Microbiologia Oral Prof. Paulo E C Peres

ECOLOGIA BUCAL

Ecologia é o estudo da inter-relação dos seres vivos com o seu Ecologia Bucal Ecologia é o estudo da inter-relação dos seres vivos com o seu ambiente.

As superfícies do nosso organismo são colonizadas por microrganismos, Ecologia Bucal As superfícies do nosso organismo são colonizadas por microrganismos, mesmo quando em estado de saúde, os quais constituem a microbiota da região.

Ecologia Bucal A ecologia estuda a relação entre os membros da microbiota e a influência do ambiente sobre a mesma.

Ecologia Bucal A ecologia microbiana é o ramo da ciência que estuda as atuações dos microrganismos em ecossistemas.

Ecologia Bucal Os ecossistemas são os espaços naturais que apresentam características biológicas e ambientais definidas; eles são compostos de organismos vivos e de elementos ambientais.

Os ecossistemas são constituídos por dois fatores: - fatores abióticos Ecologia Bucal Os ecossistemas são constituídos por dois fatores: - fatores abióticos - fatores bióticos

Ecologia Bucal fatores abióticos: constituídos pelo habitat.

Ecologia Bucal Na cavidade bucal é representado pelas estruturas anatômicas da região, incluindo mucosas de revestimento, dentes e sulco gengival; além da temperatura, umidade, pH e Eh (potencial de oxidoredução).

Ecologia Bucal fatores bióticos: constituídos pelo microrganismos que vivem no habitat. SEM picture taken at University at Buffalo

Ecologia Bucal Os ecossistemas microbianos são inicialmente colonizados por um número limitado de espécies, porque o habitat apresenta determinadas condições que seletivamente as favorece.

Ecologia Bucal A presença de algumas espécies altera o habitat, propiciando, ou por vezes impedindo, a colonização por outras espécies bacterianas.

Ecologia Bucal A ecologia bucal estuda a relação entre os membros da microbiota e a influência do ambiente bucal sobre esta microbiota.

Ecologia Bucal microbiota normal do organismo

Ecologia Bucal A superfície das mucosas e da pele do organismo humano é colonizada por uma microbiota característica.

Ecologia Bucal Poucas regiões do organismo não apresentam bactérias, como exemplo temos a laringe, o cérebro e órgãos internos.

A microbiota é classificada em três grupos: Ecologia Bucal A microbiota é classificada em três grupos: Microbiota residente ou indígena Microbiota transitória ou adventícia Microbiota suplementar

Ecologia Bucal Microbiota residente ou indígena: representada por um grupo relativamente fixo de microrganismos encontrados numa área em determinada idade e que, quando alterada, prontamente se recompõe.

É também chamada de microbiota permanente ou normal. Ecologia Bucal É também chamada de microbiota permanente ou normal.

superfícies adequadas à adesão Ecologia Bucal Em cada local do organismo existe uma microbiota típica em decorrência de fatores como: superfícies adequadas à adesão estruturas específicas dos microrganismos.

substâncias inibitórias. Ecologia Bucal temperatura, umidade, fatores nutritivos substâncias inibitórias.

Microbiota transitória ou adventícia: Ecologia Bucal Microbiota transitória ou adventícia: consiste em microrganismos não-patogênicos, ou potencialmente patogênicos que habitam a pele ou a mucosa durante horas, dias ou semanas.

Ecologia Bucal São originários do ambiente, não produzem doenças e não se estabelecem de modo permanente na superfície do corpo.

Ecologia Bucal

Ecologia Bucal Os microrganismos transitórios são geralmente de pouca importância, desde que a microbiota residente permaneça íntegra.

Ecologia Bucal Entretanto, se a microbiota residente for alterada, microrganismos transitórios podem proliferar e produzir doença.

Ecologia Bucal Microbiota suplementar: são espécies bacterianas que estão sempre presentes, porém em baixo número, e que podem aumentar, caso ocorram alterações no meio ambiente.

Ecologia Bucal Os lactobacilos que são encontrados em pequeno número no biofilme dental, em presença de sacarose, aumentam em número, podendo tornarem-se predominantes.

Participação da microbiota no organismo Ecologia Bucal Participação da microbiota no organismo

Ecologia Bucal Animais assépticos (germ-free), mantidos em laboratórios com alimentação estéril e em ambiente totalmente esterilizado, conseguem sobreviver, demonstrando que a microbiota não é um fator indispensável para a sobrevivência.

Ecologia Bucal Embora não seja indispensável, a microbiota colabora com o organismo nos seguintes aspectos:

Ecologia Bucal Nutrição do hospedeiro através das digestão de alimentos e síntese de vitaminas por bactérias do intestino(vitamina K, pirodoxina, biotina, ácido nicotínico, ácido pantotênico);

Estímulo para a elaboração de anticorpos naturais; Ecologia Bucal Estímulo para a elaboração de anticorpos naturais;

Mecanismo de antagonismo à instalação de microrganismos patogênicos; Ecologia Bucal Mecanismo de antagonismo à instalação de microrganismos patogênicos;

Ecologia Bucal Apesar de normalmente a microbiota se apresentar como um fator benéfico para o hospedeiro, em algumas situações pode acarretar efeitos prejudiciais tais como:

Ecologia Bucal Alguns microrganismos podem provocar reações de hipersensibilidade contra seus constituintes, como é o caso da camada de lipopolissacarídeos(LPS) da parede celular dos bacilos Gram Negativos.

Ecologia Bucal Microrganismos podem, por algum tipo de desequilíbrio, iniciar infecções anaeróbias, endocardite bacteriana subaguda, doença cárie e doença periodontal.

Ecologia Bucal Microrganismos podem, por algum tipo de desequilíbrio, iniciar infecções anaeróbias.

endocardite bacteriana subaguda Ecologia Bucal endocardite bacteriana subaguda

Ecologia Bucal doença cárie

Ecologia Bucal doença periodontal.

Ecologia Bucal Nestas infecções endógenas, o agente etiológico pode estar presente no individuo sadio ou doente.

Ecologia Bucal Microbiota Bucal

Ecologia Bucal Do ponto de vista ecológico, a cavidade bucal é um sistema de crescimento aberto.

Ecologia Bucal Isto significa que os nutrientes e os microrganismos são repetidamente introduzidos e removidos deste sistema.

Ecologia Bucal Somente se estabelecem microrganismos que possuem capacidade de aderência às superfícies da cavidade bucal ou que, de alguma outra maneira, fiquem retidos.

Ecologia Bucal Algumas bactérias podem conseguir refúgio nos sulcos, fissuras ou espaços interproximais.

Ecologia Bucal Outros microrganismos têm que utilizar mecanismos específicos de aderência para vencer as forças de remoção das superfícies bucais.

Ecologia Bucal As características destas superfícies são específicas e somente determinadas bactérias são capazes de aderir.

Ecologia Bucal Isto significa que a boca possui uma microbiota própria e que a maioria de seus componentes não é capaz de colonizar qualquer outro local do corpo humano.

Ecologia Bucal A cavidade bucal compreende diversos locais distintos, sendo que cada um mantém o crescimento de uma comunidade microbiana característica.

Ecologia Bucal A microbiota bucal é composta por uma variedade de ecossistemas distintos, em diferentes locais, apresentando subsistemas no interior do mesmo local.

Ecologia Bucal A microbiota bucal, para efeito de estudos é dividida em três nichos principais:

Ecologia Bucal Biofilme Dental

Ecologia Bucal Dorso da Língua

Ecologia Bucal Sulco Gengival.

Ecologia Bucal Número de Microrganismos: apenas em torno de 90 espécies são citadas no –” Manual de Sistemática Bacteriológica de Bergey”.

Ecologia Bucal Maiden et al(1990) consideram mais de 350 espécies bacterianas presentes na cavidade bucal;destas espécies, aproximadamente 70% são cultiváveis, através de métodos modernos de anaerobiose.

Ecologia Bucal A saliva contém de 43 milhões a 5,5 bilhões de microrganismos por mililitro, com uma concentração média de 750 milhões de microrganismos por ml de saliva;

Ecologia Bucal Este número sugere um crescimento bacteriano abundante, semelhante a uma cultura em caldo.

Ecologia Bucal No biofilme dental encontram-se até 200 bilhões de células por grama de material colhido.

Aquisição da Microbiota: Ecologia Bucal Aquisição da Microbiota:

O feto normalmente é asséptico. Ecologia Bucal O feto normalmente é asséptico.

Ecologia Bucal O ambiente bucal, ao nascimento, permite a implantação de microrganismos do trato genital da mãe, como lactobacilos, corinebactérias, micrococos, estreptococos, coliformes, leveduras e protozoários.

Ecologia Bucal Oito horas após o nascimento vários microrganismos podem ser encontrados.

Ecologia Bucal Streptococos salivarius e S. mitior aparecem em maior freqüência, perfazendo 70% dos cultiváveis;

Ecologia Bucal No segundo dia de vida, 1/6 das crianças ainda apresentam a cavidade bucal estéril.

Ecologia Bucal Estreptococos representam 98% dos viáveis e estafilococos aparecem em menor número.

Ecologia Bucal No terceiro mês de vida, a microbiota presente na boca de todas as crianças é representada principalmente por estreptococos, estafilococos, pneumococos, lactobacilos e Neisserias;

Ecologia Bucal A erupção dos dentes introduz outros habitats como as superfícies lisas, fóssulas e fissuras dos dentes e o sulco gengival;

Ecologia Bucal Inicialmente, acompanhando a erupção dos primeiros dentes, fixa-se o S. sanguis e a seguir o S. mutans.

Ecologia Bucal O desenvolvimento de “nichos anaeróbicos”, como resultado de condições redutoras criadas pelos habitantes originais ou por características anatômicas, conduz a uma gradual mudança na microbiota, de aeróbia para anaeróbia-facultativa;

Ecologia Bucal Microrganismos, tais como micrococos e Neisseria, são substituídos por Veillonella e Actinomyces; É interessante que crianças sem dentes, que utilizam aparelhos acrílicos para correção de fendas palatinas, podem abrigar S. sanguis e S.mutans nas placas.

Ecologia Bucal Durante o primeiro ano de vida os estreptococos representam 70% dos viáveis, sendo o restante representado por estafilococos, Veillonella e Neisseria;

Ecologia Bucal Na dentição decídua, a predominância é de Streptococcus, seguindo-se Veillonella e Fusobacterium;

Ecologia Bucal Na idade escolar a microbiota é igual à do adulto, com exceção de espiroquetas e P.melaninogênica que não são detectadas em todos;

Ecologia Bucal Gusberti et al.(1990) relatam que o maior número de microrganismos é observado durante a puberdade; e que ao término deste período, observa-se decréscimo nas contagens totais;

Ecologia Bucal A freqüência de isolamento de Actinomyces odontolyticus e Capnocytophaga aumentam nesta fase;

Ecologia Bucal Na adolescência já pode-se considerar a microbiota bastante completa e semelhante à da idade adulta;

Ecologia Bucal Se eventualmente ocorrer a perda dos dentes, observa-se diminuição de estreptococos, lactobacilos, espiroquetas e anaeróbios.

Ecologia Bucal Sucessão Microbiana

Ecologia Bucal Sucessão Microbiana é a troca de um tipo de comunidade por outra, em resposta a modificações no meio, que afetam o habitat, levando ao estabelecimento final de uma microbiota madura ou comunidade clímax.

Ecologia Bucal

Ecologia Bucal A sucessão microbiana é um processo dinâmico que, muitas vezes, envolve uma seqüência de trocas contínuas das comunidades microbianas em um determinado nicho;

Existem dois tipos de sucessão, a alogênica e a autogênica. Ecologia Bucal Existem dois tipos de sucessão, a alogênica e a autogênica.

Ecologia Bucal Sucessão Alogênica: é a substituição de um tipo de comunidade por outro, devido a alterações no habitat provocadas por fatores não microbianos.

Ecologia Bucal O nascimento é o primeiro dos eventos ambientais que influenciam a sucessão microbiana na cavidade bucal;

Ecologia Bucal Outros fatores como o crescimento; erupção e perda dos dentes; mudanças nos hábitos alimentares; restaurações dentárias e colocação de aparelhos ortodônticos;

Ecologia Bucal Procedimentos de higiene oral, alterações nos tecidos moles ou duros da cavidade bucal, mudanças hormonais, doenças sistêmicas, uso de drogas locais e sistêmicas, etc.

Ecologia Bucal Sucessão Autogênica: ocorre quando a comunidade residente alterar o meio de tal forma que é substituída por outras espécies mais adaptadas ao habitat modificado.

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Ecologia Bucal Fatores Fisiológicos dos Microrganismos

Ecologia Bucal Nutrição Microbiana

Ecologia Bucal Proveniente da dieta e dos tecidos ou secreções do hospedeiro ou ainda, dos próprios microrganismos que vivem no local;

Ecologia Bucal Alguns microrganismos podem usar carboidratos como fonte de energia, enquanto outros podem preferir aminoácidos ou ácidos orgânicos;

Ecologia Bucal As necessidades de nitrogênio podem ser satisfeitas por peptídeos, aminoácidos ou amônia.

Fatores de Crescimento Microbiano Ecologia Bucal Fatores de Crescimento Microbiano

Ecologia Bucal São representados por várias substâncias, dependendo da espécie de microrganismo.

Ecologia Bucal Alguns exigem determinadas vitaminas, aminoácidos, purinas, pirimidinas, além de outras substâncias.

Ecologia Bucal Presença de Oxigênio

Ecologia Bucal A maioria dos membros da microbiota bucal é anaeróbia facultativa ou estrita.

As bactérias facultativas crescem em presença ou ausência do oxigênio. Ecologia Bucal As bactérias facultativas crescem em presença ou ausência do oxigênio.

Ecologia Bucal O nível de oxidação ou redução é conhecido como potencial redox(Eh), sendo medido por meio eletrométrico e expresso em volts(V) ou milivolts(mV).

Um Eh negativo indica estado reduzido, enquanto um Eh positivo sugere estado oxidado. Ecologia Bucal

As bactérias anaeróbias exigem potencial redox negativo: Ecologia Bucal As bactérias anaeróbias exigem potencial redox negativo: (Clostridium exige Eh de –300mV a –400mV).

Ecologia Bucal Os potenciais de oxidorredução (Eh) variam de +60mV a +310mV para a língua, saliva e gengiva;

E níveis de Eh tão baixos quanto – 200mV para o biofilme dental e Ecologia Bucal E níveis de Eh tão baixos quanto – 200mV para o biofilme dental e –320mV para a área do sulco gengival.

Ecologia Bucal A obtenção de condições anaeróbicas é facilitada pela morfologia da superfície das estruturas bucais, que limitam a penetração do oxigênio;

Ecologia Bucal Entretanto o fator que mais contribui é a capacidade de redução dos próprios microrganismos.

Ecologia Bucal Temperatura e pH

Ecologia Bucal O meio bucal mantém temperaturas favoráveis a microrganismos mesofílicos(25 a 40°C). mesofílicos

Ecologia Bucal E variações de pH entre 5,0 e 7,8, que é uma faixa considerada ótima para a maioria dos microrganismos.

Mecanismos de Aderência dos Microrganismos Bucais Ecologia Bucal Mecanismos de Aderência dos Microrganismos Bucais

Ecologia Bucal Para que os microrganismos se tornem parte da microbiota indígena, precisam ser retidos em algum local da cavidade bucal;

Ecologia Bucal Microrganismos que não são retidos na cavidade bucal, rapidamente são eliminados.

Ecologia Bucal O mecanismo de retenção pode ser dividido em duas categorias: adesivo e não adesivo.

Mecanismos de Retenção Adesiva Ecologia Bucal Mecanismos de Retenção Adesiva

Ecologia Bucal Possibilitam que as bactérias tornem-se aderidas à superfície dos tecidos bucais.

Ecologia Bucal Glicocálice Bacteriano: É um conjunto de estruturas de natureza polissacarídica que se situam externamente à parede celular das bactérias.

Glicocálice Bacteriano Ecologia Bucal Glicocálice Bacteriano

Ecologia Bucal O glicocálice constitui-se em uma extensão hidrofílica que vai além da superfície carregada da célula bacteriana, podendo assim conectar as bactérias à superfície dental;

Ecologia Bucal Quando o glicocálice entra em contato com a superfície dental, podem ser estabelecidas outras forças atrativas como pontes de hidrogênio, formação de par iônico, e interação dipolo-dipolo;

Ecologia Bucal O glicocálice é responsável pela adesão das bactérias aos sítios, favorecendo a formação de microcolônias.

Ecologia Bucal Pili ou Fímbrias: são estruturas, geralmente, bastante alongadas para fora do glicocálice e podem, portanto, auxiliar na formação de uma “ponte” que estabelece contato entre as bactérias e a superfície dental.

Ecologia Bucal Adesinas: São moléculas encontradas nas bactérias que reconhecem receptores específicos localizados na superfície dental, nas células epiteliais ou na película adquirida do esmalte(PAE);

Ecologia Bucal

Ecologia Bucal As adesinas estão geralmente localizadas no glicocálice ou nas fímbrias; Adesinas, que são proteínas e reconhecem estruturas com carboidratos são denominadas lectinas.

As adesinas também podem ser enzimas que se ligam ao seu substrato; Ecologia Bucal As adesinas também podem ser enzimas que se ligam ao seu substrato;

Ecologia Bucal Em alguns estreptococos foi demonstrado que os ácidos lipoteicóicos que se ligam as proteínas semelhantes à albumina e às células epiteliais da mucosa bucal funcionam como adesinas;

Esquema ilustrando a organização estrutural de uma fímbria, assinalando a presença de moléculas do tipo adesina, situadas na extremidade da estrutura

Ecologia Bucal Os ácidos lipoteicóicos também têm sido implicados na ligação de bactérias Gram + à superfície dental.

Ecologia Bucal Camada de Hidratação:Qualquer superfície carregada quando imersa em água atrairá íons de cargas opostas;

Ecologia Bucal Esses íons formam uma camada muito próxima à superfície, permanecendo essa situação enquanto a superfície estiver banhada pelo líquido;

Ecologia Bucal Quando imersa em saliva, a carga negativa da superfície do esmalte é imediatamente neutralizada por uma camada de íons de cargas opostas, os chamados íons de oposição, formando a camada de hidratação ou de Stern;

Ecologia Bucal A composição real dos íons na camada de hidratação dependerá de alguns parâmetros como o pH, a força iônica e os tipos de íons presentes na solução;

Ecologia Bucal Porém, a camada de hidratação normalmente presente na superfície do esmalte consiste principalmente em cálcio e radicais fosfato;

Ecologia Bucal A presença destes íons livres, preenchendo o espaço entre as cargas negativas, pode agir como fator de união, diminuindo o espaço entre as bactérias e a superfície dental.

Polímeros Bacterianos Extracelulares Ecologia Bucal Polímeros Bacterianos Extracelulares

Ecologia Bucal A formação de polissacarídeos extracelulares(pec)a partir da molécula de sacarose e de outros açúcares, representa importante papel na adesão entre os microrganismos e a estrutura dental

Ecologia Bucal Polímeros Salivares

Ecologia Bucal Os constituintes salivares estão envolvidos na adesão inicial, bem como na acumulação de determinados microrganismos ao esmalte dental;

agregam-se quando incubados com saliva. Ecologia Bucal Microrganismos como o S. mutans, S. sanguis, S.mitior e Actinomyces viscosus agregam-se quando incubados com saliva.

Aderência entre microrganismos Ecologia Bucal Aderência entre microrganismos

Aderência entre Microrganismos Constituintes de superfície de uma espécie bacteriana, possuem capacidade de ligação a constituintes de outros microrganismos, da mesma espécie ou de espécies diferentes;

Aderência entre Microrganismos Streptococus mitis, S. sanguis e S. mutans aderem preferencialmente em superfícies duras;

Aderência entre Microrganismos S. salivarius, por possuir glicocálice fibrilar denso, adere preferencialmente nos epitélios da língua e mucosa oral;

Aderência entre Microrganismos S. sanguis, Actinomyces viscosus e A . Naeslundii são aglutinados por polímeros salivares; S. mutans é aglutinado por polissacarídeo extracelular dextrano.

Mecanismos de Retenção não-Adesiva Ecologia Bucal Mecanismos de Retenção não-Adesiva

Ecologia Bucal Retenção mecânica nas fossas e fissuras dos dentes, lesões de cárie, restaurações sem polimento,sulco gengival e bolsa periodontal, além de particulas alimentares como veículos.

Relações entre os Microrganismos Ecologia Bucal Relações entre os Microrganismos

Ecologia Bucal Comensalismo Associação na qual uma das espécies é beneficiada, enquanto outras não são afetadas. Exemplos: S. mutans exige para seu crescimento p-aminobenzoato, que é produzido pelo S. sanguis.

Comensalismo Prevotella melaninogenica crescendo como colônia satélite de S. aureus em placas de ágar sangue. A P.melaninogenica requer uma substância semelhante à vitamina K, que lhe é fornecida pelo estafilococo.

Simbiose Associação entre microrganismos onde ocorre benefício mútuo. Ecologia Bucal Simbiose Associação entre microrganismos onde ocorre benefício mútuo.

Simbiose Exemplo: Os estreptococos produzem ácido láctico, que é consumido pela Veillonella, que por sua vez mantém o pH, possibilitando que os estreptococos continuem crescendo.

Complexos de Socransky

Ecologia Bucal Sinergismo Relação na qual os microrganismos produzem juntos uma situação que não podem desenvolver se atuarem isoladamente.

Sinergismo Exemplo: Infecção de Vincent; associação entre Treponema e Fusobacterium.

Ecologia Bucal Antibiose Relação de antagonismo.

Staphylococcus epidermides produz bacteriocina ativa contra S. mutans. Antibiose Exemplos: Staphylococcus epidermides produz bacteriocina ativa contra S. mutans.

Antibiose Os lactobacilos atuando sobre carboidratos produzem ácidos que inibem o crescimento de microrganismos proteolíticos

Antibiose Bacteriocinas elaboradas por estreptococos bucais inibem a instalação de S.pyogenes.

Antibiose S. sanguis e S. mitior produzem peróxido de hidrogênio que inibe microrganismos anaeróbios.

Antibiose S mutans produz mutacinas que inibem várias bactérias Gram + e algumas Gram -.

“No campo da observação, o acaso favorece apenas as mentes preparadas L. Pasteur