UPCII M Microbiologia Teórica 18 2º Ano 2013/2014

Sumário D. O Ecossistema Oral Capítulo XVII. Formação do biofilme oral Características gerais do crescimento em biofilme Formação e particularidades do biofilme oral T18 MJC 23-10-2013

Há quase tantos biofilmes diferentes como bactérias! O que são Biofilmes? Microrganismos que crescem associados a uma superfície. Podem ser estudados relativamente a: Condições ambientais que favorecem a sua formação. Os produtos genéticos que é necessário estarem presentes para a sua formação. Os genes que são activados e necessários para a manutenção do biofilme. (São diferentes dos anteriores?) A arquitectura do biofilme. Os tipos de matriz extracelular existente no biofilme. Há quase tantos biofilmes diferentes como bactérias! T18 MJC 23-10-2013

BiofilmeOrganismo multicelular Metabolismo energético Alterações do fenótipo Quorum sensins Formação do biofilme Existência Arquitectura Expressão de bacteriocinas Expressão de factores de virulência O próprio biofilme é factor de virulência T18 MJC 23-10-2013

Estudo dos biofilmes Confocal Scanning Laser Microscopy Técnicas Moleculares: Clonagem Sequenciação em massa Sondas moleculares Estudos independentes de cultivo T18 MJC 23-10-2013

Biofilmes são estudados em muitos contextos Laboratorial: interacção entre as bactérias e as superfícies Interacção entre as bactérias de biofilmes multicamadas. Aplicações práticas: Indústria Biofilmes indesejáveis Biofilmes desenhados para aplicações industriais Medicina Corrosão associada a biofilmes microbianos que se desnvolvem nas próteses. Modificação de superfícies de materiais para implantes T18 MJC 23-10-2013

Arquitectura do biofilme Monocamada Interacção exclusiva com as superfícies Comuns nos estudos laboratoriais mas também associados a situações in vivo. Podem também ser a fase inicial dos multicamada. Multicamada Adesão intercelular Pode acontecer sem superfícies abióticas Sinalização ambiental “comunicação entre as bactérias” T18 MJC 23-10-2013

Biofilme monocamada Estruturas adesivas do biofilme monocamada depende de: Adesinas pré-formadas: Flagela Motilidade pode ser importante na associação à superfície. Pili Retrácteis também ajudam a puxar contra forças repulsivas Adesinas sintetizadas em circunstâncias específicas As circunstâncias são essencialmente moléculas sinalizadoras que quando presentes levam à alteração da expressão génica que condiciona o fenótipo. Por exemplo Pseudomonas fluorescens produz LapA (proteína de superfície que leva à adesão) Adesinas específicas Usadas para aderir e invadir células de mamíferos com a utilização de receptores específicos que são moléculas da MEC T18 MJC 23-10-2013

Biofilme monocamada Alteração da transcrição Dificuldade no estudo por não conseguir muita quantidade de mRNA. Genes que deixam de ser transcritos: Flagelos Repressão da expressão da toxina da colera (influencia a capacidade de adesão e retenção? Ou depende da superfície de adesão?) Genes que passam a ser transcritos quimiotaxia T18 MJC 23-10-2013

Biofilmes multicamada Pode localizar-se na superfície interna ou externa de outro organismo. As bactérias gram (-) têm o polissacárido O que lhes dá uma carga negativa.  Não adesão. No entanto podem ocorrer mutações no polissacárido ou a alteração das moléculas de superfície (cápsulas ou camadas externas) para promover a adesão. Um dos aspectos mais estudados é a regulação da formação do biofilme multicamada T18 MJC 23-10-2013

Regulação da formação de biofilmes multicamada Factores sigma Sinais Mecânicos Presença ou ausência de flagelo Espressão ou ausência de expressão de genes associados à síntese e função do flagelo  síntese de matrix extracelular Vibrio cholerae Bacillus subtilis Nutritivos e Metabólicos Glucose e repressão catabólica Glicose Indole (resulta da decomposição do triptofano em indole e ac.pirúvico) Poliaminas Moléculas inorgânicas Ferro Fosfato T18 MJC 23-10-2013

T18 MJC 23-10-2013

Regulação da formação de biofilmes multicamada Sinais Osmolaridade Sinais do Hospedeiro Bilis e V.cholerae H2O2 e Pseudomonas aeruginosa Agentes antimicrobianos Triclorosano e trombacina em doses sub-inibitórias Sinais de Quorum T18 MJC 23-10-2013

Composição da matriz de biofilmes multicamada Exopolisacarídeos Proteínas Algumas que facilitam a adesão às superfícies DNA eDNA parece essencial na formação de biofilmes de P.aeruginosa T18 MJC 23-10-2013

Biofilmes como alvos terapêuticos difíceis Difusão de antimicrobianos Tolerância a [antimicrobianos] Eh e pH alterados e inibidores Metabolismo baixo das batérias Inactivação do antimicrobiano por EPS Acção dificultada do SI do hospedeiro T18 MJC 23-10-2013

Biofilmes medicamente importantes Oral Tubagens e equipamentos em clinicas e hospitais Associados a próteses Associados a cateters Associados a válvulas naturais “defeituosas” T18 MJC 23-10-2013

O Biofilme Oral – Placa dentária Muita matrix extracelular e algumas células Composição muito diferente: entre indivíduos entre dentes do mesmo indivíduo entre zonas do mesmo dente Que factores determinam essas diferenças? Quais as fases de formação do biofilme oral? Formação da película aderida Transporte até ao local (movimentos estocásticos ou determinados pelo fluxo salivar) Interacções estereoquímicas entre adesinas e receptores Coagregação e co-adesão Comunidade clímax T18 MJC 23-10-2013

Bibliografia Capítulo 14, 15 Capítulo 31-Secção Dental Plaque Biofilm T18 MJC 23-10-2013