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sobre Bacteriologia

Parte 4 – O Biofilme Dental

Rafael Nobre

Este texto é uma visão geral sobre a formação dos biofilmes nas superfícies bucais. Capítulos posteriores irão

abordar os biofilmes cariogênicos e periodontopatogênicos com mais especificidade. O termo placa dental hoje é

obsoleto, no entanto em alguns livros que pesquisei, ele ainda estava presente. Quero deixar claro que as vezes em

que o termo Placa Dental aparece aqui, ele serve apenas como sinônimo de biofilme, e mantive Placa como

substituto da palavra biofilme no intuito de evitar a repetição e também para manter a fidelidade com o texto

pesquisado.

Introdução Os recentes estudos científicos sugerem um maior dinamismo, comunicação e interação dos

microorganismos tanto entre si como com o hospedeiro. Isso exige a supressão do termo placa

dental, uma vez que este denota algo imóvel, estagnado. Para substituí-lo, Biofilme foi escolhido.

Entendemos, basicamente por biofilme uma comunidade microbiana, embebida por uma matriz

aglutinante e firmemente aderida a uma superfície sólida úmida, como tecidos de seres vivos,

rochas existentes em mares e rios, casco de barcos, interior de tubulações e etc. Biofilmes

específicos espalhados pelo nosso corpo causam cárie dental e doenças periodontais, otite média,

infecções em músculos e esqueleto ósseo, infecções do sistema biliar, pneumonia cístico-fibrosa,

endocardite em válvulas cardíacas naturais e colonização de artefatos implantados no organismo,

tais como válvulas cardíacas artificiais, cateteres, próteses ortopédicas, lentes de contato e

implantes dentais.

75% do biofilme dental é constituído por uma matriz polissacarídeos extracelulares (PECs)

produzidos pelas próprias bactérias. A placa pode se formar diretamente sobre a superfície dos dentes,

no entanto, ela se forma com mais frequência sobre a película adquirida. A PL que se forma quando a

saliva banha o esmalte dental, uma glicoproteína salivar (mucina) recepta os microorganismos. A

película adquirida tem a função de lubrificar e assim proteger a superfície do dente, reduzindo o atrito

gerado pela mastigação. Além disso, impede o ressecamento da superfície do esmalte tornando-o

menos friável e favorecendo sua reparação. Por outro lado, ela interfere na seleção da aderência de

bactérias e fornece alguns nutrientes necessários para as bactérias colonizadoras iniciais. O Biofilme

pode estar firmemente aderido não somente à superfície dental, mas também a outras estruturas

sólidas eventualmente presentes na boca, como o cálculo salivar ou tártaro, restaurações e coroas

protéticas, próteses removíveis totais ou parciais, artefatos ortodônticos e superfícies de implantes

bucais. Com relação ao dente, o Biofilme se forma em todas as suas superfícies, principalmente nas

regiões cervicais, fossetas, sulcos e defeitos estruturais, áreas de má coalescência ao redor de

restaurações inadequadas e em dentes incorretamente posicionados na arcada.

A localização do biofilme tem importante significado na etiopatogenia da cárie dental e das diferentes formas de periodontopatias. O estabelecimento e a composição da placa subgengival são influenciados pelo espessamento do biofilme supragengival. A indução da resposta inflamatória pelo

biofilme acaba alterando a ecologia do ambiente subgengival, propiciando a ocorrência de doenças periodontais.

É importante distinguir a “matéria alba”, que se acumula sobre a placa e é constituída por bactérias não aderidas ao dente, por células de descamação, leucócitos e restos alimentares. Como é frouxamente ligada ao dente, a matéria alba é deslocada da superfície dental por jatos de ar/água e por bochechos vigorosos, o que não acontece com a placa dental. A placa bacteriana também deve ser diferenciada do cálculo salivar (tártaro), que resulta de sua posterior mineralização, sendo constituído basicamente por fosfato de cálcio, carbonato de cálcio e fosfato de magnésio. Devido à sua porosidade e irregularidade características, a superfície dessa estrutura representa um local favorável para contínua e intensa deposição de biofilme.

O fluxo salivar e os movimentos dos músculos da boca são forças que tendem a desalojar as

bactérias aderidas no biofilme. A formação do biofilme depende do sucesso da fixação dos microorganismos nas superfícies do hospedeiro. As primeiras bactérias a se aderirem são denominadas colonizadoras oficiais ou pioneiras (maioria do gênero Streptococcus). O espessamento e o amadurecimento do biofilme vai acontecendo através de coagregações homo ou heterotípicas ( de espécies iguais ou diferentes);

1.Fase de colonização Inicial A disponibilidade frequente de sacarose e o reconhecimento das adesinas dos colonizadores iniciais pelas moléculas receptoras na película salivar é responsável pela implantação dessas bactérias. Por vários mecanismos já ditados nos capítulos anteriores, as bactérias se aderem à película adquirida, sendo interessante inferir que superfícies rugosas oferecem maior suscetibilidade a adesão uma vez que oferecem proteção contra forças que desalojem as bactérias aderias e maior dificuldade da sua remoção durante a higiene. A placa bacteriana começa a ser formada em irregularidades naturais ou artificiais da superfície dental, nas quais as bactérias pioneiras ficam devidamente protegidas desses fatores. A Fase de Acumulação ou Estruturação ocorre na dependência de dois fatores: a) Que a adaptação ambiental das bactérias ( na disponibilidade de nutrientes para o crescimento e metabolismo) possibilitem a sua multiplicação. B) Coagregações homo e heterotípicas. Essas coagregações podem acontecer de várias formas: a produção e acúmulo de PEC, glicoproteínas salivares, anticorpos. A Veionella spp que não tem a capacidade de se aderir a superfície do dente ou ao epitélio periodontal, estabelece-se na placa apenas através de coagregações com outras espécies de bactérias. Para que as coagregações heterotípicas aconteçam, é necessária a presença de alguns constituintes na superfície dos microorganismos. Os bacilos filamentosos e fusiformes são importantes elos que ligam os colonizadores iniciais aos tardios na superfície dental. O F.nucleatum interage com a película adquirida, com os colonizadores iniciais (S. oralis, S. mitis, S. gordonii e Actinomyces spp, e com os colonizadores tardios (Prevotella intermedia, Porphyromonas gingivalis, Eubacterium spp, Treponema denticola e Selenomonas). Kolen-brander et al. (1993) sugeriram que células de F.nucleatum servem como pontes de adesão entre esses dois grupos de colonizadores, sendo fundamentais para a incorporação dos microorganismos tardios ao biofilme

Está demonstrado que a instalação de patógenos, com exceção do caso da Periodontite

Agressiva, só ocorre quando o Biofilme já se encontra devidamente estruturado. Além dos nutrientes fornecidos pelo hospedeiro, as próprias bactérias compartilham substâncias

essenciais umas para as outras : • Gram-positivos pioneiros, como Streptococcus spp e Actinomyces spp, produzem: Ácido láctico necessário para Veillonella spp, Ácido fórmico para Campylobacter spp , Ácido acético para Eubacterium spp e o ácido para-aminobenzóico (PABA)para S. mutans. • Fusobacterium spp, Eubacterium spp, Bacteroides spp e Peptostreptococcus spp produzem o CO2 indispensável para S. mutans, Capnocytophaga spp, Eike-nella spp e A.actinomycetemcomitans. • Veillonella spp produz menadiona e Campylobacter produz hemina (proto-heme), dois fatores de desenvolvimento indispensáveis para os patógenos P. gingivalis, P. endodontalise P. intermedia.

O conhecimento da existência de uma cadeia alimentar típica de comunidades biológicas como biofilmes permite-nos concluir que a placa bacteriana se auto alimenta, podendo assim favorecer o desenvolvimento de espécies cariogênicas ou periodontopatogênicas.

Após a correlação entre o biofilme e a gengivite feita por Löe em 1965, a odontologia passou por uma fase chamada “hipótese da placa inespecífica”. A ideia era que se houvesse quantidade suficiente de placa dental (literalmente no sentido quantitativo), isso culminaria na instalação de uma doença, isso por que a cárie dental e principalmente as doenças periodontais ocorriam como função dos catabolitos tóxicos produzidos por toda a microbiota da placa. O Biofilme era visto como uma entidade única e sempre patogênico. Essa visão começou a mudar quando foi percebido que, muitas vezes, bolsas periodontais muito profundas e destrutivas se desenvolviam em sítios onde havia pequeno acúmulo de placa; esta ausência de relação entre quantidade de placa e intensidade de agressão aos tecidos é muito comum nos pacientes jovens acometidos por periodontite agressiva. Em 1976, Loesche (lêchi) formulou a “hipótese da placa específica” que, por ser vigente até a atualidade, preferimos denominá-la “conceito de placas específicas”. De acordo com esse conceito, não existe placa dental como estrutura “única”; na realidade, existem diferentes tipos de placas, com constituições microbianas diferentes (principalmente com profundas diferenças relativas à freqüência de diferentes patógenos) e, portanto, com diferentes tipos de metabolismo e de patogenicidade. Em um curso ministrado para os membros do Grupo Brasileiro de Microbiologia Oral no Rio de Janeiro,

em 1982, Loesche apresentou o esquema mostrado na Fig. 6.10, que sumariza, de forma muito didática,

os princípios de seu conceito de placas específicas. Analise o esquema junto com o texto embaixo do

gráfico.

Saiba Mais– Histórico Rápido da Microbiologia Oral

Anthonny van Leeuwenhoek (Delft, Holanda,1632-1723) foi o primeiro homem a visualizar bactérias, aproximadamente em

1675. Funcionário da prefeitura e dono de uma loja de armarinhos, por pura curiosidade aprendeu a lixar e polir pedaços de

vidro até transformá-los em potentes lentes de aumento. Esses microscópios rudimentares possibilitavam uma análise mais

precisa de tecidos, como o linho por exemplo. Foi o mesmo microscópico que possibilitou que ele enxergasse seres vivos

diminutos (animalcula) em inúmeros materiais por ele examinados e esse “louco”, como era visto pela comunidade , desenhou,

com grande precisão, todos os “animaizinhos” que enxergava. Um dos materiais examinados mais interessantes foi o

raspado de seus próprios dentes, no qual visualizou diferentes morfotipos. As suas observações de foram

encaminhadas e aceitas pela mais prestigiosa associação científicas. No fim do século XIX, Miller, o “pai da Microbiologia Oral”

(1883 e 1902), admitiu que a cárie ocorre com maior freqüência em regiões do dente que favorecem retenções “mecânicas”,

como as superfícies oclusais e proximais de pessoas desprovidas de higiene bucal. Williams(1897) sugeriu que acúmulos

bacterianos comadesividade semelhante à da gelatina recobremlesões incipientes de cárie dental e Black (1898) chamou

esses depósitos de “placa microbianagelatinosa”, formada pela ação de bactérias sobre o açúcar. Socransky et al.(1963), que

relatou que na placa dental existem 1,7 ×10¹¹ (170bilhões) de células bacterianas por grama depeso e que as bactérias são os

principais constituintes da placa, e não os restos alimentarescomo muitos admitiam até então. Löe et al.(1965)que

demonstraram, sem precedentes, em humanos, a relação direta entre o tempo de permanência e acumulaçãoda placa dental

e o aparecimento de gengivite

Placa Não Associada a Doenças

Possui Localização supragengival e de pequena espessura, sendo constituída praticamente apenas pelos colonizadores iniciais da superfície do dente , como Streptococcus oralis, S. sanguinis, S. gordonii, S. mitis e A. naeslundii. Muitos autores acreditam que a presença de alguns microorganismos deste biofilme chega a ser benéfica. Sítios supragengivais consistentemente colonizados por S. sanguinis são dificilmente ocupados por S. mutans. Foi observado, também, que sítios periodontais com predomínio de S. sanguinis são raramente infectados por A. actinomycetemcomitans, pois o primeiro produz pequenas quantidades de peróxido de Hidrogênio H2O2, altamente tóxico para o A.a. A adequada e periódica higienização dental mantêm um estado de saúde que é resultado de um perfeito equilíbrio biológico no qual a população microbiana convive em harmonia com o hospedeiro (coexistência), de forma a não ocorrerem prejuízos para nenhuma das partes. Alguns fatores podem desequilibrar severamente essa relação harmoniosa, resultando em alterações sucessões) da microbiota do biofilme e prejuízo para o hospedeiro, na forma de doenças endógenas.

Placa Cariogênica

Placa supragengival que se desenvolve na dependência da presença constante de sacarose. Caracteriza-se pelo pronunciado aumento do número de bactérias cariogênicas, envolvidas por consistente matriz de polissacarídeos extracelulares (glucanos insolúvel e solúvel e frutano) produzidos exclusivamente a partir da sacarose. A presença freqüente desse açúcar na placa favorece especificamente o desenvolvimento de bactérias que utilizam o glucano para colonizar a superfície dental e que apresentam metabolismo predominantemente fermentativo (sacarolítico). A intensa fermentação da sacarose por essas bactérias resulta na produção de grandes quantidades de ácido láctico e, consequentemente, na intensa acidificação da placa. A queda de pH é responsável pelo desequilíbrio ecológico que mantém metabolicamente inativa a grande maioria das espécies contidas na placa e que possibilita a seleção das raras espécies acidófilas ou acidúricas, que continuam a metabolizar e a produzir ácido mesmo em pH ácido. O somatório destas novas condições ecológicas justifica o considerável aumento numérico das poucas espécies intensamente acidogênicas e acidúricas como estreptococos do grupo mutans (S. mutans e S. sobrinus) e lactobacilos, e uma severa redução do número de S. sanguinis e de outras espécies consideradas como indicativas do estado de saúde.

Placa Periodontopatogênica

O conceito de placas específicas demonstrou que não existe um único tipo de placa periodontopatogênica, mas diferentes microbiotas associadas aos diferentes quadros patológicos periodontais de gengivite associada à placa, periodontite crônica e periodontite agressiva. A Placa associada à gengivite está situada supragengivalmente, junto à margem gengival. O aumento do consumo de oxigênio pelos microorganismos facultativos diminui a presença desse gás na placa, favorecendo o desenvolvimento dos anaeróbios, muitos dos quais patogênicos. A maior produção de catabólitos bacterianos, determinada pelo aumento do número de espécies na placa, induz a uma resposta inflamatória que promove aumento do fluxo de exsudato gengival, que traz para a placa muitos nutrientes protéicos do sangue, favorecendo assim o desenvolvimento de

Um estudo básico que comparou a composição e a fisiologia das placas cariogênicas e não- coletadas dos mesmos dentes de crianças, Minah e

Loesche (1977) observaram as seguintes diferenças principais:

a)S. mutans estava presente em 100% das 17 amostras de Placas Cariogênicas, e faziam parte de 40% da microbiota cultivável. Nas 17 Placas Não-

Cariogênicas analisadas, o S. mutans estava presente em apenas três das 17 amostras em baixa freqüência relativa a toda microbiota (0,5%).

b ) S. sanguinis foi achado em 14 das 17 Placas Não-Cariogênicas, enquanto que, nas Cariogênicas, foram encontrados em apenas 7 das placas.

c) O consumo de sacarose foi significativamente maior nas Placas Cariogênicas

d) Como conseqüência da presença expressiva de S. mutans, as produções de polissacarídeos intra e extracelulares e de ácido láctico nas PC foram

muito mais intensas do que nas PNC. Na mesma revista, foi publicado pelos mesmos autores outro trabalho no qual foi comparada, in vitro, a

intensidade de metabolização da sacarose por S. mutans e por outras bactérias, este destacou-se, significativamente, pela maior produção de

polissacarídeos e de ácido láctico a partir desse açúcar.

espécies proteolíticas, a maioria Gram-negativa e patogênica. Ainda não foi possível incriminar uma ou algumas espécies pelo aparecimento da gengivite induzida por placa, motivo pelo qual existe uma tendência para considerá-la uma infecção polibacteriana ou mista. No entanto, existem múltiplos indícios de que P. intermedia (bacilo Gram-negativo anaeróbio estrito) tenha importante participação nesse processo.

Placa associada à periodontite crônica: Possui localização subgengival e é constituída por microrganismos que aderem à superfície do cemento ou do epitélio da bolsa periodontal (e também por espécies que não estão aderidas). Comparando com a composição da placa associada com a gengivite observamos um aumento extraordinário da proporção de Gram-negativos (75%) e de anaeróbios estritos (80 a 90%), com destaque para o aumento do número de espiroquetas (30%). Convém adiantar que a grande maioria dos patógenos relacionados com lesões ativas e formas destrutivas de periodontite crônica pertence ao grupo dos Gram-negativos anaeróbios obrigatórios: Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia, Bacteroides forsythus, Fusobacterium nucleatum, Treponema denticola .

P. gingivalis e A. actinomycetemcomitans são os mais expressivos patógenos associados com lesões severas do periodonto.

Placa associada à periodontite agressiva localizada – Observamos a ausência de relação entre quantidade de placa e severidade da destruição periodontal. Nas lesões rapidamente destrutivas que acometem os incisivos centrais e os primeiros molares permanentes, são encontrados mínimos depósitos de placa e pequeno grau de inflamação gengival; a placa é constituída por escassa microbiota com amplo predomínio de A. actinomycetemcomitans, sobretudo na porção mais apical.

Bactérias contidas em biofilmes podem ser encaradas como privilegiadas, quando comparadas com as não aderidas a qualquer superfície. Biofilmes, como a placa dental, principalmente devido à presença da matriz intercelular de exopolissacarídios, protegem as bactérias de microrganismos competidores alienígenas, substâncias tóxicas, mecanismos de defesa do hospedeiro e substâncias antimicrobianas em geral. Além disso, o biofilme favorece a concentração, nas proximidades das células bacterianas, de nutrientes exógenos ou gerados pela cadeia alimentar e, também, a remoção de catabolitos tóxicos. Foi demonstrado, muito recentemente, que os biofilmes apresentam espaços vazios ou canais entre as microcolônias bacterianas e que esse “sistema circulatório” provavelmente seja o principal responsável pela passagem de nutrientes através do biofilme, alimentando as microcolônias que o compõem. (Socransky e Haffajee, 2002)

Referências Bibliográficas : 1.LORENZO, José Luiz de.Microbiologia para o Estudante de Odontologia.São Paulo:Atheneu,2004 2.CARRANZA Jr., F.A.; NEWMAN M.G.; TAKEI H.H. Periodontia clínica , 9 o ed., Ed. Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 2004. 3. LAMANO. Teresa L.C.INFLAMAÇÃO.Ribeirão Preto: 2008- http://www.forp.usp.br/mef/digipato/Microsoft_Word_-_INFLA.2008.pdf 4. Richard A. Goldsby, Thomas J. Kindt, Barbara J. Osborne. Kuby Imunologia. 4 ed. [S.l.]: Revinter, 2002. ISBN 85-7309-637-3 5.Vinay Kumar, Abul K. Abbas, Nelson Fausto. Robbins e Cotran: Patologia: Bases Patológicas das Doenças. 7 ed. [S.l.]: Elsevier, 2005. 1504 p. ISBN 85-352-1391-0 6.JÚNIOR. Elerson Gaetti-Jardin. Et al. ASPECTOS MICROBIOLÓGICOS DE INFECÇÕES BUCAIS: RELAÇÃO ECOLÓGICA E DE VIRULÊNCIA.São Paulo : http://www.icb.usp.br/bmm/mariojac/index.php?option=com_content&view=article&id=48&Itemid=58&lang=br