Unidade: Biofilme e Cárie Dentária. Unidade I:

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1 Unidade: Biofilme e Cárie Dentária Unidade I: 0

2 Unidade: Biofilme e Cárie Dentária Introdução A superfície de um dente irrompido não está em contato direto com o meio bucal, sendo recoberto por um tegumento embriológico que pode ser classificado em estruturas de desenvolvimento e adquiridas. Logo após a erupção, esse tegumento é removido e sobre a estrutura do esmalte é formada uma película protéica que atua como base para a colonização microbiológica. Essa película ao receber células da cavidade bucal (principalmente bactérias) recebe o nome de biofilme ou placa bacteriana. Essa placa bacteriana pode ser formada por microrganismos patogênicos responsáveis pelas principais doenças microbianas da cavidade oral, como a cárie e a doença periodontal. Nessa unidade abordaremos os seguintes tópicos: A Película Adquirida do Esmalte; Composição da Película Adquirida do Esmalte; Mecanismo de Formação da Película e do Biofilme Dental; Colonização Microbiana; Produções de ácidos e alterações de ph; A Película Adquirida do Esmalte A película adquirida do esmalte é uma camada membranosa amorfa, acelular, homogênea, lisa e transparente, normalmente livre de microorganismos. Essa película adquirida forma a base para adesão dos microrganismos que posteriormente desenvolvem a placa bacteriana. Ela é adsovida firmemente à superfície dos dentes e de outras estruturas sólidas da cavidade bucal como amálgama, ouro, porcelana, tiras de polietileno e aparelhos ortodônticos. A adorção é um processo de ligação que ocorre póseruptivamente entre as estruturas sólidas da cavidade bucal e componentes orgânicos e inorgânicos da saliva. 1

3 Essa película pode ser demonstrada por métodos histológicos, histoquímicos e químicos. Os métodos mais modernos como a microscopia eletrônica de varredura, microscopia de varredura confocal a LASER, e microscopia crioeletrônica são mais sensíveis e permitem a distinção entre a película adquirida e a placa bacteriana. A película se distingue da placa bacteriana por ser livre de bactérias e por sua resistência à escovação. Para ocorrer a remoção da película é necessária a profilaxia pelo profissional através do uso de pastas abrasivas. As observações realizadas ao microscópio eletrônico mostraram que a película adquirida pode ser constituída de três estruturas: 1. Componente subsuperficial localizado abaixo da estrutura do esmalte, têm uma aparência reticulada que penetra nas áreas desmineralizadas do esmalte. 2. Componente superficial estreitamente associada à superfície do esmalte com espessura uniforme de menos de 1 micrômetro (µm). 3. Componente suprasuperficial apresenta espessura variável de 1 a 10 µm, geralmente em áreas de difícil limpeza. Pode estar associada ao início da mineralização de cálculo dentário. Composição da Película Adquirida do Esmalte As primeiras análises da película adquirida indicaram em sua composição proteínas, carboidratos e lipídeos. Sabese que bactérias e seus produtos de secreção não são essenciais para a formação da película. Os estudos sobre a composição da película tem encontrado muitas dificuldades em virtude de ser diminuto o material recuperado para fins analíticos. Calculase que a película formada no período de 2 horas na face vestibular de um dente contém aproximadamente 1µg de proteínas. Muitas informações sobre película têm por base estudos de películas experimentais. Essas películas formadas in vitro ou in situ possuem uma composição de proteínas com aminoácidos semelhantes aos encontrados na película in vivo. 2

4 A principal diferença encontrada é um maior teor de resíduos de prolina nas películas in vivo. Dessa maneira, os testes experimentais são fontes confiáveis nos estudos de formação e controle de placa bacteriana. As proteínas presentes relevantes na película adquirida do esmalte são a albumina, proteínas ricas em prolina, lactoferrina, imunoglobulina (A, G e M), estarerina, fibrinogênio, lizosima, cistatina, mucinas, aglutininas, histatina, anidrase carbônica e outras. Essas proteínas identificadas na película podem ser de origem salivar ou não, sendo proveniente também do fluido crevicular ou gengival. A película adquirida do esmalte contém proteínas enzimáticas que mantém sua atividade catalítica mesmo após sua mobilização para a película. A αamilase é uma enzima que catalisa a degradação do amido em maltose, um dissacarídeo que pode ser utilizado como fonte energética para microrganismos que se incorporam na placa bacteriana. Assim, algumas proteínas podem atuar de forma ambígua. Algumas proteínas protegem a estrutura dentária do contato direto com microrganismos e seus produtos, mas também podem servir de base para adesão e fonte de nutrientes para esses mesmos microrganismos. A película adquirida do esmalte também possui em sua composição alguns carboidratos como a glicose, galactose, glicosamina, galactosamina, manose e frutose. A presença de alguns açucares na película sugerem que sua composição não é apenas de origem salivar, pois certos carboidratos não são excretados em abundância pelas glândulas salivares. De maneira geral, os açúcares encontrados na película adquirida possuem uma alta afinidade por hidroxiapatita. Também podemos encontrar na película do esmalte uma quantidade significante de lipídeos com alto teor de ácidos graxos livres, colesterol, triglicerídeos, fosfolipídeos e glicolipídeos. Sabese que a camada de lipídeos na película reduz a difusão de ácido lático aproximadamente 45% em indivíduos resistentes à cárie em relação aos indivíduos suscetíveis à doença. O ácido lático promove a desminerralização da hidroxiapatita podendo gerar sinais subclínicos e clínicos de lesões de cárie quando não controlado. 3

5 Mecanismo de Formação da Película e do Biofilme Dental Se a superfície do esmalte limpa for exposta à saliva, em questão de segundos, se tornará recoberta por um filme orgânico com uma formação altamente seletiva. A adsorção seletiva de proteínas é o provável mecanismo pelo qual a película é formada. A formação da película ocorre através de uma ligação eletrostática entre os componentes salivares e a hidroxiapatita do esmalte. O esmalte dentário é formado por cristais de cálcio chamados de hidroxiapatita. Não podemos esquecer que a hidroxiapatita do esmalte está imersa num meio rico em saliva. A saliva possui um conteúdo inorgânico com uma concentração supersaturada de cálcio e fosfato em relação à estrutura dentária. Qualquer superfície carregada quando imersa em água, atrairá íons de cargas opostas. Esses íons formam uma cobertura ou camada muito próxima a essa superfície, permanecendo essa situação, enquanto a superfície estiver banhada pelo líquido. À essa camada superficial formada no esmalte dentário dáse o nome de camada de hidratação. É com essa camada que as substâncias da saliva vão reagir e formar posteriormente a película adquirida. A figura abaixo ilustra a camada de hidratação formada pela atração iônica entre os elementos da estrutura dentária e os íons dispersos na saliva. Formação da película Camada de hidratação Esmalte Saliva: PO 4 Ca A composição real dos íons da camada de hidratação dependerá de alguns fatores como o ph, força iônica e os tipos de íons presentes na solução. Porém, a camada de hidratação normalmente presente na superfíce do 4

6 esmalte consiste principalmente em cálcio e há mais íons de calcio do que de fosfato.uma composição perto de 90% de calcio e algo em torno de 10% de fosfato tem sido sugerida como a composição normal da camada de hidratação do esmalte. No entanto, é esperável a presença de pequenas proporções de outros íons, cátions e ânions A superfície de hidroxiapatita é anfótera com cargas positivas e negativas. As cargas positivas são provenientes dos íons cálcio e as cargas negativas dos íons fosfatos, o que significa que se liga igualmente bem a proteínas ácidas ou básicas. Proteínas ácidas podem ser desadsorvidas pelos fosfatos e outros ânions e proteínas básicas podem ser desadsorvidas pelo cálcio. Portanto, a película adquirida é formada pela camada iônica de hidratação e um conteúdo proteico de origem salivar ou não. Estudos in vitro demostraram diferenças funcionais entre as películas formadas em 7 dias em comparação com as que se formaram durante 2 horas, o que indica que mudança na composição ou na espessura, ou ambos, podem ocorrer após um período de duas horas.o período de tempo requerido para a película alcançar sua espessura máxima não é conhecida, e há indicações de que o seu nível de formação pode variar de um indivíduo para o outro. Colonização Microbiana A película adquirida será a base para a incorporação de microrganismos presentes na cavidade bucal, formando a placa bacteriana ou biofilme. A placa bacteriana também pode ser denominada de placa gelatinosa, matéria alba, placa ácida ou placa mucosa. A placa bacteriana é formada por cerca de 70 a 80% de microrganismos, células epiteliais descamadas, leucócitos e pigmentos. A figura abaixa mostra a presença de uma célula bacteriana na superfície da película do esmalte. 5

7 Superfície do esmalte: Película e colonização inicial bacteriana Esmalte Película Bactéria A figura abaixo ilustra o processo de colonização bacteriana. Colonização Microbiana Colonização Microbiana Carga elétrica negativa Adesinas Esmalte Película Bactérias Colonização Microbiana Colonização Microbiana Receptores Colonização Inicial na Película 1 a Fase aleatória Esmalte Película Esmalte Película Após a profilaxia no consultório ocorre a remoção da placa bacteriana. Entretanto, com o contato com o meio salivar ocorre um processo imediato de formação da película adquirida e de placa bacteriana com um processo de sucessão microbiológica. Após 8 horas de profilaxia já se encontra na placa bacteriana alguns componentes bacterianos como o Streptococcus Sanguis, Streptococcus Milleri e alguns actinomices. Após 24 horas da profilaxia já se observa uma camada de placa clinicamente evidenciável, com um aumento de microrganismos aeróbicos e alterações sucessivas de tipos microbianos. Alguns fatores podem influenciar o desenvolvimento da placa bacteriana. Os principais fatores físicos são a anatomia dos dentes e tecidos moles, a 6

8 estrutura dentária, higiene bucal, atritos da dieta. A disponibilidade de nutrientes, a composição salivar, o fluido gengival, e células epiteliais descamadas também podem influenciar a formação do biofilme dental. A cavidade bucal é considerada um ambiente de crescimento aberto, ou seja, está em constante processo de mudanças microbiológicas, recebendo microrganismos do meio externo e eliminando no meio interno. Ela possui alguns mecanismos de controle microbiológico, tais como a descamação de células epiteliais, a ação mecânica e química da saliva e a presença de células de defesa provenientes do fluido gengival. Assim para que um microganismo consiga sobreviver e colonizar esse ambiente ele deve apresentar mecanismos especiais de aderência. Os microrganismos cariogênicos apresentam fatores de virulência que facilitam a sua incorporação em estruturas mineralizadas da cavidade bucal. As principais características que tornam alguns microrganismos cariogênicos são mecanismos especiais de aderência (glicocálice), capacidade de produzir ácidos, sobrevivência em ambientes ácidos e formação de reservas de nutrientes (polissacarídeo extracelular). Os principais microrganismos envolvidos no desemvolvimento de cárie são os estreptococos (S. Mutans, S. Sanguis), lactobacilos e alguns actinomices. Esses microrganismos colonizam a superfície lisa e o sulco dos dentes e a porção radicular dos dentes. Eles possuem um metabolismo facultativo, obtendo energia na presença ou ausência de oxigênio através da fermentação. Produção de Ácidos e Alterações de ph A cárie dentária é uma doença que atinge os tecidos duros da cavidade oral, esmalte, dentina e cemento. Essas estruturas mineralizadas do dente são constituídas de fosfato e cálcio arranjados em cristalitos de hidroxiapatita. Os íons de cálcio e fosfato se precipitam na forma de cristal em meio neutro e se solubilizam em meio ácido, podendo perder íons para o meio bucal. Quando nos alimentamos, fornecemos carboidratos fermentáveis para a placa 7

9 bacteriana presente na estrutura dentária, o que gera a formação de ácidos orgânicos. A produção de ácidos diminui o ph do meio, favorecendo a dissolução dos cristais de hidroxiapatita. Esse processo é denominado de desmineralização. Além de ocorrer a desmineralização por ação de produtos bacterianos, a ingestão de alimentos ácidos provenientes da dieta também contribuem com esse processo, gerando lesões de erosão. Quanto maior a concentração de ácidos orgânicos, maior é a taxa de desmineralização. A desmineralização da hidroxiapatita ocorre num ph menor que 5.5, chamado de ph crítico. O biofilme dentário tem um papel ativo no desenvolvimento da doença cárie. Para que ocorra o processo de desmineralização dentária o biofilme deve apresentar freqüentemente um ph ácido abaixo de 5,5 ou estar insaturada em relação aos íons da hidroxiapatita. Para que o biofilme consiga manter um ph considerado crítico é necessária a presença de bactérias que produzam ácidos e que sobrevivam nesse meio, ou seja microrganismos acidúricos e acidogênicos. Muitas bactérias do biofilme são dependentes de açúcares como fonte de energia. O açúcar pode ser disponibilizado pela glicose e glicoproteínas presentes na saliva. Como a saliva não apresenta grandes concentrações de glicose, as glicoproteínas são a principal fonte de açúcares para as bactérias do biofilme. Esse açúcar, ao ser metabolizado na via fermentativa, se transforma em ácidos orgânicos como o lático, acético, propiônico. Nem todo microrganismo presente no biofilme apresenta um potencial cariogênico. Certos microrganismos atuam como barreira competitiva e impedem a colonização de bactérias patogênicas. Esses microrganismos são denominados de flora indígena e competem por espaço, nutrientes e oxigênio utilizados por bactérias patogênicas. 8

10 Referências NICOLAU.Fundamentos de bioquímica oral. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, THYLSTRUP, Anders,íl Fejerskoz: TRATADO DE CARIOLOGIA. Ed. Cultura Médica Ltda, BUZALAF.Marília. Fluoretos e Saúde Bucal. Editora Santos,

11 10 Responsável pelo Conteúdo: Prof. Dra. Mariana Ferreira Leite Lattes: Revisão Textual: Prof. Ms. João Paulo Magalhães Campus Liberdade Rua Galvão Bueno, São Paulo SP Brasil Tel: (55 11)