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

patypalma2009@gmail.com

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