UPCII M Microbiologia
Teórica 23-24
2º Ano
2012/2013
Sumário
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F. Patologia Oral de Etiologia Microbiana
Capítulo XXIV. Cárie
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2
Etiologia Bacteriana da cárie
Modelos animais
Imunologia da cárie e vacinas
Aplicação de técnicas moleculares ao estudo da cárie
Implicações para terapêutica
T 23-24 MJC
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Cárie – O que é?
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T 23-24 MJC
21-12-2012
Progressão da carie
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Tipos de carie
Da superfície do dente
Das fissuras ou zonas interproximais
Radicular
Recorrente
Rampante
Carie de biberão
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5
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Etiologia Bacteriana
Streptococci:
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
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mutans
sanguinis
gordonii
sobrinus
salivarius
mitis
anginosus
....

S. mutans:







a  S. cricetus
b  S. ratti (us)
c  S. mutans
d S. sobrinus
e S. mutans
f S. mutans
g S. sobrinus
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Grupo IV
Grupo II
Grupo I
Grupo III
Além dos streptococci ….
Lactobacilli (dificuldade em colonizar superfícies lisas)
Actinomyces


Bifidobacterium, Propionobacterium, Veillonella, Attopobium
Atopobium, Olsenella, Pseudoramibacter, Propionibacterium e Selenomonas
Rothia, Propionibacterium
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Factores de Virulência de Streptococci
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Factores de virulência de streptococci
9
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Metabolismo
da sacarose
por S.mutans
Fructosiltransferase
Glucosiltransferase
Glucanos alfa(1,3) e alfa(1,6)
+
Fructanase
+
Dextranase
Fructanos beta(2,1) e beta(2,6)
Glicose
Frutose
Glicose
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T 23-24 MJC
PSI
Factores de virulência de S. mutans
Factor
Função
Localização
SpaP (AgB, AgI/II), PI
Aderência (saliva, aglutinina gp340)
Superficie da célula
Proteinas de ligação ao
glucano (GbpA-C)
Aderência aos glucanos (dentes e biofilme)
Superfície da célula
Glucosyl transferases (GtfB-D)
Produção de polímeros de glicose apartir da
sacarose (glucanos)
Secretadas, muitas vezes
associadas à parede
Fructosyl transferase (Ftf)
Produção de polímeros de fructose apartir
da sacarose (fructanos – reservas
extracelulares de glicose)
Secretadas, muitas vezes
associadas à parede
Fructanase
Hidrólise dos fructanos. Aumenta e preserva
a acidificação
Secretadas, muitas vezes
associadas à parede
Dextranase
Hidrólise de glucanos
Secretadas, muitas vezes
associadas à parede
Polissacarideos intracelulares
Polímero intracelular de glicose
Intracelular
Fosfoenolpiruvato:fosfotransfer
ase (PTS)
Cataliza internalização de vários açucares
em baixas concentrações extracelulares
Membrana/citoplasma
ATPases (F1F0 ATPase ou
H+ATPase)
Complexo enzimático que bombeia H+ para
fora da célula. Importância?
F0 membranar F1
citoplasmático
Tolerância ao ácido
Vantagem competitiva em pH baixo
Global e multifactorial
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Biofilme e controlo do QS

Os CSP
12
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Factores envolvidos
13
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Factores envolvidos
14
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Mais factores
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Fluor na prevenção da cárie
16
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Prevenção da carie
17
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Estudo das caries – Modelos animais

Rat (ratazana)




Tamanho
Desenvolvem cárie segundo
dieta (4 semanas)
Modelos gnotobióticos e
pathogen free
16-21 dias todos os molares 
infecção



MI
Alterações do esmalte
Cães, gatos, cavalos, porcos.
Primatas.
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T 23-24 MJC
18
Técnicas de BM usadas
1.
2.
3.
4.
5.
6.
19
Clonagem de genes / Sequenciação
Mutações no cromossoma de S.mutans. Em que genes?
Produção de potenciais proteínas de puras para
estudos bioquímicos. Quais?
Expressão de genes de virulência.
Expressão de genes em heterólogos.
Utilização de bactérias com moléculas repórter para a
expressão de determinados genes.
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1. Clonagem de genes


Genes codificantes de proteínas extracelulares envolvidas
na formação de polímeros de açucar.
O que se sabia?


Gtf e Ftf  glucosiltransferase e fructosiltransferase
O que não se sabia?



20
Como eram regulados?
Quantos genes existiam?
Como é que as proteínas contribuiam para a virulência?
T 23-24 MJC
21-12-2012
1. Clonagem de genes

Quantos genes existiam?


21
Existem 3 genes gtf diferentes em cada estirpe
Existe 1 gene ftf
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21-12-2012
2. Mutação dos genes de S. mutans

Como é que as proteínas contribuem para a virulência?


22
Fazendo mutação dirigida
Com os genes gtf e ftf mutados a capacidade de provocar patologia é
bastante diminuida.
T 23-24 MJC
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3. Produção de potenciais proteínas de
puras para estudos bioquímicos

Cada uma das enzimas têm domínios conservados

23
Há dois domínios
 Um enzimático para a síntese do glucano
 Um de reconhecimento e ligação ao glucano (específico de mutans)
T 23-24 MJC
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4. Expressão de genes de virulência

Quando são os genes gtf activados?

24
Quando há baixo pH
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Outras questões além de gtf




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Síntese de polisacarídeos intracelulares de armazenamento
Internalização dos vários açucares
Proteínas de superfícies (AgI/II)
Biofilmes
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Caracterização das respostas ao stress




Identificação dos genes
Criação de mutantes
Criar chimeras genéticas para observar o efeito das
mutações.
Para quê saber as respostas ao stress?
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Respostas ao pH



+ 100 proteínas diferentes são expressas a pH 5.0
61 são bombas de protões ATPase
Algumas são enzimas para produzir amónia
intracelularmente.


Como pode ser amonia produzida intracelularmente?
Produção de S.mutans com urease do S.salivarius
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PCR



“Isolamento” de genes de função desconhecida.
Cerca de 1/3 do genoma de S. mutans codifica proteínas
de função desconhecida.
Estudos de expressão por microarrays.
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Microarrays


Não servem para estudar proteínas cujo controlo é feito
pós transcrição.
Qual é a solução?
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Vacinas contra cáries

Produção sistémica de anticorpos  memória


S.mutans (superfícies sólidas)
sIgA

Resposta de curta duração


Especificidade


Etiologia
Factores de virulência


30
Reforços
Adesão
Formas de vacinação
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Antigénios e modos de imunização


Comprimidos de S. mutans inactivado
Proteínas secretadas ou expressas por S.mutans


Disponibilização dos antigénio o máximo de tempo




Gtfs, Gbps, ag (I/II) e SpaP
Tecido linfóide na associação da mucosa nasal e oral
Peyer’s patches intestino
Moléculas inteiras combinadas com partículas de alumínio,
incluídas em esferas de poli-L-lactose.
Actualmente partes das moléculas:


31
Mais eficazes
Mais fáceis de recombinar (junção da parte antigénica com
toxinas aumenta longevidade da resposta)
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Antigénios e modos de imunização

Bactérias vivas (Salmonella enterica)


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Recombinante c/ agI/II + subunidade beta da toxina da colera.
Administrado na mucosa nasal e no intestino
T 23-24 MJC
21-12-2012
Segurança das vacinas

Ensaios em humanos

Soro de ratos imunizados com Strep. mutans reagia com
tecido cardíaco.

O material a ser utilizado como imunogénico tem de
estar livre de material que possa ser prejudicial ao
hospedeiro.
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T 23-24 MJC
21-12-2012
Resumo das estratégias de imunização
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21-12-2012
Novas perspectivas

Cárie tem etiologia microbiana mas...


Polimicrobiana
Há outros factores...


Relação com o pH (bem estabelecida) mas poucas terapêuticas
exploram este factor.
Remineralização diminuída



Conhecem-se alguns dos mecanismos associados à recuperação da
dentina.
Concentração dos iões necessários à reminenalização
Terapêuticas inovadoras com


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Células estaminais
Substituição de microrganismos não acidogénicos no biofilme
oral
T 23-24 MJC
21-12-2012
Bibliografia
Capítulo 11
Capítulo 16-19
Capítulo 32
36
T 23-24 MJC
21-12-2012