvel da superfície dos macrófagos, inibição de todas as vias do sistema complemento e degradação do peptídeo antimicrobiano LL-37, um componente do imunidade inata essencial para a homeostase do periodonto. A terceira protease é a mirolase, uma serina protease dependente de cálcio com um mecanismo único de ativação que pode contribuir para a virulência de T. forsythia por hidrólise de fibrinogênio humano, hemoglobina e LL- 37. LPSs constituintes das membranas externas da parede celular de bactérias Gram- negativas são reconhecidos, podendo levar a liberação de mediadores inflamatórios, à atração de neutrófilos e macrófagos e à produção de metaloproteínas e produtos oxigênio-reativos, resultando em destruição tecidual. Lipideo A – porção lipídica, está no topo da membrana externa. O Lípido A é responsável pelos sintomas associados a infecções por bactérias gram-negativas, tais como febre, dilatação dos vasos sanguíneos, choque e coagulação sanguínea. Essa característica é associada a composição do lipidio A, a qual não apresenta a estrutura clássica do lipideo (glicerol + ac graxo) e 21 sim ác graxos ligados a porção amina de glicosamina fosfato 21 2) Aspectos microbiológicos da doença periodontal 2.2) Fatores de virulência ➢ Aggregatibacter actinomycetemcomitans – periodontite agressiva • Leucotoxina – Lise de leucócitos • Toxina distensora citoletal - Bloqueio do ciclo celular Indução da apoptose Imunorreguladora X Aggregatibacter actinomycetemcomitans A leucotoxina pertence a uma família de toxinas bacterianas formadoras de poros (Ezzo & Cutler, 2003; O’Brien- Simpson, 2004). Esta diminui o potencial bactericida de macrófagos e neutrófilos e induz a desgranulação dos últimos nos locais de inflamação, com consequente libertação de uma grande variedade de proteínases: metaloproteínases da matriz (MMPs), elastase, catepsina G e proteínase 3, que promovem a degradação do tecido conjuntivo Toxina distensora citoletal – citotoxina termolábel produzida por várias espécies de gram negativa patogenas (e coli, campylobacter, salmonella) entre os periodontopatogenos, o aggregatibater é o unico a produzir essa toxina que pode ser uma importante fator de virulencia na patogenese da bacteria. Atua em diferentes células eucariontes (céls epiteliais gengivais, fibroblastos gengivais, periodontais, linfocitos T, macrofagos e monocitos), causando distensão do citoplasma e bloqueio do ciclo celular, induzindo a morte programada (apoptose). Também possui ação imunorreguladora inibe a proliferação de linfocitos e fibroblastos, estimula a produção de citocinas por células mononucleares de sangue periférico de humanos, aumentando a produção de citocinas pro-inflamatorias como interleucinas e interferon gama. Capaz de inibir a fagocitose por macrofagos. 22 3) Aspectos microbiológicos das Infecções endodônticas Esmalte Dentina Polpa Canal radicular Cemento Em condições normais, as camadas de esmalte e cemento estão intactas, a polpa e o canal radicular protegidos da invasão. Entretanto, a perda destas estruturas por cáries, trincas ou trauma abre um caminho para penetração das bactérias através dos túbulos dentinários, podendo invadir o espaço do canal radicular. Na fase inicial de uma infecção no canal radicular, o número de espécies microbianas normalmente é pequeno. Se a via de invasão for por meio de cárie, as bactérias da lesão cariogênica são as primeiras a invadirem a polpa. Nos casos onde não há comunicação aparente com a cavidade oral, as bactérias penetram através dos túbulos dentinários, como pode ocorrer nos casos de trauma sem exposição pulpar. Apesar da cavidade oral abrigar uma variada, abundante e complexa comunidade bacteriana, o tecido pulpar normalmente é protegido da infecção pela presença dos tecidos mineralizados coronários - esmalte e dentina e radiculares representados pela dentina e pelo cemento. Uma vez que estas barreiras tenham sido comprometidas, principalmente pelo processo da cárie, cria-se uma via de acesso para microrganismos e seus subprodutos atingirem a cavidade pulpar. 23 3) Aspectos microbiológicos das Infecções endodônticas • Capacidade recuperação da polpa • Necrose do tecido pulpar → doença apical As reações inflamatórias pulpares, desde que não tratadas em tempo hábil, evoluem para mortificação. As toxinas microbianas quanto os produtos tóxicos da decomposição pulpar promovem, igualmente, a lise dos tecidos periapicais. Ocorrida a mortificação pulpar, desaparecem os sinais funcionais evidenciadores da vitalidade. Desse modo os testes térmicos e elétrico não conduzem à qualquer tipo de resposta sensitiva. A possível manifestação álgica de dentes com necrose quando da penetração do instrumento endodôntico não é devida à presença de elementos nervosos.Embora se saiba que a fibra nervosa leva algum tempo a mais para decompor-se, na necrose ela está de tal modo desorganizada que inviabiliza a condução do estímulo. Explica-se a dor pela compressão da massa necrosada sobre a região apical. Relativamente ao mecanismo de defesa até então feito pelo tecido pulpar, ele passa a ser desempenhado pelos circum-apicais, traduzido, de início, por infiltrado leucocitário. A polpa é capaz de se recuperar dos ataques bacterianos sucessivos e continuar suas funções vitais. Aumento do nº e na virulência dos moos; Diminuição da resistência do hospedeiro; 24 Maior duração do estímulo adverso. LESÃO PULPAR MAIS GRAVE O processo de necrose pulpar pode ocorrer de forma assintomática, sem percepção. Quando a polpa se torna não vital: As defesas pulpares não atingem o interior do canal; A polpa necrótica torna-se habitada por microrganismos. O canal radicular que contém uma polpa necrótica é facilmente infectável, pois a defesa do hospedeiro não atua em seu interior de forma efetiva. ❖As bactérias ficam protegidas da resposta do hospedeiro 24 3) Aspectos microbiológicos das Infecções endodônticas 3.1) Classificação • Infecção primária Após necrose tecido pulpar • Infecção secundária Microrganismos introduzidos durante tratamento • Infecção persistente ou refratária Microrganismos remanescentes Classificação das infecções endodônticas De acordo com a situação clínica em que se estabelecem, as infecções endodônticas podem ser classificadas em infecções primárias ou secundárias. Infecção primária Representa a infecção inicial, decorrente da colonização do SCR (sistema canal radicular) após a necrose do tecido pulpar. Infecção secundária É caracterizada por microrganismos que não estavam presentes na infecção primária e que são introduzidos no SCR durante o tratamento (entre as sessões do tratamento ou mesmo após a conclusão do tratamento). Infecção persistente ou refratária Causadas por microrganismos remanescentes de infecções primárias ou secundárias, que resistiram aos procedimentos intracanais de desinfecção. 25 3) Aspectos microbiológicos das Infecções endodônticas 3.2) Determinantes da microbiota endodôntica • Potencial redox • Disponibilidade de nutrientes • Interações microbianas Ao contrário da cavidade oral, a polpa e os tecidos periapicais são áreas do hospedeiro que, em condições de normalidade são estéreis e a presença de microrganismos nestes tecidos está sempre relacionada com a indução de patologias. Enquanto uma comunicação aberta entre a cavidade pulpar e a cavidade oral permite que toda a flora presente na saliva e na placa bacteriana tenha acesso ao SCR, a invasão bacteriana via lesão cariosa seleciona as bactérias penetrantes para predominantemente incluir estreptococos e bastonetes Gram-positivos facultativos e anaeróbios. Entretanto, após atingirem a cavidade pulpar, outros determinantes ecológicos tais como o potencial de oxirredução (redox), a disponibilidade de nutrientes e as interações microbianas exercem uma pressão seletiva sobre os microrganismos que conseguem atingir a cavidade pulpar determinando quais deles serão capazes de colonizar o SCR. Potencial redox: depende da quantidade de oxigênio. Um microrganismo aeróbio depende de um potencial redox positivo, ou seja, necessita da presença de O2 para seu crescimento. Já as anaeróbias são favorecidas por um potencial redox negativo (geralmente estão mais presentes em processo infeccioso avançado e necrose pulpar). Disponibilidade de nutrientes: Estudos experimentais sugerem que no SCR acontecem três fases nutritivas: na primeira fase, os carboidratos seriam utilizados, gerando ácido lático e fórmico; subsequentemente, proteínas sofreriam hidrólise, 26 alguns aminoácidos passariam a ser fermentados e os carboidratos restantes, derivados de glicoproteínas séricas, seriam mobilizados; e, na terceira e última fase, ocorreria a progressiva degradação proteica, com expressiva fermentação de aminoácidos e peptídeos. Interações microbianas: De modo geral, nas interações de sinergismo ou cooperação os produtos do metabolismo de um microrganismo são utilizados como fonte de nutrientes essenciais por outro membro da comunidade bacteriana. Também podem ocorrer interações de antagonismo nas quais substancias oriundas do metabolismo de um determinado microrganismo inibem ou inviabilizam a sobrevivência de outros microrganismos num mesmo habitat. Ainda pode haver agregação bacteriana que contribui para a formação de biofilmes. 26 3) Aspectos microbiológicos das Infecções endodônticas 3.3) Microbiota endodôntica Bactérias Infecção primária Infecção secundária Infecção persistente Fusobacterium Streptococcus Prevotella Eubacterium Actinomyces Campylobacter Propionibacterium Porphyromonas Peptostreptococcus Enterococcus Klebsiella Enterobacter Pseudomonas Acinetobacter Escherichia Fungos Actinomyces Enterococcus Eubacterium Propionibacterium Fungos Enterococcus faecalis Microbiota endodôntica Na dinâmica de uma infecção endodôntica, as espécies bacterianas que inicialmente penetram o tecido dentinário são as anaeróbias facultativas, como aquelas pertencentes aos gêneros Streptococcus, Staphylococcus, Lactobacillus e microrganismos filamentosos. Anaeróbios estritos são invasores secundários sendo que, em, aproximadamente, sete dias após o estabelecimento da infecção, 50% da microbiota já é composta de anaeróbios obrigatórios. Algumas espécies que não são membros da microbiota oral tais como Pseudomonas aeruginosa, Escherichia Coli e Stapylococcus aureus são mais comumente encontradas em infecções secundárias, sendo introduzidas no canal durante o tratamento endodôntico devido à quebra da cadeia asséptica. Nas infecções persistentes, bactérias Gram-positivas facultativas, particularmente Enterococcus faecalis, são as predominantes. Fungos também foram encontrados em frequências relativamente altas quando comparados às infecções primárias. E. Faecalis - Principal patógeno envolvido no insucesso da terapia Endodôntica. 27 3) Aspectos microbiológicos das Infecções endodônticas 3.3) Microbiota endodôntica Vírus • Citomegalovírus • Epstein-Barr • Papilomavírus Fungos • Candida albicans presença do Citomegalovírus Humano (HCMV) herpes tipo 5, do vírus Epstein-Barr (EBV herpes tipo 4) e de Papilomavírus (HPV) Teoricamente, vírus podem ter acesso à região perirradicular através de canais radiculares expostos à cavidade oral ou a partir de periodontites. Uma infecção viral na região perirradicular pode facilitar a destruição tecidual diretamente através da lise de fibroblastos e outras células, da indução de mecanismos de hiperssensibilidade, da ativação de células citolíticas CD8+ ou pela imunossupressão que permitiria um agravamento da agressão bacteriana a presença do HCMV está fortemente correlacionada com lesões perirradiculares sintomáticas, sendo a multiplicação viral do HCMV detectada em 100% dos casos sintomáticos analisados (25 casos) e em apenas 37% dos casos assintomáticos. Os autores sugerem que o HCMV pode contribuir para o quadro sintomático das lesões perirradiculares pela indução que este vírus faz para liberação de citocinas próinflamatórias (interleucinas e interferons) ou, pelo seu caráter imunossupressivo (desregulação de macrofagos e linfocitos), facilitar o aumento da virulência de patógenos bacterianos. FUNGOS - O número destes nas infecções endodônticas é muito menor em relação ao de bactérias, entretanto, é o suficiente para manter a lesão periapical, devido à capacidade deles se adaptarem a variedade de condições, à adesão de superfície, à 28 produção de enzimas hidrolíticas, à transição morfológica e à formação de biofilme. Dentre as espécies de fungos relatadas, a Candida albicans é uma das mais encontradas, podendo estar associada a bactérias gram-positivas, como também ser isolada em cultura pura ou associada a bactérias facultativas como Enterococcusfaecalis nas periodontites apicais crônicas. Em 2003, Waltimo et al.8 realizaram uma revisão da literatura sobre a presença de leveduras nas periodontites apicais. Relataram que, nestes casos, elas se encontram presentes em 5-20% de canais radiculares infectados, podendo ser encontradas em cultura puras ou associadas a bactérias, sendo a espécie Candida albicans a mais predominante. Afirmaram que a sua persistência em infecções dos canais radiculares, deve-se, provavelmente, a sua capacidade de contaminar os túbulos dentinários, e de resistir à medicação intracanal como hidróxido de cálcio Com o objetivo de estudar a topografia da parede dentinária do canal radicular infectada por Candida albicans,como também o modelo de crescimento desse micro- organismo na dentina radicular, através da microscopia eletrônica de varredura, Sen et al.20 observaram que, em relação ao modelo de crescimnto, a levedura apresentava-se em células únicas, migrando para dentro dos túbulos dentinários; e em formas de hifas, pseudohifas e blastoporos foram observadas na parede do canal radicular. Segundo os autores, quando na forma de hifa, ela possui um fator regulador de crescimento que, degrada o colágeno, ocorrendo a liberação de íons cálcio que altera a sua morfologia de crescimento, podendo indicar que a mesma se utiliza da dentina como fonte de nutrição, sendo considerada um micro-organismo dentinofílico 28 3) Aspectos microbiológicos das Infecções endodônticas 3.4) Fatores de virulência • Lipopolissacarideos • Proteases • Fímbrias • Adesinas Enterococcus faecalis • Mecanismos de resistência • Substância de agregação • Ácido lipoteicoico • Gelatinase • Hialuronidase fatores de virulência do E. faecalis apontados pela literatura: substância de agregação, feromônios sexuais, ácido lipoteicoico, superóxido extracelular, gelatinase, hialuronidase e citolisina. enzimas líticas como a gelatinase e a hialuronidase estão envolvidas com o dano tecidual; a substância de agregação está relacionada com a ligação dos leucócitos e matriz conjuntiva extracelular; feromônios sexuais envolvidos na transferência por conjugação através de plasmídeos e atração química de neutrófilos e o ácido lipoteicoico está associado na adesão da célula bacteriana à superfície do hospedeiro. Enterococcus faecalis podem se adaptar às condições adversas quando expostas a situações de estresse subletais. Os mecanismos de aquisição de resistência apresentam diferentes respostas de acordo com a intensidade e duração do estresse. Quando privados de nutrientes sua viabilidade é mantida por extensos períodos, mostrando que o desenvolvimento de tolerância é progressivo à duração da supressão de nutrientes, ao calor, hipoclorito de sódio, peróxido de hidrogênio e etanol A substância de agregação (SA) é uma adesina bacteriana de natureza proteica e codificada por plasmídeo, que permite o contato entre o hospedeiro e o receptor da bactéria por meio de uma substância ligante (SL), garantindo a troca de plasmídeos e uma eficiente adesão e ação do E. faecalis, tornando-os resistentes à fagocitose por neutrófilos humanos. 29 ácido lipopoliteicoico, que contribui com a ligação das bactérias às células do hospedeiro, estimulando a reabsorção óssea e a liberação de mediadores inflamatórios pelos PMNs, causando o dano tecidual A enzima lítica gelatinase é uma metalo-proteinase, que hidrolisa diversas substâncias, como o colágeno. Essa enzima é produzida pelas células do hospedeiro no intuito de regular a formação e a remodelação tecidual frente a processos fisiológicos. Na presença de elevadas quantidades de E. faecalis, os níveis de gelatinase aumentam, de modo que o colágeno hidrolisado pela gelatinase por ação do E. faecalis possa estar relacionado a patogênese e progressão de lesões apicais. A produção de hialuronidase por E. faecalis facilita a disseminação das bactérias, de maneira a auxiliar a propagação de infecções restritas à polpa para a região periapical. Outro fator de virulência importante como a proteína codificada pelo gene ESP, detectada em bacteremias, é participante e atuante da formação do biofilme, auxiliando as bactérias a resistir ao efeito bactericida de medicações, como o hidróxido de cálcio, por exemplo. Em casos de infecções persistentes, visto que a existência de nutrientes é mínima, a nutrição aos micro-organismos é dada pelo ácido hialurônico, presente na dentina por meio da degradação por hialuronidase. A resposta inflamatória exacerbada do hospedeiro, induzida por E. faecalis e seus fatores de virulência, estimula o dano tecidual, ocasionando lesão aos tecidos periapicais. 29 3) Aspectos microbiológicos das Infecções endodônticas 3.4) Fatores de virulência • Vírus Citocinas Imunossupressão ↑ agressão bacteriana Teoricamente, vírus podem ter acesso à região perirradicular através de canais radiculares expostos à cavidade oral ou a partir de periodontites. Uma infecção viral na região perirradicular pode facilitar a destruição tecidual diretamente através da lise de fibroblastos e outras células, da indução de mecanismos de hiperssensibilidade, da ativação de células citolíticas CD8+ ou pela imunossupressão que permitiria um agravamento da agressão bacteriana a presença do HCMV está fortemente correlacionada com lesões perirradiculares sintomáticas, sendo a multiplicação viral do HCMV detectada em 100% dos casos sintomáticos analisados (25 casos) e em apenas 37% dos casos assintomáticos. Os autores sugerem que o HCMV pode contribuir para o quadro sintomático das lesões perirradiculares pela indução que este vírus faz para liberação de citocinas próinflamatórias (interleucinas e interferons) ou, pelo seu caráter imunossupressivo (desregulação de macrofagos e linfocitos), facilitar o aumento da virulência de patógenos bacterianos 30 3) Aspectos microbiológicos das Infecções endodônticas 3.4) Fatores de virulência • Fungos E. faecalis C. albicans Saad Al-Nazhan; et al. Microorganism penetration in dentinal tubules of instrumented and retreated root canal walls. In vitro SEM study. Restor Dent Endod. 2014 Nov;39(4):258-264 FUNGOS - O número destes nas infecções endodônticas é muito menor em relação ao de bactérias, entretanto, é o suficiente para manter a lesão periapical, devido à capacidade deles se adaptarem a variedade de condições, à adesão de superfície, à produção de enzimas hidrolíticas, à transição morfológica e à formação de biofilme. Dentre as espécies de fungos relatadas, a Candida albicans é uma das mais encontradas, podendo estar associada a bactérias gram-positivas, como também ser isolada em cultura pura ou associada a bactérias facultativas como Enterococcus faecalis nas periodontites apicais crônicas. Com o objetivo de estudar a topografia da parede dentinária do canal radicular infectada por Candida albicans,como também o modelo de crescimento desse micro- organismo na dentina radicular, através da microscopia eletrônica de varredura, Sen et al.20 observaram que, em relação ao modelo de crescimnto, a levedura apresentava-se em células únicas, migrando para dentro dos túbulos dentinários; e em formas de hifas, pseudohifas e blastoporos foram observadas na parede do canal radicular. Segundo os autores, quando na forma de hifa, ela possui um fator regulador de crescimento que, degrada o colágeno, ocorrendo a liberação de íons cálcio que altera a sua morfologia de crescimento, podendo indicar que a mesma se utiliza da dentina como fonte de nutrição, sendo considerada um micro-organismo dentinofílico 31 C. albicans constrói colônias ao longo da superfície dentinária das paredes do canal radicular e penetra nos túbulos dentinários apenas com suas hifas. 31 Slide 1: Microbiologia oral: aspectos microbiológicos da cárie dental, da doença periodontal e infecções endodônticas Slide 2 Slide 3: 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental Slide 4: 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental Slide 5: 1) Aspectos microbiológicosda cárie dental Slide 6: 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental Slide 7: 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental Slide 8: 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental Slide 9: 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental Slide 10: 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental Slide 11: 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental Slide 12: 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental Slide 13: 1) Aspectos microbiológicos da cárie dental Slide 14: 2) Aspectos microbiológicos da doença periodontal Slide 15: 2) Aspectos microbiológicos da doença periodontal Slide 16: 2) Aspectos microbiológicos da doença periodontal Slide 17: 2) Aspectos microbiológicos da doença periodontal Slide 18: 2) Aspectos microbiológicos da doença periodontal Slide 19: 2) Aspectos microbiológicos da doença periodontal Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31
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