Colonización bacteriana primaria y secundaria. Biofilm

Prof. Dr. Héctor Monardes C.

Objetivo General:

Describir los mecanismos de formación del biofilm dental.

• Objetivos Específicos:

• Explicar el mecanismo de formación de la placa bacteriana dental.

• Reconocer las características de un biofilm dental.

• Iones Ca+ actúan como puentes de enlace– Uniones débiles y fuertes.

• Glucoproteínas - Calcio – Bacterias.• Mecanismo reversible.• Interacciones físico-químicas:• Fuerzas de Van der Waals.• Interacciones hidrofóbicas. (S. sanguinis, S. mutans, A. viscosus, A. naeslundii )

• Mecanismo irreversible.• Adhesinas bacterianas (lectinas en fimbrias, pili y fibrillas).• Receptores del hospedador.

• Desequilibrio del medio: Azúcar, pH, higiene. = S. mutans; lactobacilos.• Receptores de la P.A para las proteínas de unión de S. mutans.

• Proteasas de S. sanguinis inhiben acción antiadherente de Ig A.

Colonización PrimariaMecanismos de adhesión

Colonización PrimariaMecanismos de adhesión

Colonización PrimariaGérmenes Específicos

• Especies pioneras forman monocapa, luego empalizada.• Formas cocáceas (Streptococci 90%. Oralis, Mitis, Sanguinis, gordonii, mutans.

• Síntesis de polisacáridos extracelulares. Glucanos (mutano α-1-3)

• 2 horas aparecen varias especies : A. Viscosus, Neisseria y Streptocci.

• Metabolismo básico aerobio Microorganismos aerobios estrictos y facultativos (estreptococos) Granos de maíz (cocos) Luego mazorcas con formas filamentosas recubiertas de cocos S Mutans y Lactobacilos presentes en placa cariogénica Lactobacilos, poco numerosos a no ser que la placa sea cariogénica

• Síntesis de polisacáridos extracelulares• Glucanos (mutano α-1-3)

• 24 a 48 horas, agregación y co-agregación bacteriana

• No se remueve con cepillado

Síntesis de Polisacáridos

• Dextrano:• Dextrano sacarosa, une moléculas de glucosa a través de enlaces α1-6• Es soluble, lineal, reutilizable (puede volver a glucosa)• Lo pueden disolver y utilizar como energía

• Mutano: • Glucosil transferasa une varias moléculas de glucosa por enlaces α 1-4 o α 1-3 (S. mutans)• Es ramificado, no es soluble ni se puede reutilizar• Se forma sobre una pequeña parte de dextrano• Fuertemente adhesivo• Da armazón y soporte a la placa

• Levano: • Fructosil transferasa une moléculas de fructosa en enlaces α 2-4 (glicólisis anaeróbica, acido

láctico)• Es soluble, degradable, reutilizable

• Amilopectina :• Polisacárido intracelular• Sirve de reserva energética

Colonización Primaria

Sin azúcar / Sin adherencia

Con azúcar / Con adherencia

GTF + glucanos adsorbidos refuerzan adherencia.

Formación de polisacáridos

Acumulación Bacteriana y Crecimiento

• Después de 3 a 5 días de la formación de la película• Proliferación bacteriana• Aumento de grosor y complejidad

• Microorganismos residentes modifican el ambiente de forma que pueden ser sustituidos por otros más adaptados al hábitat modificado (Sucesión ecológica autogénica)

• Cambios microbianos:• Antagonismos por competencias de sustratos• Producción de H2O2 y bacteriocinas • Consumo del oxígeno• Bacterias más aeróbicas son sustituidas por anaerobias facultativas.• Suministros nutricionales

• Cambios morfo-estructurales:• Aumento de formas bacilares (Actinomyces spp)• Anaerobios más estrictos invaden zonas más profundas• Aerobios se disponen en la superficie• Streptococcus siguen siendo los más abundantes y facultativos

Colonización Secundaria“Conglomerado bacteriano proliferante y enzimáticamente activo adherido fuertemente a la superficie dentaria”

• Fuente de energía:• Desde hidratos de carbono fermentables provenientes de la dieta• Desdoblados por vía glucolítica• Obtención de ATP con producción de CO2 y ácido láctico• Menor proporción ácidos orgánicos butírico, acético etc.

• Colonias pioneras actúan como substrato para la colonización adicional (co-agregación)

• Densidad celular disminuye y los espacios son ocupados con polímeros

• Proporción de Streptococci disminuye

• Interacciones:• Similar a lectina• Fuerzas hidrofóbicas y electrostáticas• Alto grado de especificidad

Colonización Secundaria“Conglomerado bacteriano proliferante y enzimáticamente activo adherido fuertemente a la superficie dentaria”

• Fuerza de agitación salival, remueve bacterias

• Fuerzas cohesivas mantienen integridad

• Índice de cambio en la composición se hace muy lento o se detiene

• Capas más profundas se ven privadas de oxigeno y de nutrientes

• Se acumulan productos de desecho

• Reducción gradual de microorganismos vivos

• Aparecen espacios vacíos por la autolisis

• Establecimiento de interacciones complejas:

• Sinergias: subproductos metabólicos de una especie son utilizados como alimento por otro.

• Degradación cooperativa de oligosacáridos: diferentes organismos proporcionan glicosidasas específicas asegurando la utilización completa de carbohidrato disponible

Colonización SecundariaMaduración-Comunidad Climax

Placa Bacteriana o Biofilm

• OMS: “Entidad bacteriana proliferante, enzimáticamente activa, que se adhiere firmemente a la

superficie dentaria y que por su actividad bioquímica y metabólica ha sido propuesta

como el agente etiológico principal en el desarrollo de caries y enfermedad periodontal”

• Depósito que se acumula sobre los dientes.

• Comunidad microbiana compleja

• 10 10 bacterias por mg.

• Más de 700 especies diferentes

• Fase líquida: 80%, Fase sólida: 20% Matriz.

• Composición:

• células bacterianas.

• Células epiteliales.

• Leucocitos.

• Macrófagos.

• Matriz extracelular (productos bacterianos, saliva, proteínas, polisacáridos, lípidos)

Formación del Biofilm

•Formación de la película adquirida

• Placa madura o Clímax

• Capa formada por microorganismos y polímeros extracelulares

• Colonización secundaria - Maduración bacteriológica y estructural

• Colonización primaria– Gérmenes

específicos

• Película adquirida– Cutícula sub-

superficial– Cutícula superficial– Película manchada

ABP

• Ud. debe indicar a su paciente un control mecánico y químico de la placa bacteriana dental, por lo que debe explicarle como ésta se forma y se mantiene en la superficie de los dientes.

• Para lograr este objetivo, realice un resumen de cómo se forma la placa bacteriana dental.

Formación de la PlacaResumen

• Superficie limpia del diente cubierta por una capa de proteínas y de glicoproteínas salivales, llamada película

• Colonización primaria por "especies pioneras“• Multiplicación bacteriana que forma monocapa y posteriormente empalizada

perpendicular a superficie dentaria• Durante y después de este crecimiento ocurre la colonización secundaria por la llegada

de diferentes especies Gram positivo y negativo• Co-agregación que favorece la colonización secundaria (los microbios que colonizan se

unen a las células que ya forman parte del biofilm)• Permite que participe del biofilm las especies que no se puede unir a la película• En 24 horas la placa dental madura contiene una variedad amplia de bacterias• Es posible detectar fácilmente asociaciones identificables inter-especies, tales como las

configuraciones en " mazorca de maíz”• Colonización y crecimiento adicional de bacterias mientras la placa madura forma una

comunidad estable• El desarrollo que conduce a este estado se denomina "sucesión o proliferación

bacteriana”, manteniendo relaciones complejas entre microbios y microcolonias individuales, tales como sinergias de alimentación, mejoría en la resistencia antibiótica y mecanismos cooperativos con el huésped.