Biofilmes Dentários: Formação e Composição

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Biofilmes
São comunidades sésseis caracterizadas por células ligadas de forma irreversível a uma superfície, bem como a elas mesmas, envoltas por uma matriz extracelular polimérica e que apresentam características distintas das células planctônicas.
Consiste de uma ou mais comunidades de micro-organismos, embebida(s) de uma matriz, formando uma superfície “sólida”.
Na maioria das vezes, este biofilme é formado sobre a película adquirida.
Película adquirida
É uma película formada pela adsorção de proteínas e glicoproteínas salivares e do fluido gengival na superfície dentária. Ela adere-se ao esmalte e outras possíveis estruturas sólidas na boca, sendo originalmente livres de bactérias.
Sua remoção pela escovação é dificultada, pois é capaz de penetrar ligeiramente no esmalte.
A formação da película adquirida é o primeiro estágio da formação do biofilme dentário, embora possua identidade distinta até que seja colonizado por bactérias.
Possui as seguintes funções:
Proteção da superfície do esmalte contra ácidos e abrasivos
Influencia a aderência de micro-organismos bucais (para mais ou para menos, dependendo da espécie)
Substrato para micro-organismos
Reservatório de íons protetores (ex: flúor)
Composição do biofilme dentário
Formado por colônias bacterianas (20%) distribuídas numa matriz (80%), além de polissacarídeos, células epiteliais descamadas, leucócitos, enzimas, sais minerais, glicoproteínas salivares, proteínas, pigmentos e restos alimentares.
Os biofilmes crescem e adquirem formas parecidas a cogumelos, e há espaços entre as colônias por onde passam água, nutrientes e outros produtos.
As colônias podem ser formadas por apenas uma espécie de micro-organismo, mas, normalmente, são formadas por diversas espécies.
O biofilme proporciona:
Proteção contra fatores ambientais
Proteção contra a imunidade do hospedeiro
Proteção contra substâncias tóxicas a bactérias
Facilitação da obtenção de nutrientes devido ao aumento do volume
Compartilhamento de nutrientes entre as bactérias das colônias
Remoção de produtos tóxicos
Desenvolvimento de um ambiente fisicamente e quimicamente mais favorável
Etapas de formação do Biofilme dentário
Comunidade Pioneira
Na etapa inicial, a película adquirida é colonizada diretamente pelos colonizadores inciais, como streptococcus (ex: sanguis, oralis, gordonii, mitior, milleri) e bacillus gram(+) (ex: Actinomyces naeslundii). 
È necessária cerca de 24 horas para a formação de um biofilme clinicamente evidenciável.
Comunidade Intermediária
Os organismos formadores da comunidade intermediária ocorrem em sequência aos colonizadores iniciais, que criaram condições ecológicas favoráveis às suas implantações. 
Sua aderência ao biofilme depende de moléculas de adesão capazes de fornecer a ligação aos colonizadores iniciais (ex: Porphyromonas gingivalis, Propionibacterium acnes e Veillonella atypica) – alguns micro-organismos são capazes tanto de se aderir aos colonizadores inicias quanto diretamente à película adquirida, como o Fusobacterium nucleatum, Haemophilus parainfluenzae e Actinomyces naeslundii.
Eles desenvolvem um ecossistema favorável para a implantação de organismos formadores da comunidade clímax.
Comunidade Clímax, ou Tardia
São os últimos micro-organismos a chegarem ao biofilme (ex: Actinobacillus actinomycetemcomitans, Treponema spp. e Helicobacter pylori).
Quorum Sensing
As ações das bactérias formadoras do biofilme dependem das habilidades das bactérias e microcolônias se comunicarem entre si. Esta comunicação é mediada por moléculas autoindutoras e resulta na regulação da expressão de genes específicos.
A comunicação é dependente da densidade celular e proporcionam características ao biofilme 
Expressão de genes de resistência a antibióticos
Facilitação do crescimento de espécies benéficas e dificultar o crescimento de espécies prejudiciais, etc).
Síntese de toxinas e enzimas
Bioluminescência
Conjugação
Esporulação/Mobilidade
Pelo que parece, as bactérias constantemente liberam substâncias sinalizadoras responsáveis pelo Quorum Sensing, mas estas substâncias só tem efeitos se presentes e absorvidas em altas concentrações, o que só ocorre quando a colônia atinge um grande número de células.
Sistema I (inibidor) / R (regulador)
Formação do biofilme dentário
Adesão Reversível
As bactérias possuem carga negativa, e células planctônicas (que tem mobilidade), podem alcançar superfícies de carga também negativa. Devido ao efeito de repulsão das cargas, a bactéria não se adere firmemente, e está no estado de adesão reversível, e as células ainda possuem fimbrias e flagelos.
Adesão irreversível
Nesta fase, as células estão sésseis, formando pequenas microcolônias, e sintetizando pouca matriz extracelular. 
Vários mecanismos contribuem para a adesão irreversível:
Camada de hidratação	4. Adesinas
Glicocálice			5. Polímeros bacterianos extracelulares
Fimbrias ou Pili		6. Coagregação
Desenvolvimento e maturação
Há a junção das microcolônias, estabelecimento estrutural e crescimento.
Dispersão
Parte das células sésseis são liberadas no ambiente para colonizar mais regiões.
Características da matriz extracelular – o Exopolissacarídeo
Formado por polissacarídeos neutros ou polianiônicos. A ligação de cátions divalentes (ex: Mg++ e Ca++) reforçam as forças de adesão entre as células e contribuem para a integridade da parede celular.
A composição do EPS varia com o tempo e espaço. 
Tem funções de:
Adesão, tanto por células planctônicas como por células sésseis.
Agregação bacteriana
Retenção de água
Proteção
Absorção de nutrientes e íons exógenos
Atividade enzimática
Fonte de nutrientes endógena
Troca de informação genética, mediada por DNA
Doar ou receber elétrons
Acumular energia
Resistência a antibióticos do biofilme
Primeiramente, os biofilmes são resistentes aos antibióticos pois estas substâncias obrigatoriamente atuarão, primeiro, na superfície do biofilme, e, normalmente, não são capazes de atingir o centro do biofilme. Também, a atividade do biofilme depende da sua captura ativa pela bactéria, sendo que a medida que se penetra o biofilme, em direção ao centro, as células tem o metabolismo cada vez mais lento (as bactérias da porção mais central tem metabolismo semelhante a endósporos), o que dificulta a absorção e a atividade dos antibióticos.
Também, no biofilme podem haver diversas enzimas antiantibióticos (ex: Beta-lactamases) e a presença de moléculas que causam expulsão do antibiótico do biofilme.