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PELÍCULA ADQUIRIDA MICROBIOLOGIA BUCAL E FORMAÇÃO DO BIOFILME DENTÁRIO POLISSACARÍDEOS INTRA E EXTRACELULARES Katiéli Fagundes Gonçalves Cirurgiã-Dentista - PUC/RS Especialista em Saúde da Família e Comunidade - ESP/RS Mestre em Saúde Bucal Coletiva - UFRGS A placa dentária que se acumula na superfície dos dentes começa com a precipitação das bactérias, formando uma película orgânica composta por inúmeros microrganismos, o conjunto destes microrganismos vai levar à formação do biofilme. A placa é um biofilme constituído por bactérias, proteínas salivares e células epiteliais de descamação. Os biofilmes consistem numa comunidade microbiana organizada numa matriz complexa, constituída por produtos extracelulares microbianos e compostos salivares, mais precisamente são constituídos por bactérias envolvidas em polímeros orgânicos ligados a superfícies. Os biofilmes são matrizes onde os microrganismos se depositam e ficam aderidos às superfícies por meio de proteínas ou polissacáridos produzidos por eles próprios. Estas proteínas ligam-se à membrana externa das bactérias Gram negativo e ao peptidoglicano das bactérias Gram positivo. Estes biofilmes mantêm-se sempre hidratados com cerca de 98% de água e protegem os microrganismos da desidratação. Biofilmes orais podem ser descritos como um ciclo, pois o seu desenvolvimento dá-se em várias fases, estas fases são determinadas por fatores físicos, fatores ambientais e fatores biológicos. Os biofilmes são bastante resistentes, alguns contêm materiais de polímeros extracelulares para serem mais resistentes e muitas vezes são mesmo resistentes até à penetração de antibióticos. A presença do biofilme na cavidade oral é o principal fator etiológico da cárie dental. Existe consenso que além da frequência de ingestão de carboidratos, a concentração de bactérias, a presença de saliva, a capacidade tampão e a duração dos efeitos são, em associação, fatores determinantes para o estabelecimento e a progressão do biofilme. Quimicamente vários fatores – tais como pH, tensão de oxigênio, entre outros – influenciam na formação e no desenvolvimento do biofilme, portanto, torna-se complexo ter total controle das reações químicas intrabucais e, consequentemente, a dificuldade em tratá-las aumenta. ◦ A placa dental pode ser definida como um aglomerado de bactérias aderidas aos tecidos duros e moles da boca, embebidas em uma matriz extracelular (polissacarídeos) e saliva (Marinho e Araújo, 2007). ◦ Hoje, a placa bacteriana, em uma nova visão, passou a ser chamada de BIOFILME após análises feitas na Conferência em Ecologia Microbiana. ◦ Biofilme é uma comunidade cooperativa, bem organizada, de células microbianas aderidas a uma superfície úmida e aglomerada por matriz de polissacarídeos (Nascimento e cols., 2006). ◦ Na boca, o biofilme é composto por microrganismos sobre uma camada de proteína denominada película É constituída por glicoproteínas salivares, fosfoproteínas, lipídeos e componentes do fluído gengival Película Desenvolvimento Primária e Secundária Adquirida Ambas as cutículas são perdidas ou removidas quase que inteiramente como resultado da mastigação. É uma membrana desestruturada delgada que se forma com o resultado de mucoproteínas e sialoproteínas salivares que banham a superfície dentária. Película adquirida do esmalte ◦ A película adquirida do esmalte (PAE) consiste em um filme orgânico formado sobre a superfície dentária através da adsorção seletiva de macromoléculas presentes na saliva. ◦ Tal estrutura é formada apenas após a erupção dentária, não apresentando assim origem embriológica (DAWES et al., 1963) Película adquirida do esmalte ◦ É uma camada membranosa amorfa, acelular homogênea, lisa e transparente, que é adsorvidas à superfície do dente; ◦ Normalmente livre de microrganismos; ◦ Encontrada em todas as superfícies dentais e outras superfícies sólidas (Amálgama, ouro, porcelana, etc.); ◦ Composta de proteínas adsorvidas, entre elas enzimas, glicoproteínas e outras macromoléculas Película adquirida do esmalte Película adquirida ≠ do biofilme dental Livre de bactérias No entanto, atua como base para subseqüente adesão de microrganismos, os quais sob certas condições podem desenvolver o biolfime dental. Película adquirida do esmalte ◦ Estudos in vitro mostraram que sua espessura varia de acordo com o arco dental e superfície dentária devido alguns fatores: - Primeiramente, o dorso da lingual é queratinizado e, consequentemente, mais abrasivo do que seu ventre. - Desta forma, o dorso da língua pode limitar a espessura da PAE na face palatina dos dentes superiores e ser parcialmente responsável por uma película menos espessa nessa região. - Tal fato não ocorre no arco inferior. Película adquirida do esmalte DORSO VENTRE Película adquirida do esmalte A presença de PAE mais espessa está diretamente ligada a regiões onde é constantemente irrigada por saliva proveniente das glândulas submandibular e sublingual, as quais secretam, por exemplo, a mucina, que é uma das proteínas salivares que compõem a PAE. Película adquirida do esmalte Funções: 1. Promove lubrificação da estrutura dentária protegendo-a do contato com dentes antagonistas, tecidos moles e alimentos abrasivos. 2. Reduz o desgaste do esmalte e da dentina decorrente de abrasão por dentifrícios. 3. Protege contra a erosão dental. 4. Desempenha um papel importante no controle da desmineralização do esmalte dentário. 5. Atua como barreira, mantendo assim a integridade da superfície do esmalte dentário através da prevenção da desmineralização e facilitação da remineralização. Isso ocorre porque a PAE é capaz de modificar a difusão de ácidos e transportar íons cálcio e fosfato tanto para o interior quanto para o exterior da superfície do esmalte. Película adquirida do esmalte Menos de 30 segundos já é formada uma película adquirida (formação imediata), tempo inicial e de maturação. Película adquirida do esmalte A película adquirida está em íntimo contato com a superfície do dente; Ela se caracteriza por um filme protéico, o qual é inicialmente formado pela adsorção seletiva de proteínas; Está diretamente relacionada com a formação do biofilme. Importante seu conhecimento para o diagnóstico, monitoramento, prevenção e tratamento de doenças. BIOFILME Placa dentária/biofilme O desenvolvimento da placa bacteriana na boca pode ser dividido em vários estágios, sendo a primeira fase a formação da película e terminando com a formação da placa madura. Durante o desenvolvimento da placa bacteriana, são reconhecidas diferentes etapas. 1.Adsorção de bactérias na superfície do dente. As bactérias se adsorvem à superfície do dente, formando uma fina película imediatamente após a erupção dentária e também após a higienização dos dentes. Em seguida, as bactérias começam a sintetizar exopolissacarídeos (EPS) insolúveis, sendo que esse processo garante a aderência delas em uma matriz tridimensional denominada biofilme, que se torna maduro pelo acúmulo de EPS e a reprodução bacteriana. A matriz de EPS tem importante função também em armazenar nutrientes e água em função dos radicais neutros e com carga dos polissacarídeos, além de proteger bactérias de resposta imune, predadores e agentes antimicrobianos que poderiam estar presentes na boca. Por isso, um dos métodos mais eficazes para prevenir a formação do biofilme é evitar ou reduzir a aderência inicial da bactéria à superfície do dente. 1.Adsorção de bactérias na superfície do dente.As comunidades pioneiras, modelos da flora bacteriana comensal, são compostas por poucas células e representam o crescimento diário da biomassa desse biofilme que se desenvolve entre as escovações. A promoção e a manutenção dessas bactérias comensais na superfície dental podem apresentar elementos cruciais para a prevenção da colonização tardia por bactérias que causam doenças. As primeiras comunidades têm a vantagem de ser facilmente obtidas intactas, em comparação com as camadas de biofilme que aparecem após vários dias. Existem evidências de que bactérias pioneiras se ligam seletivamente à superfície do esmalte do dente por meio de receptores presentes na saliva e são encontradas em pequenos aglomerados de células. 2. Interação físico-química das bactérias com o biofilme. As bactérias orais possuem mais de um tipo de proteína de adesão na sua superfície celular (adesinas) e participam de várias interações com moléculas presentes na boca e também com receptores de outras bactérias. 3. Adesão entre outros microrganismos colonizadores, interagindo com receptores de adesão específicos e aumentando a densidade do biofilme. A eficiência das interações metabólicas entre as bactérias na cadeia alimentar pode ser aumentada se elas estiverem em estreito contato. O aumento da densidade do biofilme, com o tempo, implica em importantes mudanças no metabolismo bacteriano. Eventos fisiológicos diferentes ocorrem nas diferentes partes do biofilme de acordo com o tipo de microrganismo predominante, assim o biofilme funciona como um sistema complexo. 4. Multiplicação dos microrganismos, levando ao crescimento e formando uma superfície tridimensional e funcionalmente organizada. A produção de polímeros resulta na formação complexa de matriz extracelular, compondo glucanos solúveis e insolúveis, frutanos e heteropolímeros. Essa matriz pode ser biologicamente ativa, reter nutrientes, água e enzimas no biofilme oral. Muitos pesquisadores têm mostrado que a composição da placa muda com o tempo. Cocos e bastonetes início Aparecimento de organismos filamentosos após uma semana A composição da placa é dependente da extensão da doença gengival e de sua localização supra ou subgengival. Streptococcus mutans e sobrinus Lactobacilos – caráter secundário Existem diferenças em relação ao acúmulo de biofilme até mesmo num mesmo dente, bem como em diferentes partes da boca, onde se observa uma disponibilidade de oxigênio variável. Assim, o acúmulo de biofilme nos dentes, nas superfícies próximas da língua, é maior devido à menor concentração de oxigênio, demonstrando que existe um padrão de crescimento diferenciado do biofilme nas diferentes regiões da boca e dos dentes. Essa menor concentração também pode ser observada no interior da gengiva. Placa dentária/biofilme Placa dentária/biofilme As bactérias colonizadoras das mucosas da boca estão expostas ao oxigênio durante a maior parte do tempo. As que colonizam a parte interna do biofilme ou do interior da gengiva são predominantemente anaeróbicas. Os estreptococos, principais microrganismos envolvidos na cárie dental, são capazes de adaptar seu metabolismo para trabalhar tanto sobre condições aeróbicas quanto anaeróbicas. O evento crucial para desencadear o processo carioso é a seleção e dominância de certos grupos de microrganismos específicos ácidos tolerantes (acidúricos). S. Mutans: possuem propriedades que os permitem serem predominantes no biofilme dental e induzirem o desenvolvimento da cárie. Síntese de polissacarídeos extracelulares (PEC) Síntese de polissacarídeos intracelulares (PIC) Acidogenicidade (produção de ácidos) Aciduridade (habilidade de sobreviver em meios ácidos) Mutans: - Podem se desenvolver em pH inferior a 4 - A primeira colonização por EGM ocorre entre 19 e 31 meses de idade (janela de infectividade) - Colonizam o hospedeiro após a erupção do primeiro dente principal sítio de colonização - Superfícies duras são essenciais para a colonização por EGM Placa dentária/biofilme As limitações de difusão causadas pela estrutura do biofilme resultam em variações locais na disponibilidade de nutrientes, pH e tensão de oxigênio. Assim, as bactérias dentro de biofilmes são inevitavelmente heterogêneas com relação à sua expressão genética. Muitos biofilmes são compostos por uma variedade de espécies bacterianas e alguns ainda contêm misturas de bactérias e fungos. Os membros desses biofilmes mistos têm necessidades diferentes e têm diferentes funções metabólicas, tornando o comensalismo um fenômeno muito comum nos biofilmes. Placa dentária/biofilme Por exemplo, em regiões em que os primeiros colonizadores da cavidade oral são microrganismos aeróbicos ou anaeróbios facultativos, a difusão limitada do oxigênio por meio do biofilme cria um ambiente que fornece as condições necessárias para posterior colonização por anaeróbios obrigatórios. Placa dentária/biofilme Os biofilmes são resistentes às forças físicas como a produzida pela circulação e pelo escoamento do sangue e a ação da saliva na boca. Microrganismos no interior dos biofilmes também estão menos expostos a carências nutricionais, mudanças de pH, radicais de oxigênio, desinfetantes e antibióticos do que organismos do ambiente. A natureza de certas infecções crônicas é complexa devido ao desenvolvimento desses sistemas resistentes. Placa dentária/biofilme A invulnerabilidade de certos biofilmes é provavelmente dependente de características específicas, incluindo crescimento lento e microrganismos presentes. O papel da glicose na indução da produção de exopolissacarídeos (EPS) pode ter várias funções. É possível que a glicose simplesmente sirva como um substrato da síntese de EPS. A segunda possibilidade, que suporta o biofilme como um modo de defesa, é que a bactéria pode ter evoluído para interpretar níveis elevados de glicose como um sinal para se proteger do sistema imunológico do nosso organismo. Alternativamente, a produção de polissacarídeo pode funcionar apenas como um mecanismo de armazenamento dessa glicose. Placa dentária/biofilme ◦ Quando o microganismo esta na presença de PEC ele ativa o metabolismo e a produção do ácido láctico e isso vai fazer a fragmentação da hidroxiapatita favorecendo a desmineralização e o processo carioso. ◦ Quando temos a ausência do substrato, teremos a atuação do PIC, pois ele sobrevive pelas moléculas de reserva que estão dentro das células bacterianas e também ira levar a fragmentação da hidroxiapatita favorecendo a desmineralização e o processo carioso. Placa dentária/biofilme Placa dentária/biofilme Placa dentária/biofilme Quando a fonte de carboidrato for sacarose, além da produção de ácidos pelas bactérias, polissacarídeos extraceculares (PECs) são sintetizados por enzimas bacterianas. Entre as enzimas mais estudadas estão as glucosiltransferases e as frutosiltransferases, produzidas por espécies de S. mutans. A sacarose (dissacarídeo composto por glicose e frutose) serve de substrato para as duas enzimas: quando for hidrolisada por glucosiltransferases, haverá síntese de polissacarídeos de glicose. Placa dentária/biofilme Os PECs insolúveis alteram a matriz extracelular, tornando-a mais volumosa e porosa, e contribuem para a adesão de novos microrganismos. O biofilme mais poroso é mais cariogênico, pois permite a difusão dos açucares para seu interior, o que possibilita que as bactérias tenham nutrientes e produzam ácidos, e também dificulta a remoção dos ácidos pela saliva. Placa dentária/biofilme ◦ São comunidades bacterianas cooperativas e estruturadas embutidas em uma matrizautoproduzida (polímeros extracelulares) que está associada a uma superfície (esmalte, cemento, dentina, implantes). ◦ Alguns MO que povoam o biofilme podem ser patogênicos, contribuindo para o desenvolvimento de CÁRIE, GENGIVITE E PERIODONTITE; ◦ O desenvolvimento dessas infecções é multifatorial, e as bactérias são causa necessária mas não suficiente para as doenças. Placa dentária/biofilme Biofilme: Filme mole concentrado e aderente de microrganismos, colonizando a superfície do dente; Não é uma entidade homogênea: variação entre indivíduos, locais da boca, locais do dente, etc.; Não é fácil de remover; Adesão da bactéria na película adquirida é um evento importante no desenvolvimento da placa dentária, pois permite que o m.o permaneça na superfície dental mesmo com as forças mecânicas do fluxo salivar e com os movimentos da língua. Placa dentária/biofilme Biofilme: Eventos destrutivos na superfície dentária levam uma deposição bacteriana que forma uma placa a uma condição de cárie ou doença periodontal. Se o meio está ácido, a dissolução do esmalte pode ocorrer. Se estiver básico, o cálculo pode se formar nos remanescentes da placa, que irritam a gengiva e levam à inflamação a à necrose tecidual. Placa dentária/biofilme As bactérias da placa fermentam açucares em ácido láctico, que irá destruir o esmalte mineralizado. A destruição da película protetora e da superfície do esmalte é um processo progressivo. Um agente de revelação pode expor as bactérias da placa para facilitar sua remoção, mas a placa irá se reestruturar a menos que uma higiene bucal apropriada seja praticada. Pode-se concluir que o processo de formação do biofilme bacteriano oral é complexo devido ao grande número de fatores físicos, químicos e biológicos interagindo de forma continua e organizada. OBRIGADA!
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