AULA 3_ CÁRIE DENTÁRIA

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CÁRIE DENTÁRIA: ASPECTOS MICROBIOLÓGICOS
PROF. Túlio César Ferreira
DEFINIÇÃO
A cárie dentária pode ser definida como a perda localizada dos tecidos calcificados dos dentes, decorrentes a fermentação de carboidratos da dieta por microorganismos do biofilme dentário.
Derivado do latim “cariosus”: destruição ou putrefação.
Destruição localizada de tecidos dentários mineralizados.
Conceito de Biofilme
Comunidades microbianas complexas, e dinâmicas, envoltas por uma matriz, geralmente polissacarídica, que se formam seqüencialmente e sofrem alterações ao longo do tempo
Microscopia eletrônica de biofilme formados na superfície do dente
Porque formar biofilmes?
Melhores condições de sobrevivência nos ambientes naturais
Proteção contra
Radiações UV
Fagocitose
Desidratação
Predadores
Antimicrobianos
Aproveitamento de nutrientes
Sintrofia (alimentação cruzada; é o fenômeno em que uma espécie vive dos produtos de outra espécie)
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Troca de material genético (ex. Conjugação)
Etapas no desenvolvimento de um biofilme
1) Iniciação: Associação transiente  Associação estável
2) Maturação: Formação e estruturação de microcolônias
		Síntese de Exopolissacarídeos
		Interações metabólicas e genéticas
3) Dispersão: Liberação de células
Mecanismos de comunicação intercelular
Expressão diferencial de genes
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Etapas de formação de um biofilme
Watnick, P. & Kolter, R. (2000) Biofilm, city of microbes. J. Bacteriol., 182:2675-2679
Biofilme artificial de V. cholerae
Células plantônicas
Células aderidas
microcolônia
biofilme
Células desgrudadas (liberadas)
Células plantônicas
Células aderidas
microcolônia
biofilme
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A - Iniciação de um biofilme
- Redução da motilidade (inibição do gene de flagelina)
- Síntese de exopolissacarídeos
Associação transiente do organismo com superfícies ou outros organismos
	- Flagelos, Pilus tipo IV, adesinas
	- Movimentação bidirecional
Associação estável
O pilus tipo IV (T4P) é uma estrutura localizada na superfície da célula envolvida com diferentes comportamentos bacterianos incluindo motilidade tipo "twitching“ (contração), adesão em superfícies, transformação natural, formação de biofilme, secreção de proteínas e quimiotaxia
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B - Maturação do biofilme
Jenkinson, H.F. & Lappin-Scott, H.M. (2001) Biofilms adhere to stay. Trends Microbiol., 9:9-10.
A vida e os tempos de um biofilme, descritos como um ciclo de desenvolvimento, cujos vários estágios são determinados por uma variedade de fatores físicos, biológicos e ambientais, conforme indicado na parte superior do diagrama. Adesão inicial a uma superfície é um evento aleatório influenciado pela proximidade das células bacterianas. Aderido as bactérias passam por divisão celular, colonizam a superfície e, assim, proporcionam maior adesão e acúmulo celular para gerar um "filme de ligação" no qual uma comunidade de clímax é gerada. O biofilme é uma entidade dinâmica: células entram ou saem continuamente da comunidade, promovendo diversificação ou dispersão que levam à remodelação da estrutura do biofilme
Mudança de fenótipo
Surgem mutualismo e comensalismo
“Escudo hidrodinâmico e pastagem”
fluxo
proximidade
Fatores físico-químicos e fatores nutricionais
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C - Dispersão dos biofilmes
1 - Expansiva: liberação de células do interior das microcolônias
Morte celular - limitação nutricional, espécies reativas de oxigênio, apoptose, lise por fagos
Degradação da matriz por liases
Restauração da motilidade
2 - Fragmentação: forças mecânicas
3 - Superficial: migração do biofilme
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Rickard, A.H.; Gilbert, P., High, N.J., Kolenbrander, P.E.; Handley, P.S. (2003) Bacterial coaggregation: an integral process in the development of multi-species biofilms. Trends Microbiol., 11:94-100.
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Exemplos de biofilmes de interesse humano
Doenças associadas a biofilmes: 65 a 80% das infecções tratadas, em países desenvolvidos.
	- Processos crônicos
	- Infecções de dispositivos implantáveis
“Epidemias virtuais crônicas”
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Infecções de dispositivos implantáveis
S. aureus, S. epidermidis
Pseudomonas aeruginosa
Catéteres, Marca-passos, Válvulas cardíacas, 
Próteses
Endocardites: espécies de Streptococcus
Pneumonias em pacientes com fibrose cística: P. aeruginosa
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“Os microbiologistas levaram cerca de 100 anos para serem capazes de estudar as bactérias em culturas puras.
Provavelmente, agora serão necessários mais 100 anos, para que sejam capazes de estudar as bactérias como estas vivem na natureza, ou seja: em biofilmes!!!”
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CAUSAS
MULTIFATORIAL
HOSPEDEIRO (saliva, dentes e sistema imunológico)
MICROBIOTA: 
DIETA
Fonte: prof Thaís Benevuto
CÁRIE É UMA DOENÇA MICROBIANA!!!!
Desequilíbrio da microbiota bucal em relação às funções imunológicas e/ou fisiológicas do hospedeiro, sendo desencadeada frequentemente por fatores ambientais como dieta rica em sacarose.
Os microrganismos cariogênicos presentes em pequenas quantidades na microbiota de pessoas saudáveis, aumentam expressivamente em proporção.
Desmineralização Destruição permanente 
REQUISITOS BACTERIANO PARA CARIOGENICIDADE
Atividade acidogênica intensa (capacidade de produzir ácido);
Aderência à superfície dental;
Produção de polissacarídeo de reserva;
Aciduricidade (capacidade de tolerar e proliferar em meios com pHs ácidos) 
Formação da cárie: necessária a formação de um biofilme específico (contendo a presença de microrganismos virulentos).
A maioria são comuns nos nichos bucais de pessoas saudáveis é classificadamente definida como comensal (Relação ecológica interespecífica na qual duas espécies de animais se encontram associadas com benefício para uma delas mas sem prejuízo para a outra; inquilinismo).
 Gênero Streptococcus 47% a 85% da microbiota bucal cultivável de adulto.
Contribui para a manutenção da saúde, funcionando como barreira biológica.
ETIOLOGIA CÁRIE DENTÁRIA
Agentes etiológicos primários da cárie dentária supragengival são os Streptococcus (S. mutans e S. sobrinus) (anaerobios facultativos) e lactobacilos (anaerobios facultativos) , cárie radicular Actinomyces sp (gram-positivas, anaeróbias facultativas, proteolíticos)
O consumo elevado de sacarose associado ao contato com saliva de pessoas colonizadas por EGM (estreptococos do grupo mutans) pode adiantar o processo de instalação da cárie. 
CURIOSIDADE 
CRIANÇAS APÓS A IDADE 2,5 ANOS CAI DRASTICAMENTE A CHANCE DE AQUISIÇÃO DO S. mutans E SE MANTÊM LIVRE ATÉ OS 5 ANOS!
AINDA NÃO SE SABE AO CERTO, HIPÓTESES:
COMPLETA ERUPÇÃO DOS DENTES
MATURAÇÃO COMPLETA DO SISTEMA IMUNE
GÊNERO EGM
Mais prevalente do em humanos é o S. mutans seguido pelo S. sobrinus.
Mecanismo de instalação do S. mutans:
Utilizam a sacarose para sintetizar polissacarídeos insolúveis denominados de glucanos, os quais compõe a matriz extracelular, promovendo o aumento da biomassa dos biofilmes. Unido a poder de sua virulência ele se torna o principal patógeno da cárie dentária.
OBSERVAÇÃO IMPORTANTE
1º) EGM podem compor a complexa comunidade dos biofilmes dentários, mas desenvolvimento da cárie somente ocorrerá se as condições biofísicas locais resultantes da hábitos e características do hospedeiro favorecem o aumento da proporção desses microorganismos no biofilme.
2º) Há outras espécies não EGM que podem contribuir para progressão da cárie, ex: Lactobacillus e Actinomyces e alguns C. albicans
MECANISMO DE VIRULÊNCIA DE EGM
EGM ( S. mutans, S. sobrinus, S. cricetus, S. downei, S. rattus, S. ferus, S. macacae, S. orisratti)
O papel como iniciadores da cárie se deve ao conjunto de fatores de virulência que vão desde colonizar os dentes e aumentar o biofilmes, provocando a queda do pH local e desmineralização progressiva dos tecidos dentários.
S. mutans é o primeira espécie dental sequenciada, por isso é a mais estudada
VIRULÊNCIA S. mutans
1º COLONIZAÇÃO DOS DENTES E FORMAÇÃO DE BIOFILME
Para a formação da placa bacteriana pelo Streptococcusmutans 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
 (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 glicana (dextrana), a qual é insolúvel em água. 
(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 glicana 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
As vias dependentes de glicose são cruciais para estabelecimento do S. mutans nos biofilmes, que envolvem a hidrólise da sacarose acoplada a síntese de polissacarídeos extracelulares (PECs).
Lembrando os PECs são principais componentes da matriz extracelular dos biofilmes.
PECs insolúveis produzidos pelo S. mutans permitem a adesão e o acúmulo bacteriano nos biofilmes.
A PEC insolúvel quando estabelecida aumenta a porosidade do biofilme e a difusão de ácidos em direção à superfície do esmalte, favorecendo a desmineralização dentária e o aumento da proporção das bactérias acidúricas e acidonogênicas.
PEC insolúvel reduz concentração do cálcio, fosfato inorgânico e flúor na matriz.
PEC solúvel é formada pela liberação de enzimas pelos S. mutans que tem a função de garantir reserva de açúcar para manutenção do metabolismo das bactérias durante o período de falta de nutrientes da dieta.
S. mutans é uma bactéria anaeróbia e fermentativa, ou seja, os produtos finais de seu metabolismo produzem ácidos e etanol.
Essa bactéria para sobreviver no ambiente bucal quando há condições de fartura de açúcar, parte deste é transportado para o interior da célula, chamado de polissacarídeos intracelulares (PICs), diminuindo o stresse osmótico e torna uma forma de manter reserva. 
VIRULÊNCIA
ACIDOGENICIDADE: capacidade de fermentar diversos tipos de açúcares produzindo ácido lático. 1º CARACTERISTICA DE VIRULÊNCIA 
ACIDURICIDADE : TOLERÂNCIA A AMBIENTES ÁCIDOS 
Capacidade de tolerar ambientes ácidos, que são capazes de inibir o crescimento de microrganismos não patogênicos. 2º FATOR DE VIRULÊNCIA. 
Em se tratando da composição dos dentes, o mineral hidroxiapatita é o principal constituinte, cuja fórmula é Ca5(PO4)3OH. A hidroxiapatita é parcialmente solúvel em soluções ácidas, o que pode levar à deterioração dos dentes.
As bactérias existentes em nossa saliva fermentam os carboidratos que ingerimos, e produz o ácido lático. Sendo assim, o pH da boca fica abaixo de 4,5 (ácido). A reação do ácido com a Hidroxiapatita forma um sal que é solúvel em H2O, por isso parte da Hidroxiapatita e se dissolve, o que favorecerá o aparecimento de pequenas cavidades nos dentes.
Mas existem alternativas que ajudam a combater a corrosão dentária, como aplicação periódica de flúor. Os íons fluoreto   (F-) presentes no flúor transformam a Hidroxiapatita em fluorapatita que protege ainda mais os dentes, por ser menos solúvel em ácidos.
Esmalte do dente)
CONTROLE NATURAL 
SALIVA – RICA EM ANTICORPOS
LEUCÓCITOS 
CÉLULAS NATURAL KILLER (NK)
ESTRATÉGIA DE CONTROLE
ASSOCIAÇÃO DE AGENTES ANTIMICROBIANOS (CLOREXIDINA*) E FLUORETOS
REMOÇÃO MECÂNICA
RESTRIÇÃO DO CONSUMO DE SACAROSE
USO DE PRÓBIÓTICOS
NOVA CLASSE DE ANTIMICROBIANOS – PEPTÍDEOS ANTIMICROBIANO (PAMP’s)  são substâncias microbianas (características de patógenos) que estimulam a imunidade inata.