ASIGNATURA: MICROBIOLOGIA, INMUNOLOGIA Y
ETIOPATOGENIA DE LA ENF. PERIODONTAL Y
PERIIMPLANTAR
PROGRAMA ESPECIALIDAD DE PERIODONCIA E
IMPLANTOLOGIA
2013
BIOFILMS ORALES Prof. Dra. Patricia Palma F
OBJETIVOS
• Conocer la estructura y composición de los BFO
• Comprender la importancia de los BFO en la etiopatogenia
de las enfermedades orales
• Comprender los mecanismos de virulencia asociados a los
BFO y su relación con la enfermedad
CAVIDAD ORAL: ecología
Laurence J Walsh
School of Dentistry, The University of Queensland,, Australia
26 INTERNATIONAL DENTISTRY 2008 SA VOL. 10, NO. 1
2009, Nasidze et al. 101 generos
BIOFILM
Dental plaque can be defined as the diverse
community of micro-organisms found on
the tooth surface as a biofilm, embedded in
an extracellular matrix of polymers of host
and microbial origin
P.D. Marsh Plaque as a BiofilmCaries Res 2004;38:204–211
PATOGENICIDAD Y BIOFILM
Placa bacteriana dental como modelo de
“Biofilm” + 700 especies
6
PROPIEDADES GENERALES DE LOS BIOFILMS Y
COMUNIDADES MICROBIANAS
Marsh 2004
MECANISMOS DE FORMACION DEL
BF
• 1.- FORMACION DE LA PELICULA ADQUIRIDA
• 2.- TRANSPORTE DE MICROORGANISMOS
• 3.- COLONIZADORES PRIMARIOS
• 4.- COAGREGACION
• 5.- SUCESIONES MICROBIANAS
• 6.-BIOFILM MADURO
• 7.- DESPRENDIMIENTO DE SUPERFICIES
• LSUHSC/MIP - Plaque Formation
ETAPAS EN LA FORMACION DEL BIOFILM
Etapas en la formación y crecimiento del biofilm de placa bacteriana dental
1°- Adsorción selectiva de proteínas salivales al
esmalte:
mucinas proteínas ricas en prolina (PRP)
-amilasa estaterinas
ESMALTE DENTARIO
PELICULA ADQUIRIDA ADSORCION DE PROTEINAS SALIVALES SOBRE EL ESMALTE
LIMPIO
Glicoproteínas, fosfoproteínas , PRP
BIOFILM
2º Adherencia irreversible de bacterias planctónicas
a la PDA
Predominan especies cocáceas gram-positivo
E S M A L T E
P D A
- - - - - - - -
E S M A L T E
P D A
DESARROLLO DEL
Cada célula aumenta en número y se disemina
sobre la superficie del diente: placa dental
supragingival
3º Crecimiento de las microcolonias
4. Formación de la matriz Las bacterias sintetizan un exopolisacarido que
constituye la matriz del biofilm formación canales
The image shows a 2um section of oral biofilm using CLASI FISH. The
structures shown are bacteria forming complex strucutres upon each other.
• crecimiento de las microcolonias
• acumulación de matriz extracelular
• reclutamiento de nuevas bacterias de la fase
planctónica
• agregación y coagregación bacteriana
•asociaciones bacterianas: red trófica
5°- Formación del biofilm continuo sobre la
superficie colonizada mediante:
6°- Crecimiento en volumen
del biofilm
Y
Constitución de la placa
bacteriana madura como
biofilm
6|° Liberación
Algunas bacterias de la matriz del Biofilm se
liberan para poder colonizar nuevas
superficies, cerrando el proceso de formación
del BF
Por medio de la producción
de enzimas que degradan
de forma específica el
exopolisacarido
El microambiente de la comunidad interna
cambia de facultativo a anaeróbico obligado:
la comunidad se reorganiza:
Cambio del microambiente: Cambio del nicho
ecológico
comunidad climax
sucesion secundaria
CONSECUENCIAS DEL BF
• IMPACTO EN LA EXPRESION DE GENES
• SEÑALIZACION CELULA-CELULA
• QUORUM SENSING
• TRANSFERENCIA GENETICA
• TOLERANCIA A ANTIMICROBIANOS
Regulación del Biofilm
•
• Regulado por una compleja cascada de autoinduccion.
• Las bacterias secretan compuestos similares a
hormonas denominados autoinductores, que son los
encargados de establecer la comunicación célula a
célula, intraespecífica e interespecífica.
• Es un mecanismo dependiente de la acumulación de la
molécula señal en el medio ambiente, que permite a la
bacteria sentir la densidad de la población existente
• Cuando los autoinductores alcanzan cierta concentración
umbral y se acumula en el medio la suficiente cantidad se
activa un receptor específico interactuando con
reguladores transcripcionales, modulando la expresión
de génica.
Comunicación entre bacterias Señales en el biofilm
(Chen, 2001; Socransky y Haffajee, 2003; Marsh, 2005)
• Las bacterias dentro del biofilm tienen capacidad
para comunicarse entre ellas por medio de
señales químicas, como por ej:
• acil-homoserina lactona (Whitehead y col., 2001),
• factor autoinductor-2 (Federle y Bassler, 2003; Winzer y col.,
2003)
• péptido estimulador de la competencia CSP (Li y
col., 2001; Li y Burne, 2001).
24
• También pueden comunicarse mediante transferencia de material genético por medio de mecanismos
• conjugación,
• transformación,
• transferencia de plásmidos y trasposones
• (Bowler y col., 1994; Roberts y col., 2001;
• Wang y col., 2002; Chen, 2003).
Comunicación
• Quorum sensing es el
mecanismo por el cual la
bacteria responde a
moléculas tipo hormonas
denominadas autoinductores.
• La respuesta es un cambio en
la regulación de la expresión
génica generada por la
densidad celular
26
AUTOINDUCTORES: MOLECULA SEÑAL
• resistencia bacteriana a los ATM
• producción de factores de virulencia,
• estructura del propio biofilm
Esta capacidad de comunicarse entre
las bacterias tiene influencia en:
TOLERANCIA A ATM EN BF
• Bacterias bucales < S a ATM
en BF
• S sobrinus es entre 75 y 300
veces mas resistente en BF
frente a CHX
• Limitada penetración
• Inactivación enzimatica
• Expresión de nuevos fenotipos
Acción de CHX en el BF
(A) Two-day-old sucrose-dependent biofilms produced within
24-well microtiter dishes according to previously published procedures
(Banas et al., 2001). The GbpA- strain produced a flatter
biofilm that coated the surface more evenly. The GbpC- strain produced
a biofilm that was at least twice as thick as that produced by
wild-type S. mutans. (B) We estimated the thicknesses of the biofilms
formed by wild-type and GbpC- strains by inverting the contrast
(making the background white and cells black) of microtiter well
images and using the software program NIH Image for densitometry.
Cambios en la
expresión del
biofilm
Modificación
genetica
Ultraestructura de
placa de 2 semanas
en 3 individuos
diferentes patrones
de colonización
ESTRUCTURA DEL BIOFILM MADURO
Acumulación de placa
sobre el diente es
producto del balance
entre adhesión,
crecimiento y remoción
INTERACCIONES MICROBIANAS
COMPOSICION BACTERIANA DEL BF COMUNIDAD CLIMAX EN DIFERENTES NICHOS
• PLACA BACTERIANA SUPRAGINGIVAL
• FISURA OCLUSALES
• PLACA PROXIMAL
• PLACA BACTERIANA SUBGINGIVAL
• PROTESIS
Aislamientos /sitios
ESPECIES/ Placa supragingival asociado a las fisuras
ESPECIES/ placa proximal
BIOFILM DE PLACA SUBGINGIVAL
38
Ecología del surco gingival
• Predominio de
anaerobios obligados,
Gram negativo,
proteolíticos
• Está influenciada por:
anatomía del surco, flujo
y propiedades del fluído
gingivocrevicular (FGC)
ESPECIES PREDOMINANTES SURCO CREVICULAR
PATRONES DE
COAGRAGACION EN
LA FORMACION DEL
BIOFILM DE PLACA
BACTERIANA
41
Calculo o placa dental (supra y/o sub) calcificada
• Deposito de minerales intra
y extra celular (bacteria)
• Sarro y placa bacteriana
• Factor etiológico para el
inicio y/o progresion de las
enfermedades
gingivoperiodontales
Relación de las bacterias de la placa con la enfermedad : POSTULADOS DE KOCH
• La bacteria patógena debe de estar presente en las lesiones. Visualizada a través de microscopía u obtenida en cultivos.
• La bacteria patógena debe ser posible de ser cultivada y obtenerla en cultivos puros.
• La bacteria patógena debe causar la enfermedad cuando es inoculada a un animal de experimentación. Inoculaciones Experimentales.
• La bacteria patógena debe de poder ser recobrada del animal de experimentación, demostrando ser la bacteria original.
• La bacteria patógena debería producir en el animal de experimentación una respuesta defensiva inmunitaria. Reacción Inmune.
POSTULADOS DE KOCH MOLECULARES
Las Enfermedades Infecciosas se analizan bajo la perspectiva molecular. • La acción patógena bacteriana, es determinada por la
presencia de genes específicos. • Las consecuencias clínicas de una Enfermedad
Infecciosa, se deben a la alteración metabólica y celular de los tejidos.
• La presentación clínica de las Enfermedades
Infecciosas, es influenciada por los factores ambientales.
• la enfermedad periodontalinfección mixta:
• los microorganismos deben encontrarse en alto numero
en la lesión periodontal
• los microorganismos pueden estar ausentes o presentes en pequeño número en sujetos periodontalmente sanos o con otras formas de EP
• debe tener altos niveles de anticuerpos contra los microorganismos en sujetos periodontalmente enfermos en suero, saliva y FGC
Postulados de Koch modificados por Socransky
• el microorganismo produce factores de virulecia “in vitro” los que se pueden correlacionar con histopatologia clínica.
• el microorganismo debe presentar propiedades patogénicas similares en modelos animales apropiados
• la mejora clínica que sigue al tratamiento debe eliminar el patógeno de la lesión periodontal.
Microorganismos que se asocian a las EP
Jenkinson H., Environmental Microbiology, 2011.
placa supragingival: Gingivitis crónica
Encía
sana
• BF
SITIO
SUSCEPTIBLE
Productos microbianos
extracelulares tejido
gingival
INFLAMACION
ELIMINACION PLACA
Aumento masa 10 a 20 veces Streptococci cambia por Actinomyces spp., Capnocytophagas spp., y bacterias anaerobias Gram negativo obligados
Placa subgingival:
periodontitis Bacterias predominantes en saco
periodontal de pacientes con
periodontitis crónica
Gram + Gram -
Eubacterium brachy Tannerella forsythia
Eubacterium
nodatum
Fusobacterium
nucleatum
Mogibacterium
timidium
Porphyromonas
gingivalis
Parvimonas micra Prevotella
intermedia/loescheii
Peptostreptococcus
stomatis
Dialister
pneumosintes
Campylobacter
rectus
Treponema spp.
Resumen: concepto BF
interacciones microbianas/hospedero
patologías gingivoperiodontales
BIOFILM
• Comunidad mIcrobiana compleja y organizada
que:
• presenta alta resistencia a antimicrobianos en
comparación con bacterias planctónicas
• El glycocalyx retarda la difusion de antibióticos y de
factores antimicrobianos derivados del hospedero
• Pueden expresar genes “apagados” ->
factores de virulencia, según las condiciones
del biofilm respecto de su estado planctónico
51
• Gracias por su atención