Microbiota oral e biofilmes Modo de Compatibilidade

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Microbiota oral e 
Formação de 
Biofilmes 
Profa. Msc. Daniele Maria Knupp Souza Sotte
Biofilmes 
bacterianos
Populações Bacterianas nas Superfícies 
dos Animais
• As membranas mucosas de animais são normalmente 
colonizadas por uma ampla variedade de 
microrganismos:
Interagem constantemente com o hospedeiro e umas 
com as outras na competição pela sobrevivência.
Microbiota: principalmente bactérias e fungos.
• Bowden et al.– 1984 – 60 espécies
• Loesche – 1997 – 200 espécies
• Debelian et al. – 2002 – 530 espécies
Bactérias na boca???
• Debelian et al. – 2002 – 530 espécies
• Siqueira e Rôças – 2005 ~ 800 espécies
• Sistema de crescimento microbiano aberto – as bactérias 
são continuamente introduzidas e removidas do sistema.
• Se estabelece aquele microrganismo que possui capacidade 
de aderência às superfícies da cavidade bucal, ou que 
fiquem retidos.
• Principais ecossistemas bucais:
Cavidade Bucal
• Principais ecossistemas bucais:
– Superfície dos dentes (biofilme placa bacteriana)
– Sulco gengival
– Dorso da língua
– Mucosas jugal e palatal
• O ambiente bucal é estéril ao nascimento e é
imediatamente colonizado por microrganismos do trato
genital da mãe;
• Poucas horas após o parto já existem microrganismos
colonizando a cavidade bucal;
• No segundo dia de vida, em torno de 15% das crianças
Colonização da cavidade bucal
• No segundo dia de vida, em torno de 15% das crianças
ainda apresentam cavidade bucal isenta de microrganismos;
• No 3ª mês de vida todas as crianças já possuem microbiota
bucal que vai ser modificada, sobretudo após a erupção
dentária;
• Na idade escolar a microbiota bucal das crianças é igual à
dos adultos
• Microrganismos relativamente fixos, regulares em
determinados sítios;
• Quase sempre presentes em altos números (maiores do que
1%);
• São compatíveis com o hospedeiro, não comprometendo a
sua sobrevivência;
• Diversificada habilidade metabólica:
Microbiota Residente ou Indígena
• Diversificada habilidade metabólica:
- Colonização em sítios específicos e coexistência
Funções dos microrganismos residentes quando em
equilíbrio em relação ao seu hospedeiro
• Barreira contra instalação de microrganismos patogênicos
• Modulação do sistema imunológico
• Produção de substâncias utilizáveis pelo hospedeiro
• Degradação de substâncias tóxicas
• Espécies que estão presentes quase sempre em altos 
números ( > 1%) em um sítio particular, como a placa 
supragengival e a superfície da língua.
Microbiota Dominante
Microbiota Suplementar
Espécies que estão quase sempre presentes, mas em números
reduzidos (< 1%). Estes microrganismos podem tornar-sereduzidos (< 1%). Estes microrganismos podem tornar-se
indígenas dominantes durante alterações ambientais na
cavidade bucal.
- Lactobacillus: 0.00001 a 0.001% da placa visível em condições normais. Na
lesão cariosa, devido à diminuição do pH da placa bacteriana, tornam-se
dominantes;
- Doença periodontal: níveis aumentados de espiroquetas, Porphyromonas
gingivalis e Actinobacillus actinomycetencomitans na placa subgengival estão
associados à inflamação e perda do suporte ósseo.
Microrganismos não patogênicos ou potencialmente
patogênicos
• Passam “temporariamente” pelo hospedeiro
Alguns microrganismos transitórios têm pouca importância,
Microbiota Transitória
Alguns microrganismos transitórios têm pouca importância,
desde que a microbiota residente esteja em equilíbrio:
• Havendo alteração nesse equilíbrio, os microrganismos
transitórios podem
proliferar-se e causar doença
Microbiota Transitória
Na cavidade oral microrganismos temporários em qualquer 
intervalo de tempo podem ser adquiridos por:
• Bebidas;
• Alimentos;
• Objetos levados à cavidade oral;
• Poeira;
• Aerossóis;• Aerossóis;
• Perdigotos
Estes microrganismos, se patógenos obrigatórios, podem se
instalar nas mucosas e frequentemente são isolados de
abscessos pericoronários, periapicais e periodontais.
• A composição da microbiota da cavidade bucal varia entre indivíduos.
Saúde X Doença
Microbiota residente
Ecossistema Oral
Idade
Dieta
Dominante e suplementar
Dieta
Hormônios
Fluxo salivar
Imunologia
Higiene
Hábitos
Microbiota transitória
As espécies pioneiras são as do gênero Streptococcus e provêm principalmente 
da mãe.
Muitas dessas bactérias estão associadas à formação de biofilme sobre a
superfície dos dentes.
A língua abriga uma população bacteriana mais densa e mais diversa com 
Ecossistema Oral
A língua abriga uma população bacteriana mais densa e mais diversa com 
predomínio de S. salivarius e S. mitis e Veillonella spp.
• Supõe-se que a língua atue como um reservatório de bactérias associadas a 
doenças periodontais uma vez que Porphyromonas spp e Prevotella spp podem 
ser isoladas em pequenos números.
As patologias orais podem estar associadas a uma transição de
microrganismos, de uma associação comensal para uma relação
oportunística com o hospedeiro.
Inter-relações na Cavidade Oral
As bactérias da microbiota oral podem sobreviver na boca por As bactérias da microbiota oral podem sobreviver na boca por 
serem menos susceptíveis aos mecanismos imunológicos ou por 
serem capazes de sobrepujá-los.
Desequilíbrio no ecossistema oral pode acarretar a emergência de 
bactérias potencialmente patogênicas.
Compreensão da evolução da cariogênese, das doenças
periodontais e infecções endodônticas:
- Entendimento da ecologia da cavidade oral;
- Identificação dos fatores responsáveis pela transição da 
microbiota oral de uma associação comensal para uma relação 
patogênica com o hospedeiro.
Os microrganismos da microbiota da orofaringe são importantes fontes
de infecções, especialmente entre pessoas cujas defesas das vias aéreasde infecções, especialmente entre pessoas cujas defesas das vias aéreas
estão prejudicadas por deformações anatômicas, idade e debilidade
imunológica, uso de álcool, drogas, tabaco, etc.
Nestes indivíduos existe uma predominância significativa da presença de 
enterobactérias e gêneros anaeróbicos como Bacteroides, Prevotella, 
Veilonella, Peptostreptococcus, Propionibacterium, Bifidobacterium e 
Clostridium.
Forças seletivas ambientais servem para modelar a microbiota oral
em ecossistemas distintos.
Pressões Seletivas operantes na Microbiota Oral
ANAEROBIOSE
• Embora a cavidade bucal pareça um ambiente extremamente oxigenado, ela 
pode conter nichos onde os anaeróbios podem habitar.
I – Tensões de Oxigênio na Cavidade OralI – Tensões de Oxigênio na Cavidade Oral
• A tensão de oxigênio é considerada um determinante ecológico. Na 
atmosfera, a tensão de O2 está em torno de 21%. 
• Na cavidade bucal, esta tensão é reduzida para 12 a 14%. No interior de 
uma bolsa periodontal, a tensão permanece em torno de 1 a 2 %.
• A tensão de O2 sobre as superfícies dentogengivais é principalmente 
anaeróbia, particularmente nas placas subgengivais (predominam anaeróbios), 
enquanto que nas placas supragengivais predominam facultativos e 
microaerófilos.
II – Potencial de Óxido-redução (Eh)
• Tendência de um meio ou componente em oxidar ou reduzir uma
molécula introduzida através da remoção ou adição de elétrons.
Microrganismos que necessitam de Eh positivo para sua viabilidade
são aeróbios, enquanto que microrganismos que necessitam de um Eh
negativo são anaeróbios.
• Em uma comunidade microbiana oral densamente povoada que
desenvolve metabolismo fermentativo, é de se esperar um Eh
negativo.
Pressões Seletivas operantes na Microbiota Oral
negativo.
TEMPERATURA E PH
• A manutenção da temperatura corporal (36 a 37ºC) favorece o
desenvolvimento de mesófilos, permitindo atividade enzimática,
solubilidade de compostos e crescimento
• A variação do pH na cavidade bucal(superfície dentária com
biofilme acidogênico, sulcos subgengival, bolsas periodontais e saliva)
limita e/ou favorece o desenvolvimento de certos grupos
microbianos.
Fontes de Nutrientes na Cavidade Oral
O hospedeiro contribui para a relação simbiótica fornecendo 
suprimento de nutrientes utilizáveis pela microbiota da cavidade 
bucal.
Os nutrientes devem fornecer uma fonte de energia, tal como 
carboidratos fermentáveis ou aminoácidos, necessários para o 
crescimento.
Os nutrientes são derivados de cinco fontes:
• Alimento ingerido
•Saliva
•Fluido gengival
•Células epiteliais descamativas
•As próprias bactérias.
Dieta como fonte de nutrientes
Nutrientes macromoleculares (amido, proteínas e lipídios) não estão
normalmente disponíveis para a microbiota oral, devido ao rápido trânsito
através da cavidade bucal.
A consistência física dos alimentos é importante pois permite a sua retenção e
consequentemente a utilização do amido ou proteínas, e sua degradação em
nutrientes utilizáveis.
Carboidratos solúveis de baixo peso molecular (sacarose ou lactose) são
rapidamente metabolizados pela microbiota oral => Importante no processo de
cariogênese.
Quanto maior a disponibilidade de nutrientes, maior o crescimento bacterianoQuanto maior a disponibilidade de nutrientes, maior o crescimento bacteriano
e produção de ácido => maior será o biofilme placa bacteriana acumulado.
Saliva como fonte de nutrientes
Fluido homeostático que tampona a placa e fornece nutrientes para a
microbiota que reside na superfície lavada por ela.
Contém 1% de glicoproteínas, sais inorgânicos, aminoácidos e glicose e
vitaminas. Essas quantidades são suficientes para sustentar o crescimento
bacteriano nos períodos de jejum do hospedeiro.
Células Descamativas
As células epiteliais da cavidade oral são repostas a partir da
descamação das células mais superficiais. Tais células podem ser
lisadas pela hipotonicidade da saliva, e seus constituintes
podem tornar-se disponíveis para a nutrição microbiana.
Fluido Gengival
O sulco gengival é banhado por pequenas quantidades de transudato
sérico, que contém proteínas tissulares e séricas, assim como
aminoácidos livres, vitaminas e glicose.
Sob boas condições de saúde gengival, esse fluido gengival éSob boas condições de saúde gengival, esse fluido gengival é
protetor, carreando a placa não aderida ao sulco e trazendo células
fagocíticas e anticorpos.
Bactérias
As próprias bactérias podem fornecer nutrientes umas às outras.
• Em uma comunidade microbiana tal como na placa dentária, ocorrem
interações microbianas consideráveis.
Essas interações microbianas indicam que algumas das relações da
microbiota oral são microrganismo-dependentes, ou seja, não
ocorrerá o crescimento bacteriano na ausência do microrganismo
produtor do requerimento nutricional.
1 – Atividade funcional:
Acidogênicos – produzem ácidos a partir de carboidratos (ex. 
Lactobacillus, alguns estreptococos) – frequentemente associados à 
cárie dental;
Acidúricos – microrganismos que sobrevivem em ambiente ácido. 
Toleram pH inferior a 5,5 – próprio do ecossistema da cárie (ex. 
Lactobacillus, alguns estreptococos);
Proteolíticos – utilizam proteínas no metabolismo, podendo resultar 
em destruição tecidual. Geralmente estão associados a doenças 
Regulação e controle da microbiota oral
em destruição tecidual. Geralmente estão associados a doenças 
peiodontais (ex alguns anaeróbios produtores de pigmento negro).
2 – Potencial patogênico:
Microrganismos podem se proliferar em áreas restritas e causar 
dano confinado ao local da infecção (ex. cárie);
Microrganismos podem disseminar a infecção aos tecidos vizinhos 
(ex. gengivites, periodontites, infecções endodônticas)
Microrganismos podem causa lesões à distância por bacteremia ou 
produtos lançados na circulação linfática ou sanguínea (ex. 
endocardite bacteriana subaguda).
Regulação e controle da microbiota oral
3 – Fatores endógenos de regulação e controle da microbiota bucal:
• Presença ou não de dentes (aparecimento de nichos anaeróbios)
•Alterações nos dentes e na mucosa (lesões cavitárias, formação de 
bolsa periodontal)
• Descamação epitelial
• Fluido gengival
• Leucócitos polimorfonucleares - atuam como fagócitos no sulco • Leucócitos polimorfonucleares - atuam como fagócitos no sulco 
gengival
• Anticorpos – IgA-S é a predominante na saliva, mas também podem 
ser encontradas pequenas quantidades de IgG, IgD, IgM e IgE 
(chegam à cavidade bucal via fluido gengival)
• Saliva 
• Relações inter-microbianas – comensalismo, competição, antibiose e 
sinergismo.
Regulação e controle da microbiota oral
4 – Fatores exógenos de regulação e controle da microbiota bucal:
• Dieta,
• Higiene bucal
• Substâncias químicas:
• antibióticos,
enzimas, 
• antibióticos,
• enzimas, 
• antissépticos,
• fluoretos, etc.
Podem ser aplicadas por profissionais da área odontológica, uso de 
colutórios, dentifrícios, chicletes, etc.
• Por muito tempo foi considerado que as bactérias viviam de
forma isolada.
• No entanto, observou-se que ocorre associação, e nas últimas
décadas também uma comunicação entre as bactérias.
• Esse tipo de comportamento comunitário permite a formação de
uma estrutura multicelular complexa denominada BIOFILME.
BIOFILMES BACTERIANOS
uma estrutura multicelular complexa denominada BIOFILME.
Na realidade, a maioria das bactérias se 
encontra na natureza vivendo em 
comunidades, de maior ou menor 
estruturação.
As bactérias existem em dois es-tados de vida básicos:
• Células planc-tônicas, também conhecidas como células de vida
livre ou;
• Células sésseis, tam-bém conhecidas como biofilmes.
• Estudos têm revelado que a maioria das bactérias não cresce
como células individuais, mas em comunidades estruturadas
como organismos pseudomulticelulares ou biofilmes, estando
presentes em praticamente todos os ecossistemas naturais e
patogênicos.
Biofilmes
Complexos ecossistemas microbianos, podem ser
formados por populações desenvolvidas a partir de uma
única, ou de múltiplas espécies, podendo ser
encontrados em uma variedade de superfícies bióticas
e/ou abióticas.
Dinâmica de formação de um biofilme: 
1. A adesão bacteriana é o primeiro estágio da formação de biofilme.
Colonizadores primários se aderem a uma superfície, geralmente contendo
proteínas ou outros compostos orgânicos;
2. A segunda etapa é a adesão secundária ou adesão irreversível. Nesse
momento, os microrganismos fracamente ligados à superfície consolidam o
processo de adesão, através da produção de EPS. As células aderidas passamprocesso de adesão, através da produção de EPS. As células aderidas passam
a se desenvolver, originando microcolônias que sintetizam uma matriz
exopolissacarídica (EPS), que passam a atuar como substrato para a
aderência de microrganismos denominados colonizadores secundários;
3. Colonizadores secundários podem se aderir diretamente aos primários, ou
promoverem a formação de coagregados com outros microrganismos e então
se aderirem aos primários, formando agregados que vão estar firmemente
ligados à superfície
Comunidades ou agregados microbianos imobilizados em uma matriz rica 
em substâncias extracelulares, conferindo proteção a ambientes hostis e 
garantia de acesso a nutrientes necessários a sobrevivência. 
� O biofilme corresponde a uma "entidade" dinâmica pois, de acordo com os
microrganismos que o compõem, teremos condições físicas, químicas e biológicas
distintas.
� Estas alterações fazem com que cada biofilme seja único, de acordo com os
microrganismos presentes.
• Neste sentido, ao longo do tempo a composição microbiana dos biofilmes
geralmente sofre alterações significativas.
Comportamento coletivo
Há várias décadas, foi proposto que as bactérias 
poderiamcorresponder a organismos interativos, capazes 
de atuar coletivamente, facilitando sua adaptação às 
alterações ambientais.
• Para que um biofilme de uma ou várias espécies seja formado, é• Para que um biofilme de uma ou várias espécies seja formado, é
necessário o estabelecimento de um comportamento multicelular, que se
reflete em atividades coordenadas de interação e comunicação dos vários
organismos.
• Um dos mecanismos de comunicação interbacteriana que vem se
mostrando extremamente importante na formação e desenvolvimento de
biofilmes corresponde ao quorum sensing – mecanismos de sinalização
celular.
Sinalização química – este mecanismo de comunicação acontece devido ao
reconhecimento de concentrações mínimas de moléculas sinalizadoras ou
auto indutores. Esta linguagem ou mecanismos de percepção e resposta
empregados pelas bactérias, denominado quorum sensing.
Estrutura dos Biofilmes
• A maioria dos biofilmes exibe uma certa heterogeneidade, existindo
conjuntos de agregados celulares distribuídos ao longo da matriz
exopolissacarídica, que exibem densidades variáveis, originando
aberturas e canais por onde a água pode trafegar.
• As microcolônias que compõem um biofilme podem ser de uma ou várias• As microcolônias que compõem um biofilme podem ser de uma ou várias
espécies, dependendo das condições ambientais.
• Ex.: Locais de grande estresse mecânico, tais como a superfície
dental, o biofilme é bastante compactado e estratificado. Os espaços
intersticiais (canais) também são parte importante dos biofilmes, pois
permitem a circulação de nutrientes e a troca de metabólitos.
Por que formar um biofilme?
Acredita-se que a formação de biofilmes esteja associada, 
por exemplo, à proteção contra o ambiente, ou seja, 
bactérias em um biofilme encontram-se abrigadas e em 
relativa homeostase, graças à presença da matriz 
exopolissacarídica.exopolissacarídica.
A adesão bacteriana e a consequente formação de biofilme 
possuem um papel importante na patogênese, representando 
um grande obstáculo para a saúde humana, sendo causa 
comum de infecções persistentes 
Por que formar um biofilme?
Ainda que sejam prejudiciais em diversos processos e locais, os 
biofilmes são necessários para a realização de outros processos. 
Eles podem também ser benéficos.
Exemplo: produção de alimentos fermentados como o vinagre, 
onde as espécies Acetobacter e Gluconobacter de onde as espécies Acetobacter e Gluconobacter de 
microrganismos são utilizadas; área ambiental: descontaminação 
e limpeza de águas que possuam resíduos antes que estas sejam 
lançadas novamente em córregos e rios. 
Biorremediação de vários efluentes industriais, com o papel de 
retirar poluentes orgânicos e inorgânicos de águas contaminadas.
Papel dos biofilmes nas doenças
• Uma das mais importantes características dos biofilmes bacterianos é a sua
resistência ao sistema imune do hospedeiro e aos agentes antimicrobianos.
Biofilme: Bactérias que vivem nessas comunidades são 
frequentemente de 10 a 1000 vezes mais tolerantes aos 
antimicrobianos do que quando na forma planctônica, indicando que 
alguns dos mecanismos envolvidos na resistência dos biofilmes aos alguns dos mecanismos envolvidos na resistência dos biofilmes aos 
antimicrobianos diferem dos mecanismos responsáveis pela 
resistência de bactérias planctônicas aos mesmos agentes.
• Infecções associadas a biofilmes geralmente são de
natureza recorrente, visto que as terapias
antimicrobianas convencionais eliminam
predominantemente as formas planctônicas, deixando as
células sésseis livres para se reproduzir e propagar no
biofilme após o tratamento. Como consequência, doenças
envolvendo biofilmes são geralmente crônicas e difíceis
de tratar.de tratar.
• Diversos fatores têm sido postulados, para explicar a
baixa suscetibilidade aos antimicrobianos de células na
forma de biofilmes .
1. Baixa penetração de agentes químicos: 
• O EPS reduz a capacidade de penetração de antimicrobianos em todas as
áreas do biofilme.
• A matriz atua como barreira física para difusão, retendo grande parte
dos agentes antimicrobianos e, assim, reduzir a quantidade do mesmo
para agir sobre as células
2. Crescimento lento de células no interior do biofilme:
• O tratamento pode conduzir à erradicação da maior parte da população
do biofilme, mas a fração de células persistentes não é atingida e atua,
portanto, como um núcleo para reinfecção, após a descontinuação
terapêutica .
3. Transferência de genes de resistência :
• Biofilmes são idealmente adequados para a troca de material genético
devido à proximidade das células bacterianas;
• Dessa forma, a vida em comunidade facilita a transferência horizontal
de genes, através de plasmídeos, os quais podem codificar resistência
para múltiplos agentes antimicrobianos.
Estudos realizados com placas dentais artificiais, formadas Estudos realizados com placas dentais artificiais, formadas 
inicialmente por bactérias do gênero Streptococcus mostraram a 
transferência de transposons contendo genes de resistência a 
tetraciclina de uma linhagem de Bacillus para células de 
Streptococcus.
4. Falha no reconhecimento dos biofilmes pela defesa imunológica humana:
• As células do interior do biofilme estão protegidas contra a ação de
anticorpos, radicais livres e outros compostos reativos produzidos pelos
fagócitos que são recrutados para o combate de infecções.
Até 60% das Infecções 
hospitalares têm participação 
Até 60% das Infecções 
hospitalares têm participação 
de biofilmes em sua 
patogênese.
• Exemplos típicos de doenças associadas a biofilmes incluem as infecções
de implantes tais como válvulas cardíacas, catéteres, sondas, lentes
de contato, etc.
• Os biofilmes podem ainda promover doenças se formados em tecidos, tais
como nas infecções pulmonares provocadas por Pseudomonas aeruginosa,
em pacientes com fibrose cística, que são suscetíveis a infecções
crônicas por esta bactéria.
• A periodontite é outro exemplo de doença provocada por biofilmes.• A periodontite é outro exemplo de doença provocada por biofilmes.
=> O principal microrganismo associado a esta doença, Porphyromonas
gingivalis, coloniza uma grande variedade de superfícies orais direta ou
indiretamente, sendo então capaz de invadir as células das mucosas e
liberar toxinas.
Dispersão de biofilmes
• Em determinados momentos, os biofilmes sofrem dispersão, liberando
microrganismos que podem vir a colonizar novos ambientes.
Existem três tipos de processos de dispersão:
• Expansiva
=> parte das células de uma microcolônia sofrem lise e outras
retomam a motilidade, sendo então liberadas da estrutura;
• Fragmentação do biofilme
=> porções de matriz extracelular associadas a microrganismos são
liberadas;
• Superficial
=> ocorre pelo crescimento do próprio biofilme como um todo.
Principais alvos para combate aos biofilmes microbianos 
Bloqueio da adesão 
bacteriana 
Erradicação ou 
tratamento de biofilmes 
já formados 
Rompimento da 
comunicação celular 
• Pesquisas em biofilmes bacterianos tornaram-se mais consistentes
nos últimos 40 anos.
• No entanto, o entendimento e o controle da formação de biofilmes
é uma tarefa muito complexa. Essa complexidade pode ser
atribuída:
� à heterogeneidade das superfícies bacterianas, incluindo a
variabilidade entre diferentes espécies e cepas
� e a dificuldade em reunir várias áreas do conhecimento científico,
para abordar o problema de forma suficientemente interativa.
Obrigada!Obrigada!