Alinne Alice Dias de Araújo Souza 1, Candice de Freitas Rêgo Bezerra 1, Kenio Costa Lima 2, Maria Celeste Nunes de Melo 3

R. Periodontia - Março 2008 - Volume 18 - Número 01 AGGREGATIBACTER ACTINOMYCETEMCOMITANS E SUA RELAÇÃO COM A PERIODONTITE AGRESSIVA - REVISÃO DE LITERATURA Relationship of Aggregatibacter actinomycetemcomitans to agressive periodontitis - A review Alinne Alice Dias de Araújo Souza 1, Candice de Freitas Rêgo Bezerra 1, Kenio Costa Lima 2, Maria Celeste Nunes de Melo 3 RESUMO A periodontite agressiva compreende um tipo raro de doença periodontal caracterizada pela perda rápida e severa do tecido periodontal em indivíduos jovens. Diversos microrganismos estão envolvidos na sua etiologia, no entanto, o Aggregatibacter actinomycetemcomitans apresenta-se como uma bactéria bastante característica na periodontite agressiva devido sua patogenicidade. Esse microrganismo é capaz de produzir uma série de fatores de virulência que facilita sua colonização, invasão e destruição dos tecidos periodontais. O objetivo do presente artigo é elucidar, através de uma revisão de literatura, a relação entre o Aggregatibacter actinomycetemcomitans, seus fatores de virulência, e a periodontite agressiva. UNITERMOS: Aggregatibacter actinomycetemcomitans; periodontite agressiva. R Periodontia 2008; 18:20-25. 1 Mestrandas do Programa de Pós-Graduação em Odontologia, com área de concentração em Periodontia, da UFRN. 2 Professora Titular da disciplina de Microbiologia da UFRN 3 Professor Titular da Disciplina de Microbiologia da UFRN Recebimento: 19/10/06 - Correção: 11/12/07 - Aceite: 05/01/08 INTRODUÇÃO A doença periodontal consiste numa infecção crônica que leva à destruição do tecido de suporte dentário, representando a principal causa da perda dos dentes na população adulta, um dos mais sérios problemas sócio-econômicos e de saúde pública em âmbito mundial. (GASPARETTO et al, 2000). No workshop internacional para a classificação das doenças e condições periodontais, em Novembro de 1999, foi esquematizado uma reclassificação das doenças e condições periodontais. Dentre as mudanças na classificação, os termos periodontite de início precoce, periodontites da pré-puberdade, juvenil e de rápida progressão, utilizados tanto nas classificações de 1989 como na de 1993, foram substituídos pelo termo Periodontite agressiva (AMERICAN ACADEMY OF PERIODONTOLOGY, 1999). A periodontite agressiva compreende um tipo raro de doença periodontal atingindo cerca de 1% da população. Caracteriza-se pela rápida perda de inserção e severa destruição óssea em pacientes sistemicamente saudáveis, com tendência à agregação familiar. Clinicamente a quantidade de biofilme dentário é inconsistente com o grau de destruição periodontal observado, mas diretamente 20

proporcional à presença elevada de Aggregatibacter actinomycetemcomitans (NAKAGAWA et al, 2001; TAN et al, 2002; VAN HOOGMOED et al, 2008). Embora, o A. actinomycetemcomitans possa ser isolado em endocardites infecciosas, abscessos cerebrais e subcutâneos, meningites e osteomielites, o mesmo também é encontrado em patologias periodontais, tais como gengivite e periodontite crônica. No entanto, é um microrganismo bastante característico da periodontite agressiva, principalmente na forma localizada (ÁVILA-CAMPOS et al, 2000; LIMA et al, 2001; YANG et al, 2005). O A. actinomycetemcomitans é um bastonete gramnegativo, capnofílico, fermentador de carboidratos, não formador de esporo, imóvel e anaeróbio facultativo. As suas colônias são translúcidas, brilhantes e exibem estrutura interna em forma de estrela. Em nível morfocolonial, a observação de emissão de pseudópodos nos A. actinomycetemcomitans sugere que estas estruturas são provavelmente as responsáveis pela determinação do aspecto estrelado da colônia (GASPARETTO et al, 2000). As cepas aderem-se fortemente à superfície do agar sangue devido à presença de fímbrias, o que pode favorecer a sua colonização no meio bucal. As culturas também podem ser estimuladas por 1% de NaHCO 3 ou hormônios esteróides, incluindo o estrogênio e progesterona, que são capazes de estimular seu crescimento e influenciar a população de A. actinomycetemcomitans durante a puberdade. Além disso, a temperatura de 37 o C é a mais favorável ao seu crescimento (ZAMBOM, 1983; CORTELLI et al, 2002). A patogenicidade desse microrganismo apresenta caráter multifatorial, determinada por fatores microbiológicos e por fatores próprios do hospedeiro. O A. actinomycetemcomitans apresenta uma variedade de fatores de virulência responsáveis por facilitar a colonização, invasão e destruição dos tecidos periodontais (ÁVILA-CAM- POS et al, 2000; LIMA et al, 2001; TAN et al, 2002). O A. actinomycetemcomitans pode também interferir no mecanismo de defesa do hospedeiro, através da produção de leucotoxinas capazes de destruir especificamente neutrófilos polimorfonucleares e monócitos humanos. Os produtos da lise celular, então liberados, contribuem para a lesão tecidual e a diminuição dos monócitos acarreta alterações na resposta imune do hospedeiro ao agente infeccioso (ÁVILA-CAMPOS et al, 2000; CLOCK et al, 2007). Sendo assim, a sua capacidade de colonizar e invadir facilmente os tecidos constitui passos essenciais na patogênese dos processos periodontais. A produção de substâncias ativas faz com que ocorra uma rápida destruição desses tecidos (CAO et al, 2004). Isso sugere uma maior severidade e prevalência da destruição periodontal nos sítios expostos a este patógeno (GRAVES et al, 2008). Considerando a importância deste microrganismo no desenvolvimento da periodontite agressiva, por meio de seus diversos fatores de virulência, este artigo tem por objetivo elucidar a relação do Aggregatibacter actinomycetemcomitans com as doenças periodontais agressivas, através de uma revisão de literatura. REVISÃO DA LITERATURA Aggregatibacter actinomycetemcomitans Até a década de 50 o A. actinomycetemcomitans havia sido pouco referenciado na literatura. Porém, a partir de 1970, vários estudos evidenciaram sua presença na cavidade oral, sendo originalmente isolados em estudos pioneiros de casos humanos de actinomicoses, realizados por Klinger na Alemanha em 1912 e posteriormente, por Constock na Inglaterra em 1920 e Bayne Jones nos EUA em 1925 (NISENGARD & NEWMAN, 1994). Do gênero Aggregatibacter, o A. actinomycetemcomitans é o membro mais importante, sendo a maior parte dos isolados do tipo alfa-hemolíticos, muito semelhantes aos do gênero Haemophilus, pois compartilham diversas seqüências de bases nucleotídicas, antígenos de superfície, fatores bioquímicos e, por essa razão, foi proposta a sua transferência para o gênero Haemophilus (NISENGARD & NEWMAN, 1994; ÁVILA-CAMPOS et al, 2000). Epidemiologia O Aggregatibacter actinomycetemcomitans é constituinte da microbiota oral anfibiôntica. Sua prevalência em sítios subgengivais é extremamente variável quando se considera faixa etária e condições de saúde do periodonto (CORTELLI et al, 2003). Alguns estudos demonstraram a ocorrência desse microrganismo em cerca de 10% a 68% dos casos de periodontite crônica. No entanto, a periodontite agressiva constitui a forma de doença periodontal mais associada à presença desse patógeno, principalmente na forma localizada, podendo ser isolado em cerca de 97% de suas bolsas periodontais ativas. Esta porcentagem parece diminuir quando a população estudada apresenta-se entre 19 e 35 anos de idade (ZAMBOM et al, 1996; LÓPEZ, 1996; TINOCO et al, 1997). Em crianças periodontalmente saudáveis observa-se a ocorrência de A. actinomycetemcomitans de 0% a 17% (CONRADS et al, 1996; CHEN et al, 1997). Por outro lado, a doença periodontal destrutiva em crianças está 21

freqüentemente associada a níveis elevados de A. actinomycetemcomitans (MÜLLER et al, 1993). Adolescentes com características periodontais saudáveis, ou com mínima presença da doença, exibem menos do que 18% de ocorrência de A. actinomycetemcomitans em amostras de biofilme subgengival (ASIKAINEN et al, 1991; YANG et al, 2005). Dessa forma, a grande maioria dos estudos aponta para uma forte correlação entre a presença do A. actinomycetemcomitans e o aumento de profundidade de sondagem nas bolsas periodontais (CORTELLI et al, 2003; ZAMBOM, 1996). Logo, indivíduos que apresentam bolsas periodontais profundas, e inflamação gengival apresentam uma maior probabilidade de apresentarem o A. actinomycetemcomitans como constituinte de seu biofilme subgengival (CORTELLI et al, 2004; VAN HOOGMOED et al, 2008). Composição antigênica e linhagem clonal O A. actinomycetemcomitans apresenta antígenos em sua superfície que irão determinar o seu sorotipo. Cada espécie desse microrganismo apresenta um sorotipo específico, que pode variar de A a F. Estudos iniciais investigaram a relação entre os sorotipos do A. actinomycetemcomitans e a condição periodontal dos indivíduos, demonstrando que as cepas do sorotipo B são mais freqüentemente encontrados em periodontites agressivas. Já o sorotipo C é freqüentemente isolado em indivíduos que apresentam saúde periodontal. Com isso, sugere-se que o antígeno de superfície está relacionado à patogenicidade do microrganismo, assim como com a patogênese da periodontite agressiva (YANG et al, 2005). Dessa forma, a necessidade de entendimento da presença de A. actinomycetemcomitans, e de seus diferentes sorotipos em relação à saúde ou doença dos sítios periodontais, levou ao surgimento de técnicas de ensaios microbiológicos para detecção dessas bactérias. Através dessas técnicas pôde-se observar uma heterogeneidade clonal na virulência entre as diversas cepas de A. actinomycetemcomitans. Foi demonstrado que um mesmo indivíduo, com um mesmo sorotipo de A. actinomycetemcomitans, pode ser colonizado por diferentes genótipos bacterianos. A heterogeneidade deste grupo microbiano, junto com as diferenças genotípicas, pode estar relacionada às modificações decorrentes da desagregação colonial. Essa diversidade se dá as expensas de um processo de captação e incorporação no genoma do A. actinomycetemcomitans, de fragmentos de DNA extracelular, processo conhecido como transformação. Não se conhece muito bem o propósito da transformação e seu impacto sobre a evolução dessa bactéria (FUJISE et al, 2004). Sabe-se, no entanto, que a recombinação do DNA extracelular ao da bactéria promove o surgimento de linhagens clonais genotipicamente diferentes, o que irá repercutir diretamente sobre a virulência da mesma, e conseqüentemente, no processo de saúde e/ou doença do periodonto (LAUBE et al, 2007; NODA et al, 2007). A população de A. actinomycetemcomitans estruturase, portanto, em clones, sendo a maior linhagem clonal (>80% das cepas) representada pelos sorotipos A, B e C (POULSEN et al, 2003). Diversas populações estudadas têm demonstrado a ocorrência da periodontite agressiva associada à presença de um tipo clonal particular de A. actinomycetemcomitans, sorotipo B, altamente leucotóxico, chamado JP2. O mesmo mostrou pronunciado tropismo racial, sendo isolados quase que exclusivamente na população africana, ou em seus decendentes. Pacientes com clone JP2 apresentam estágios mais avançados de periodontite agressiva, principalmente em relação à forma localizada. Esse mesmo tipo clonal foi isolado em indivíduos brasileiros, apesar de não ter sido detectado em caucasianos no norte da Europa (HAUBEK & WESTERGAARD, 2004; SEKI et al, 2007). O clone JP2 é caracterizado por uma deleção no par de base 530, região essa responsável pelo gene da regulação da produção e expressão das leucotoxinas. Com isso, indivíduos com periodontite agressiva, infectados pelo clone JP2, apresentam quadro clínicos mais graves e avançados do que aqueles pacientes onde não foi detectado esse tipo clonal em seus isolados (POULSEN et al, 2003; HAUBEK & WESTERGAARD, 2004; SEKI et al, 2007). Patogenicidade O A. actinomycetemcomitans caracteriza-se como um importante patógeno periodontal em função, principalmente, de seus fatores de virulência. Dessa forma, pode-se citar como fatores de virulência a presença de fímbrias, adesinas, vesículas de membrana extracelular, lipopolissacarídeos, a produção de leucotoxinas, de fatores imunossupressores e perturbadores das funções neutrofílicas, da inibição do crescimento das células epiteliais e fibroblásticas, além da ativação das células B policlonais. Através desses fatores, este microrganismo é capaz de destruir e invadir o tecido conjuntivo gengival, auxiliando dessa forma sua penetração nas barreiras epiteliais, além de promover a reabsorção óssea e supressão da resposta imune (TAN et al, 2002; CORTELLI et al, 2004; CLOCK et al, 2007; KIM et al, 2007; GRAVES et al, 2008). 22

As fímbrias presentes na superfície do A. actinomycetemcomitans servem como fator de adesão e podem ser consideradas determinantes para a sua colonização inicial na superfície oral, assim como a invasão à gengiva, constituindo passos iniciais e essenciais na patogênese da doença (MEYER & FIVES-TAYLOR, 1994; GASPARETTO et al, 2000). As interações bacterianas também podem ser determinantes na colonização do A. actinomycetemcomitans. Streptococcus sanguinis, Streptococcus uberis e Actinomyces viscosus, atualmente Actinomyces naeslundii, inibem o crescimento do A. actinomycetemcomitans in vitro. Essas bactérias produzem peróxido de hidrogênio em níveis inibitórios para o A. actinomycetemcomitans (NAKAGAWA et al, 2001). Adicionalmente, esse microrganismo produz substâncias antagonistas contra Capnocytophaga, Streptococcus mitis, espécies de Actinomyces e Streptococcus mutans, organismos amplamente envolvidos na formação do biofilme e na ecologia oral (AVILA-CAMPOS et al, 2000). Apesar do mecanismo patogênico do A. actinomycetemcomitans não estar muito bem esclarecido, sabe-se que esse microrganismo produz uma leucotoxina, da família da RTX toxinas (repeats in toxin), capaz de destruir especificamente os neutrófilos PMN e monócitos humanos. Essa toxina age tanto ativando uma nuclease capaz de clivar o DNA das células alvo, quanto produzindo poros na membrana plasmática, promovendo a rápida formação de canais iônicos e a alta condução iônica, induzindo a despolarização da membrana, a perda de potássio intracelular, turgescência e, conseqüentemente, a morte celular. Além disso, antígenos derivados do A. actinomycetemcomitans, incluindo as leucotoxinas, presentes no soro e no esudato gengival, são capazes de impedir a resposta imune humoral local e/ou sistêmica (BROGAN et al, 1994). Além de inibirem a quimiotaxia e a fagocitose neutrofílica, promovem a morte celular. Com isso, os produtos liberados de sua lise contribuem para a lesão tecidual e, associada à diminuição dos monócitos, acarreta alterações na resposta imune do hospedeiro (NAKAGAWA et al, 2001; CORTELLI et al, 2003). Além dos neutrófilos e dos monócitos, outras células humanas são sensíveis à ação das leucotoxinas, tais como as plaquetas, os eritrócitos, os fibroblastos e as células endoteliais e epiteliais (NISENGARD & NEWMAN, 1994). Adicionalmente, o A. actinomycetemcomitans, é a única bactéria oral capaz de produzir uma toxina chamada Cdt (Cytolethal distening toxin), que apresenta propriedades imunossupressoras. Essa toxina promove alteração morfológica nas células alvo e é capaz de promover a inibição do crescimento das células epiteliais, endoteliais e fibroblásticas, assim como dos linfócitos T e B, comprometendo com isso a capacidade do indivíduo de resistir à infecção ou responder à injúria (BELIBASAKIS et al, 2004). A secreção de endotoxinas (LPS) por sua vez, ativa as células policlonais do hospedeiro, do tipo linfócito B, a secretarem mediadores inflamatórios tais como prostaglandinas, interleucina-1β (IL-1β), e fator de necrose tumoral α (TNF-α), resultando numa super-resposta imunológica, que pode acarretar tanto benefícios, quanto danos aos tecidos do hospedeiro, em decorrência da formação de complexos imunes não específicos que ativam o sistema complemento e estimulam a degranulação neutrofílica. Essas citocinas são a chave da regulação da resposta imune inflamatória do hospedeiro às infecções e estão implicadas na patogênese da doença periodontal, sendo responsáveis pela modulação da síntese e reabsorção dos componentes da matriz extracelular e osso alveolar do periodonto (TREVILATTO et al, 2002, KIM et al, 2007). Dessa forma, todos os fatores de virulência já mencionados estão relacionados a patogenicidade do A. actinomycetemcomitans. No entanto, diversos estudos demonstraram a presença de cepas altamente patogênicas, assim como as de menor patogenicidade colonizando um mesmo indivíduo, explicando dessa forma a heterogeneidade do processo da doença, principalmente de um sítio para o outro (LIMA et al, 2001). CONSIDERAÇÕES FINAIS Pode-se concluir que uma variedade de microrganismos está diretamente relacionada com a periodontite agressiva, porém, o maior grau de inflamação gengival e uma elevada destruição periodontal parecem estar associadas à presença marcante do Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Este patógeno está fortemente associado à doença devido aos seus inúmeros fatores de virulência sendo considerado como um microrganismo chave na etiologia das doenças periodontais agressivas. ABSTRACT Agressive periodontitis comprises a group of rare, rapidly progressive forms of periodontitis, characterized by severe destruction of periodontal attachment apparatus at early age. Besides bacteria must be involved in the expression of 23

disease Aggregatibacter actinomycetemcomitans has been strongly implicated in the etiology of agressive periodontitis. The pathogenicity of Aggregatibacter actinomycetemcomitans is multifacetedand is influenced by both microbial and host determinants. Several virulence factors have been described for this microorganism capable of facilitating the colonization, invasion and destruction of the periodontal tissues. The aim of this paper is to perform an actual review concerning relationship of Aggregatibacter actinomicetemcomitans and virulence factors to agressive periodontitis. UNITERMS: Aggregatibacter actinomycetemcomitans; agressive periodontitis. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1- American Academy Of Periodontology. International Workshop for a Classification of Periodontal Diseases and Conditions. Annals of Periodontol 1999; 4(1):53-4. 2- Asikainen S, et al. Distribution of Actinobacillus actinomycetemcomitans serotypes in periodontal health and disease. Oral Microbiol Immunol 1991; 6(2):115-8. 3- Avila-Campos MJ, et al. Virulence factors of Actinobacillus actinomycetemcomitans: other putative factors. Pesq Odont Bras 2000;14(1):05-11. 4- Belibasakis, GN, Mattsson A, Wang Y, Chen C, Johansson A. Cell cycle arrest of human gingival fibroblasts and periodontal ligament cells by Actinobacillus actinomycetemcomitans: involvement of the cytolethal distening toxin. APMIS 2004; 112:675-85. 5- Brogan JM, Lally ET, Poulsen K, Kilian M, Demuth DR. Regulation of Actinobacillus actinomycetemcomitans leukotoxin expression: Analysis of the promoter regions of leukotoxic and minimally leukotoxic strains. Infecrion and Immunity 1994; 62(2):501-508. 6- Cao SL, Fox AP, Hillman JD, Handfield M. In vivo induced antigenic determinants of Actinobacillus actinomycetemcomitans. FEMS Microbiol. Rev 2004; 97-103. 7- Chen C, et al. Oral food consumption and subgengival microorganisms: subgengival microbiota of gastrotomy tube-fed children and healthy children and healthy control. J. Periodontol 1997; 68(12):1163-8. 8- Clock AS, Planet PJ, Perez BA, Figurski DH. Outer Membrane Components of the Tad (Tight Adherence) Secreton of Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Journal of Bacteriology, February 2008; 190 (3): 980-90. 9- Conrads G, et al. PCR reation and dot blot hybridization to monitor the distribuition of oral pathogens within plaque samples of periodontally healthy individuals. J. Periodontol 1996; 67(10):994-1003. 10- Cortelli JR, et al. Presença de Actinobacillus actinomycetemcomitans em indivíduos com periodontite agressiva localizada ou generalizada ou periodontite incipiente. RPG Ver. Pós Grad 2002; 9(2):103-108. 11- Cortelli SC, et al. PCR e cultura na detecção subgengival de Actinobacillus actinomycetemcomitans: estudo comparativo. Cienc. Odontol. Bras 2003; 6(2):58-64. 12- Cortelli, et al. Ocorrência bucal de Actinobacillus actinomycetemcomitans em indivíduos com doença periodontal não tratada avaliada por cultura e ensaio dot-blot. RPG Ver. Pós-Grad 2004; 11(3):227-32. 13- Fives-Taylor PM, et al. Virulence factors of Actinobacillus actinomycetemcomitans. Periodontol 2000 1999; 20:136-167. 14- Fujise O, Lakio L, Wang Y, Asikainen S, Chen C. Clonal distribution of 24

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