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Ecología oral

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Ecología oral
Ecología oral
Dra. Argelia Almaguer Flores
Cirujana Dentista con Especialidad en Periodoncia egresada de la Facultad de
Odontología de la Universidad Nacional Autónoma de México. Doctorado en
Ciencias en el área de Biología Oral, Universidad Nacional Autónoma de México.
Estancia doctoral en el Departamento de Periodontología del Forsyth Institute,
USA. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), nivel I, CONACYT.
Miembro Evaluador del Consejo Nacional de Educación Odontológica
(CONAEDO). Tutora a nivel Maestría y Doctorado del Programa en Ciencias
Médicas, Odontológicas y de la Salud, Universidad Nacional Autónoma de México.
Fue Presidenta de la División Mexicana de la International Association for Dental
Research (IADR). Profesor Asociado C, de Tiempo Completo, Facultad de
Odsontología, Universidad Nacional Autónoma de México.
Mtro. José Guillermo Villagómez Olea
Licenciado en Estomatología, egresado de la Facultad de Estomatología de la
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Maestría en Ciencias, en el área de
Biología Oral, Universidad Nacional Autónoma de México. Estancia de
investigación en la Facultad de Medicina de University of Washington, USA.
Candidato a Doctor por el King’s College London Insitute, Inglaterra. Profesor
Titular, Facultad de Odontología, Universidad Nacional Autónoma de México.
Editor responsable:
Dr. José Manuel Valera Bermejo
Editorial El Manual Moderno
Nos interesa su opinión, comuníquese con nosotros:
Editorial El Manual Moderno S.A. de C.V.
Av. Sonora 206, Col. Hipodromo, Deleg. Cuauhtémoc. 06100 Ciudad de México, México
(52-55) 52-65-11-00
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Ecología oral
D.R. © 2018 por Editorial El Manual Moderno, S.A. de C.V.
ISBN: 978-607-448-662-9 (versión electrónica)
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39
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Dr. José Luis Morales Saavedra
Editora asociada:
Mtra. Vanessa Berenice Torres Rodríguez
Diseño de portada:
DG. José Arturo García Castro
Preliminares
Contenido
Prefacio
Colaboradores
1. Historia de la ecología microbiana oral y las hipótesis sobre la etiología de la
caries dental y la enfermedad periodontal
Etapa precientífica (hasta 1675)
Etapa de 1676 a 1883: El nacimiento de la microbiología general y oral
Etapa de 1884-1930: El nacimiento de las primeras hipótesis científicas
búsqueda de un microorganismo casual
Etapa de 1931 a 1975: El empleo de una perspectiva básica para entender las
enfermedades orales
Etapa de 1976-1990: El nacimiento de las hipótesis de la placa
Etapa de 1991-2000: El nacimiento de las hipótesis ecológicas y una visión
integradora
Etapa de 2001 hasta el día de hoy: El fruto de la revolución genómica y la era
postgenómica
Conclusiones
2. Aspectos bioquímicos de los tejidos dentales y del periodonto
Introducción
Biomineralización
Mecanismos de biomineralización
Estructura inorgánica de los tejidos dentales y del periodonto
Composición de la hidroxiapatita
Estructura orgánica del esmalte dental y la dentina
Proteínas del esmalte dental
Amelogenina
Ameloblastina
Enamelina
Proteínas de la dentina
Colágena
Proteína de la matriz dentinaria 1 (DMP1)
Sialoproteína dentinaria (DSP) y fosfoproteína dentinaria (DPP)
Proceso de desmineralización del esmalte y la dentina
Asociado a la presencia de ácidos de origen bacteriano
Asociado a ácidos de origen no bacteriano (erosión)
Proceso de remineralización del esmalte dental
Estructura orgánica de los tejidos periodontales
Proteínas del hueso alveolar
Sialoproteína ósea (BSP)
Osteocalcina (OCN)
Proteínas morfogenéticas de hueso (BMPs)
Proteínas del cemento radicular
Factor de crecimiento derivado del cemento (CGF)
Proteína del cemento 1 (CEMP1)
Proteína de adhesión del cemento (HACD1/CAP o CAP)
Proteínas del ligamento periodontal
Células troncales en el ligamento periodontal
Mecanismos de homeostasis del periodonto
Regulación hormonal: paratohormona, calcitonina y vitamina D
3. Papel de la saliva en el ecosistema oral
Introducción
Generalidades de anatomía y fisiología de la secreción salival
Flujo salival
Composición de la saliva
Proteínas y péptidos salivales
Amilasa salival
Proteínas ricas en prolina (PRPs)
Lisozima salival
Lactoferrina
Histatinas
Mucinas
Aglutinina salival
Inmunoglobulina A secretoria (sIgA)
Estaterina
Cistatinas
Defensinas
Peroxidasas salivales
Anhidrasas carbónicas
Sistemas amortiguadores
Sistema ácido carbónico-bicarbonato
Sistema fosfatos
Sistema proteínas
Iones y otras moléculas presentes en saliva
Alteraciones en el flujo salival
Hiposalivación farmacológica y patológica
Avances en la investigación de la saliva
Conclusiones
4. Biopelículas en el medio ambiente oral
Introducción
Propiedades generales de las biopelículas
Formación de las biopelículas
Impacto de las biopelículas en la salud humana
Biopelículas orales
Placa dentobacteriana, una biopelícula
Composición de las biopelículas en diversos sitios de la cavidad oral
Diferencias entre la biopelícula subgingival y supragingival
Composición de las biopelículas en diferentes superficies de tejidos
blandos
Enfermedad periodontal y biopelículas dentales
Etiología de las enfermedades periodontales
Conclusiones
5. Metabolismo bacteriano de la biopelícula dental y bioquímica de la caries
dental
Introducción
Transporte de azúcares
Etapas de glucólisis
Fase de inversión
Fase de generación de energía
Fermentación y destinos del piruvato
Expulsión de los protones
Metabolismo específico de distintos azúcares
Metabolismo de la sacarosa
Metabolismo de la lactosa
Metabolismo del sorbitol
Metabolismo del xilitol
Síntesis de polisacáridos
Polisacáridos intracelulares
Polisacáridos extracelulares
Efectos del flúor en el metabolismo de las bacterias orales
Metabolismo de las bacterias que conduce a la formación de bases
Metabolismo de la urea
Sistema arginina desiminasa
Sistema agmatina desiminasa
Mecanismos de regulación medioambiental que participan en la homeostásis de
la biopelícula dental
Cambios en el paradigma sobre la comprensión del ecosistema oral
6. Etiología microbiana de la caries
Introducción
Especies bacterianas relacionadas con la caries
Iniciación de la caries
Caries severa de la infancia
Progresión de la caries
Caries del adulto
Terapias preventivas contra la caries dental
Conclusiones
7. Hongos en el ecosistema oral
Introducción
Características y morfología celular de los hongos
Formación de esporas
Enfermedades orales causadas por hongos
Género Candida
Candidiasis orales
Candidiasis pseudomembranosa
Candidiasis eritematosa
Candidiasis hiperplásica crónica (en placa/ nodular)
Otras lesiones asociadas a Candida
Relación de C. albicans con la caries dental y la enfermedad periodontal
Infecciones fúngicas poco comunes en cavidad oral
Aspergilosis
Criptococcosis
Histoplasmosis
Blastomicosis
Paracoccidioidomicosis
Mucormicosis
Tratamientos farmacológicos de las infecciones por hongos
Polienos
Nistatina
Anfotericina B
Natamicina
Azoles: imidazoles y triazoles
5-fluorocitosina
Futuros tratamientos
8. Participación del sistema inmunológico en el ecosistema oral
Introducción
Relación del sistema inmunológico y la salud de la cavidad oral
Saliva e inmunidad en las mucosas
Inmunoglobulina A secretora (s-IgA)
Inmunidad en el surco gingival
Homeostasis de neutrófilos
Relación del sistema inmunológico y Candida albicans
Relación del sistema inmunológico y la caries
Inmunidad en contra de caries
Relación del sistema inmunológico y la enfermedad periodontal
Participación de la respuesta inmunológica en la resorción ósea
Respuestas específicas de los anticuerpos
Perspectivas de tratamiento inmunológico contra enfermedades orales
9. Biopelículas orales en dispositivos biomédicos y biomateriales
Introducción
Infecciones asociadas a biopelículas en dispositivos biomédicos
Infecciones por biopelículas en dispositivos orales y craneofaciales
Mecanismos de adhesión bacteriana a superficies debiomateriales y
dispositivos biomédicos
Características superficiales del biomaterial o dispositivo que afectan la
formación de las biopelículas
Formación de biopelículas en diversos biomateriales utilizadosen la cavidad
oral
Biopelículas en dispositivos implantables
Biopelículas en resinas acrílicas
Biopelículas en restauraciones con amalgama
Biopelículas en restauraciones cerámicas
Biopelículas en resinas compuestas
Estrategias para la regulación de la formación de biopelículas en superficies de
dispositivos y biomateriales de restauración
Conclusiones
10. Control del crecimiento de las biopelículas orales
Introducción
Control mecánico de la biopelícula dental
Control químico de la biopelícula dental
Clorhexidina
Triclosán
Aceites esenciales
Cloruro de cetilpiridino
Delmopinol
Fluoruro de amina y fluoruro de estaño
Consideraciones importantes para la selección de agentes químicos para el
control de la biopelícula dental
Control de la biopelícula dental con productos naturales
Polifenoles
Otros compuestos
Control de la biopelícula dental utilizando productos biológicos
Probióticos
Utilización de péptidos antimicrobianos para el control de la biopelícula dental
Conclusiones y direcciones futuras
11. Relación de la microbiota oral con diferentes condiciones sistémicas
Introducción
Síndrome metabólico (metS)
Metabolismo en diabetes mellitus tipo 2
Microbiota periodontal en diabetes mellitus tipo 2
Metabolismo en obesidad
Microbiota periodontal en obesidad
VIH/SIDA. Características clínicas
Microbiota oral en VIH/SIDA
Cáncer
Cáncer de cabeza y cuello
Microbiota oral relacionada al cáncer
Conclusiones
Glosario
La Ecología es la ciencia que estudia las relaciones de los seres vivos que habitan en
un medio ambiente determinado y que conforman un ecosistema. El estudio de un
ecosistema requiere del conocimiento de los componentes bióticos y abióticos que
lo constituyen, incluyendo las condiciones físicas y químicas del medio ambiente o
hábitat en el que se desarrolla.
La cavidad oral es un ecosistema complejo y fascinante en donde los grandes
protagonistas son la gran diversidad de microorganismos que pueden habitar en ella.
Una boca sana, es el resultado del perfecto equilibrio entre todos sus componentes
anatómicos, fisiológicos, biológicos y no biológicos.
En la ecología microbiana, el término “nicho” no hace referencia a su localización
en el medio, sino que se refiere al papel que juega un microorganismo en un
determinado hábitat. Esto quiere decir que un mismo microorganismo puede tener
un “nicho” benéfico o perjudicial para los demás componentes del ecosistema,
dependiendo de las características del medio ambiente en el que esté presente. Algo
particularmente interesante de la ecología microbiana de la cavidad oral es que
podemos encontrar microorganismos ubicuos, los cuales se pueden encontrar en una
gran diversidad de hábitats formando diferentes nichos.
Los microorganismos residentes en un medio ambiente natural como la piel, el
intestino o la cavidad oral se pueden considerar como el componente microbiano
normal de ese sitio. Este tipo de microbiota ha sido llamada también flora endógena
o indígena, y por definición se considera compatible con la homeostasis del medio
en el cual se desarrolla. Este tipo de microbiota residente, normalmente juega un
papel benéfico o “nicho protector” en el medio. Sin embargo, existen factores que
pueden modificar o alterar su equilibrio, ocasionando cambios en el medio ambiente
y favoreciendo el desarrollo de enfermedades. En la cavidad oral, el ejemplo más
claro cuando este desbalance ocurre, es la presencia de enfermedades como la caries
y la enfermedad periodontal, ambas patologías causadas por los mismos
microorganismos residentes en ella.
La elaboración de este libro surge como respuesta a la necesidad de que los
estudiantes de odontología puedan comprender desde un enfoque interdisciplinario,
la relación entre el equilibrio ecológico oral y los factores etiológicos que inciden en
la patogénesis de la caries dental, la enfermedad periodontal y la periimplantitis,
principalmente. El entendimiento de esta relación permitirá que las estrategias
terapéuticas y preventivas que empleen para tratar y prevenir estas enfermedades,
sean las más adecuadas considerando de manera integral todos los aspectos del
ecosistema oral.
Argelia Almaguer Flores
Mtra. Santa Rita Arroyo Cruz
Cirujana Dentista egresada de la Facultad de Odontología de la Universidad
Nacional Autónoma de México. Maestría en Ciencias, candidata al grado de Doctor
en Ciencias en el área de Biología Oral por la Universidad Nacional Autónoma de
México. Profesora Titular, Facultad de Odontología, Universidad Nacional
Autónoma de México.
Capítulo 5
Dr. Victor Irahuen García Pérez
Cirujano Dentista egresado de la Facultad de Odontología de la Universidad
Autónoma de Sinaloa. Maestría y Doctorado en Ciencias en el área de Biología Oral
por la Universidad Nacional Autónoma de México. Estancia doctoral en el
Departamento de Ingeniería Biomédica en Virginia Commonwealth University,
USA. Profesor Titular, Facultad de Odontología, Universidad Nacional Autónoma
de México.
Capítulo 9 y Capítulo 11
Mtra. Miryam Martínez Hernández
Cirujana Dentista egresada de la Facultad de Odontología de la Universidad
Veracruzana. Especialista en Periodoncia e Implantología. Maestría y Doctorado en
Ciencias en el área de Biología Oral por la Universidad Nacional Autónoma de
México. Estancia doctoral en el Departamento de Periodoncia y Odontología
Preventiva en Saarland University, Alemania.
Capítulo 10
Dr. Gonzalo Montoya Ayala
Cirujano Dentista egresado de la Facultad de Odontología de la Universidad
Nacional Autónoma de México. Maestría y Doctorado en el área de Biología Oral
por la Universidad Nacional Autónoma de México. Estancia doctoral en el
Departamento de Bioquímica en Western Ontario University, Canadá. Profesor
Titular, Facultad de Odontología, Universidad Nacional Autónoma de México.
Capítulo 2
Dra. Adriana Pérez Soria
Cirujana Dentista egresada de la Facultad de Odontología de la Universidad
Nacional Autónoma de México. Maestría y Doctorado en el área de Biología Oral
por la Universidad Nacional Autónoma de México. Profesora Titular, Facultad de
Odontología, Universidad Nacional Autónoma de México.
Capítulo 3
C.D. Gilberto José Ríos Ferrer
Cirujano Dentista egresado de la Universidad Tecnológica de México. Profesor
Titular, Facultad de Odontología, Universidad Nacional Autónoma de México.
Capítulo 1
Mtra. Adriana Patricia Rodríguez Hernández
Cirujana Dentista egresada de la Facultad de Odontología de la Universidad
Nacional Autónoma de México. Maestría en Ciencias y candidata al grado de
Doctor Ciencias en el área de Biología Oral por la Universidad Nacional Autónoma
de México. Estancia doctoral en el Forsyth Institute, USA. Profesora Titular,
Facultad de Odontología, Universidad Nacional Autónoma de México.
Capítulo 6 y capítulo 11
Dr. Carlos Rosales Ledezma
Químico Farmacéutico Biólogo y Maestro en Ciencias, egresado de la Facultad de
Química de la Universidad NacionalAutónoma de México. Doctorado en
Inmunología por la Washington University, USA. Investigador Nacional Nivel II,
CONACYT. Miembro de la Academia Mexicana de Ciencias. Investigador Titular
C, Instituto de Investigaciones Biomédicas, Universidad Nacional Autónoma de
México.
Capítulo 8
Dra. Eileen Uribe Querol
Licenciada en Investigación Biomédica Básica, Maestría en Ciencias y Doctora en
Ciencias Biomédicas por la Universidad Nacional Autónoma de México.
Posdoctorado en el Departamento de Biología Celular, Molecular y del Desarrollo
de Yale University, USA. Profesora de Titular, Facultad de Odontología,
Universidad Nacional Autónoma de México.
Capítulo 8
Dra. Laurie Ann Ximénez Fyvie
Cirujana Dentista egresada de la Facultad de Odontología de la Universidad
Nacional Autónoma de México. Doctorado en Ciencias Médicas en el área de
Biología Oral y Microbiología por la Harvard University, USA. Profesora Titular y
Coordinadora del Laboratorio de Genética Molecular, DEPeI, Facultad de
Odontología, Universidad Nacional Autónoma de México.
Capítulo 6
Dr. Víctor Javier Zaldívar Machorro
Químico Farmacéutico Biólogo egresado de la Facultad de Estudios Superiores
Zaragoza, Universidad Nacional Autónoma de México. Maestría y Doctorado en
Ciencias Bioquímicas por la Universidad Nacional Autónoma de México. Técnico
Académico en la Unidad de Servicios de Apoyo a la Investigación y la Industria de
la Facultad de Química, Universidad Nacional Autónoma de México.
La historia de la ecología microbiana oral se remonta al nacimiento de la
microbiología general y al de la microbiología oral, ambas han permanecido
íntimamente ligadas debido a que sus avances científicos y tecnológicos se
retroalimentan. Sin embargo, por ecología microbiana oral se entiende como el
estudio de los microorganismos y sus interacciones, con el medio ambiente
dinámico en el que viven, en este caso, la cavidad oral; integrando aspectos de
diferentes disciplinas como bioquímica, biología molecular, genética e inmunología.
Han existido varios hallazgos que han marcado hitos importantes y el fruto de este
conocimiento obtenido permite hoy día comprender que la perturbación del
ecosistema oral conduce a afecciones y alteraciones orales, y así también, ha
moldeado el raciocinio de las aproximaciones clínicas que se utilizan tanto en la
prevención como en la terapéutica.
A lo largo de la historia se han realizado investigaciones principalmente desde un
enfoque reduccionista, es decir, mediante el aislamiento y estudio individual de
aquellas especies posibles de cultivar, y por lo tanto, de identificar. Sin embargo,
con el desarrollo de herramientas que permiten el estudio de los microorganismos
no cultivables y el análisis masivo de datos, estos paradigmas están cambiando y
ahora se trata de pasar a una visión general que tome en cuenta todas las partes
involucradas y sus interacciones resultantes, tanto entre microorganismos de una
misma especie, como de diferentes, y el medio en el que se encuentran.
En este capítulo se expone de qué manera se fue dando, durante diferentes etapas
históricas, la construcción de las hipótesis científicas que buscan explicar la
etiología de las enfermedades orales, enfocándonos principalmente en la caries
dental y la enfermedad periodontal (cuadro 1-1).
Cuadro 1-1. Descripción comparativa de los principales eventos que dieron lugar a la ecología microbiana oral y a la microbiología
general
Ecología microbiana oral
Fauchard publica su obra “El cirujano dentista o tratado sobre los
dientes”
Año(s)
Microbiología general
16761686
van Leeuwenhoek observa a los microorganismos por
primera vez y se lo comunica a la Royal Society
1688
Redi publica su trabajo sobre la generación espontánea
1728
17651776
Spallanzani rechaza la teoría de la generación espontánea
1786
Müller describe la primera clasificación bacteriana
1798
Jenner desarrolla vacuna contra viruela humana
18381839
Schwann y Schleiden desarrollan la teoría celular
Robert Ficinus (1847) sugiere que la caries y enfermedad
periodontal es causada por los animálculos de van Leeuwenhoek
18471850
Semmelweis demuestra que la fiebre puerperal es
transmitida por la mala higiene de los médicos
G. Gros identifica a Entamoeba gingivalis en la cavidad oral
1849
Snow realiza estudio epidemiológico del cólera en
Londres
1857
Pasteur demuestra la fermentación acidoláctica por
microorganismos
1858
Virchow afirma que las células provienen de otras células
1861
Pasteur demuestra que los microorganismos no provienen
por generación espontánea
1867
Lister publica su trabajo sobre antisepsia
1869
Mischer descubre los ácidos nucleicos
18761877
Koch demuestra que el ántrax es causado por Bacillus
anthracis
1880
Pasteur desarrolla método para atenuar un patógeno
virulento del coléra de gallina
1881
Robert Koch logra cultivar bacterias en gelatina,
consiguiendo un medio sólido y más práctico.
Pasteur desarrolla vacuna contra el ántrax
Friedrich Witzel reporta la presencia de microorganismo en
lesiones periodontales
1882
Koch descubre a Mycobacterium tuberculosis, causante de
la enfermedad
Black publica “La formación de venenos por microorganismos. Un
estudio biológico de la teoría de la enfermedad causada por
gérmenes”
1884
Se publican los postulados de Koch
1884
Se desarrolla la tinción de Gram
1885
Pasteur desarrolla vacuna contra la rabia.
Escherich descubre a la bacteria E. coli.
Fraenkel descubre a la bacteria S. pneumoniae
1887
Richard Petri diseña la placa que lleva su apellido
Miller propone la teoría quimioparasitaria de las enfermedades
orales
1889
1890
von Behring y Kitasato producen suero antitóxina de la
difteria
1891
Paul Ehrlich propone que los anticuerpos son los
responsables de la inmunidad
1896
Van Ermengem descubre a Clostridium botulinum, bacilo
que causa botulismo
Leon Williams describe a la placa dentobacteriana
Clarke aisla al Streptococcus mutans
Robert Stephan publica su trabajo que da lugar a la curva de
Stephan y al valor de pH crítico
1897
Buchner prepara extracto de levadura que realiza
fermentación
1903
Wright y colaboradores descubren anticuerpos en suero de
animales inmunizados
19151917
D´Herelle y Twort descubren virus que infectan bacterias
1916
Se introduce el cultivo anaerobio y se desarrolla la bomba
McCIntosh (contenedor anaerobio)
1921
Fleming descubre la lisozima
1924
1928
Frederick Griffith caracteriza el fenómeno de
transformación bacteriana.
Rebeca Lancefield propone clasificación para
Streptococcus
1929
Fleming publica su hallazgo seminal sobre la penicilina
1933
Ruska desarrolla el microscopio electrónico de
transmisión
1937
Chatton clasifica a los organismos vivos en procariota y
eucariota
19401944
1941
Beadle y Tatum establecen la hipótesis <<un gen - una
enzima>>
1943
Luria y Delbrunck demuestran que la herencia bacteriana
sigue los principios de evolución darwiniana
Gottleib propone la teoría proteolítica de la caries dental
1944
Avery, MacLeod y McCarty demuestran que el DNA es
una molécula que transfiere información.
Schatz, Bugie y Waksman descubren la estreptomicina
McClure y Hewitt inhiben la caries dental con penicilina
1946
Lederberg y Tatum descubren la conjugación bacteriana
1949
Enders, Weller y Robbins desarrollan técnica para cultivar
y estudiar a los virus
1953
Watson y Crick proponen el modelo de doble hélice del
DNA
Mitchell y Johnson inhiben la periodontitis con penicilina
1956
Keyes y Fitzgerald demuestran que la caries dental es una
enfermedad infecciosa y transmisible
1960
1961
Jacob, Monod, Perrin y Sánchez proponen el modelo
operón como mecanismo de regulación de expresión
genética bacteriana
1961
Sydney Brenner, Francois Jacob y Matthew Meselson
demuestran que los ribosomas es el sitio de síntesis de
proteínas
19611966
Marshall Nirenberg, Khorana y J.H.Matthaei dilucidan el
código genético
Löe y Theilade realizan experimentos de gingivitis en humanos
1965
Experimentos de Lindhe sobre periodontitis en perros
1975
Listgarten observa por microscopía electrónica las diferencias en
microorganismos presentes en enfermedad periodontal
Loesche propone las hipótesis de la placa (específica e
inespecífica)
1976
Kohler y Milstein desarrollan técnica para producir
anticuerpos monoclonales
1977
Woese y Fox proponen los tres dominios de la vida, al
identificar al arquea como uno independiente
Gilbert y Sanger desarrollan técnica para la secuenciación
del DNA
1978
Costerton acuña el término biopelícula
1979
Se sintetiza la insulina por DNA recombinante
1980
Desarrollo del microscopio de barrido con efecto de túnel
1982
Se desarrolla una vacuna recombinante contra la hepatitis
B
19831984
Gallo y Montaigner identifican al virus de la
inmunodeficiencia humana
1984
Kary Mullis desarrolla la técnica de reacción en cadena de
la polimerasa (PCR)
Se lanza el Proyecto del Genoma Humano
Theilade propone la hipótesis de la placa no específica actualizada
1986
Se aprueba el uso de la primera vacuna producida
mediante ingeniería genética (vs. hepatitis B) en humanos
Marsh propone la hipótesis de la placa ecológica
1994
Kleinberg caracteriza bacterias orales productoras de bases
1995
Se secuencia el genoma de Haemophilus influenzae
1996
Se secuencia el genoma de Methanococcus jannaschii
1997
Se secuencia el genoma de Escherichia coli
Se proponen los complejos bacterianos de Socransky
1998
Se publica la secuencia completa de bacterias orales (F. nucleatum
y S. mutans)
2002
2003
Se publica el genoma humano
Takahasi propone la hipótesis de la placa extendida
2008
Se establece el proyecto del microbioma humano
Se publica el microbioma oral humano
2010
Hajishengallis propone la hipótesis del patógeno piedra angular
2012
Mira propone la hipótesis de la caries tejido-dependiente
2013
Takahasi y Nyvard proponen la modificación a la hipótesis de la
placa ecológica
2016
ETAPA PRECIENTÍFICA (HASTA 1675)
De tiempo atrás, antiguas civilizaciones realizaron los primeros intentos por dar una
explicación causal para enfermedades orales. En éstos se estableció la teoría del
gusano dental, el cual, al infectar los dientes, la encía y el hueso, lograba roerlos y
perforarlos. En realidad, dicha conjetura corresponde a la categoría de mitos y
leyendas de las creencias humanas, la cual fue popular, pues se encuentra descrita
en diversos sitios, como en un texto sumerio de cinco mil años antes de Cristo y en
fuentes históricas de China, India, Egipto y Japón.1
Durante la Ilustración europea, conforme se adoptó una visión científica del
mundo, se fue rechazando de manera gradual la existencia de dicho gusano y se
empezaron a dar registros de observaciones formales que hicieron patente que el
consumo de azúcares actúa en detrimento de la salud de los dientes y la encía.
ETAPA DE 1676 A 1883: EL NACIMIENTO DE LA
MICROBIOLOGÍA GENERAL Y ORAL
El nacimiento de ambas disciplinas ocurre a finales del siglo XVII, con Anton van
Leeuwenhoek (1632-1723), quien observa por primera vez en 1676, al utilizar lentes
para microscopio diseñados por el mismo, los microorganismos provenientes de
muestras de agua obtenidas en estanques de lluvia y los denomina animálculos o
“pequeños animales”.3 Posteriormente, en 1683, informa las primeras
identificaciones realizadas sobre microorganismos de la cavidad oral. Sus hallazgos
los escribe en cartas en holandés, su lengua nativa, y que hace traducir al inglés,
generalmente acompañandolas con dibujos que el mismo realizaba
meticulosamente, y las envía a The Royal Society of London for Improving Natural
Knowledge, o simplemente la Royal Society. Hoy en día se conoce que dichos
dibujos corresponden a bacterias de tipo cocos, espiroquetas y fusiformes.4 A pesar
de estos descubrimientos seminales, por un largo tiempo se ignoró el estudio de los
microorganismos y su relación en la cavidad oral.5
El cirujano francés Pierre Fauchard (1678-1761), reconocido como el padre de la
odontología moderna por publicar en 1728 la primera obra enciclopédica en
odontología: Le chirurgien dentiste, ou Traité des dents (El cirujano dentista o
tratado sobre los dientes), fue uno de los primeros en rechazar la existencia de dicho
gusano pues afirmó que el establecimiento de enfermedades como la caries dental se
debía a las modificaciones en la dieta de las personas y que específicamente eran los
azúcares, los causantes de las afectaciones de los dientes y las encías,2 aunque no
mencionaba en sustitución del gusano, la existencia de microorganismo alguno.
En 1847, Robert Ficinus (1809-1852) publica en una revista oftalmológica, Über
das Ausfallen der Zähne und das Wesen der Zahnkaries (acerca de la pérdida de los
dientes y la naturaleza de la caries dental), donde sugiere que los animálculos
descritos por van Leeuwenhoek son responsables de la caries dental y también de la
enfermedad periodontal, pues menciona que “…estos animales fuerzan su camino
dentro de las fibras, entre la gingiva y el cemento, aflojando a la primera y
formando el cálculo que a su vez afloja los dientes...”6
Los protozoarios, los cuales son microorganismos cien veces más grandes que las
bacterias, también fueron de los primeros microorganismos en identificarse como
presentes en la cavidad oral. En 1849, G. Gros identificó una ameba parásita
presente en este sitio, obtenida de pacientes con periodontitis y a la cual llamó
“Endamoeba gingivalis”, y que más tarde fue renombrada como Entamoeba
gingivalis. Sin embargo, no se le dio ninguna importancia al hallazgo hasta la
década de 1980, cuando Trevor Lyons propusó que podría estar involucrada en
algunos tipos de enfermedad periodontal.7
Fue Adolf Friedrich Witzel (1847-1906), quien en 1882 reporta por primera vez el
hallazgo de microorganismos en lesiones periodontales, al asociarlos como causa
probable la enfermedad periodontal (a la que denomina alveolitis infecciosa) que -
afirma- se caracteriza por recesión gingival, formación de bolsas periodontales,
depósitos de cálculo y supuración. También observa bacterias al microscopio y
“micrococci” provenientes del pus que obtiene presionando la encía de los alvéolos
afectados, señalando que estos encuentran en dicho sitio enfermo las condiciones
favorables para desarrollarse, y además, que la pérdida de hueso puede ser resultado
ya sea de la exposición a los microorganismos o por atrofia senil.6
ETAPA DE 1884-1930: EL NACIMIENTO DE LAS
PRIMERAS HIPÓTESIS CIENTÍFICAS Y LA
BÚSQUEDA DE UN MICROORGANISMo CAUSAL
A casi dos siglos de las primeras observaciones hechas por van Leeuwenhoek, las
obras de tres científicos con formación en ciencias naturales y odontología,
proporcionan las bases que marcan el inicio formal de la microbiología oral.
Greene Vardiman Black (1836-1915) publica en 1884 su libro The Formation of
Poisons by Microorganisms. A Biological Study of the Germ Theory of Disease (La
formación de venenos por microorganismos. Un estudio biológico de la teoría de la
enfermedad causada por gérmenes), donde propone que dicha teoría da una
explicación causal de que son los microorganismos los responsables de la caries
dental, por medio de la producción de ácidos. Asimismo, afirma que esto lo sustenta
tomando en cuenta las investigaciones que en ese momento realizaba un científico,
de apellido Miller, que se encontraba trabajando en el laboratorio del célebre Robert
Koch.8
Willoughby Dayton Miller (1853-1907), físico, matemático y odontólogo al que se
considera como el “padre de la microbiología oral”, a lo largo de su vida científica
publicó más de 150 trabajos científicos y en 1889 su obra magna (primero en
alemán y al año siguiente en ingles) The Micro-organisms of the Human Mouth. The
Local and General Diseases which are Caused by Them (Los microorganismos de
la boca humana. Las enfermedades locales y generales que son causadas por éstos).
En ella propone, basado en los resultados de sus investigaciones, la teoría
quimioparasitaria, la cual es una hipótesis que explica que los ácidos orgánicos
(quimio-) producidos por la fermentación realizada por bacterias orales (parasitaria) son los que conducen al colapso del mineral que constituye a los
dientes, y eventualmente, al establecimiento de la caries dental (cuadro 1-2).9
Cuadro 1-2. ¿Por qué llamaron teorías y no hipótesis a las primeras explicaciones de las enfermedades orales?
Durante los siglos pasados aún no se formalizaban muchos aspectos de la ciencia, como lo sistemas de evaluación y publicación. Esto
condujo a que muchas hipótesis científicas fuesen presentadas como teorías a pesar de que carecían del cuerpo de evidencia que
normalmente constituye a una. Hoy en día cuando surge una nueva explicación científica de fenómenos tan complejos (como lo son la
caries dental y enfermedad periodontal), se suelen denominar hipótesis porque normalmente sólo se tiene evidencia que demuestra
parcialmente la explicación propuesta.
En 1897, James Leon Williams (1852-1932) describe las presencia en las
superficies dentales de masas similares a “lienzo grueso” donde están presentes
microorganismos formadores de ácidos y que éste…”protege al esmalte pero al
mismo tiempo evita que el ácido segregado se elimine, ejerciendo su efecto
protector sobre el..” es decir ejerce un efecto dual, tanto en detrimento como de
defensa.10 Esta es la primera descripción de lo que posteriormente se conocería
como placa dentobacteriana (hoy en día, también conocida como biopelícula
dental). A pesar de que estos hallazgos complementan su hipótesis, Miller se mostró
escéptico sobre la verdadera existencia de estas estructuras.10
Por estos años, y debido a las limitantes tecnocientíficas de la época, los
investigadores trataron infructuosamente de identificar al que consideraban el
microorganismo causante de la caries dental. Y fue hasta 1924 que James Kilian
Clarke (1886-1950), logra aislar por primera vez, de una lesión cariosa, una especie
bacteriana a la cual denomina Streptococcus mutans. Este microorganismo era
capaz de fermentar varios tipos de azúcares y modificar el pH hacia uno más ácido,
cuando se cultivaba en caldo de glucosa. Sin embargo, Clarke no pudo demostrar su
relación directa con la enfermedad.11
ETAPA DE 1931 A 1975: EL EMPLEO DE UNA
PERSPECTIVA BÁSICA PARA ENTENDER LAS
ENFERMEDADES ORALES
A comienzos de la década de 1930, se vive un vacío en el interés de los científicos
odontológicos por área de la microbiología oral, pero hacia finales de la misma se
empezaron a retomar las investigaciones en el área esto se reflejó en la
caracterización de nuevos microorganismos productores de ácidos orgánicos como
los lactobacilos. Su descubrimiento produce gran impacto y se popularizan hasta
señalarlos como los principales responsables de la caries dental, en sustitución del S.
mutans,12 pues se pensaba que sólo sería uno el microorganismo o especie causal de
la enfermedad, al seguir tanto la tendencia de la época de caracterizar
microorganismos específicos causantes de infecciones particulares como buscando
cumplir los postulados clásicos de Koch.
Entre 1940 y 1944 Robert M. Stephan, publica sus investigaciones sobre la
producción de ácidos in vitro de la placa dentobacteriana, al emplear métodos
sofisticados a través del uso de microelectrodos para medir in situ el cambio de pH
en múltiples superficies dentales, posterior a la realización de enjuagues con glucosa
(azúcar). Estos trabajos lo llevan a la construcción de un gráfico, al que hoy se
conoce como Curva de Stephan, la cual desempeño durante esa época, un papel
dominante en la investigación sobre caries dental, y que sirvió para el
reconocimiento de conceptos como el de pH crítico, que es aquel valor por debajo
del cual se da el proceso de desmineralización.13
En el año de 1944 se propone la teoría proteolítica, la cual es una hipótesis que
iba contracorriente de las ideas de ese tiempo y que representaba una alternativa a la
disminución en el pH como el principal factor que conduce a la desmineralización
de los tejidos dentales. Ésta es propuesta por Bernhard Gottleib (1885-1950), quien
afirma que el cambio determinante era la destrucción primaria por acción
enzimática del componente orgánico (proteínico) del esmalte y que esto es lo que en
realidad conduce al colapso del mineral y al establecimiento de la enfermedad.14
Frank McClure (1896-1979) y William Lane Hewitt (1916-1993), publican en
1946, que la penicilina inhibe el desarrollo de caries dental en ratas, lo que reafirma
el origen bacteriano de esta enfermedad.12 Por su parte, diez años después, David F.
Mitchell (1918-1975) y Marilyn Johnson, suman sus estudios a la evidencia de la
relación bacteriana con la salud del periodonto pues mediante la administración
también de penicilina logran inhibir desarrollo de periodontitis en hámsteres,15 por
lo que también se suma evidencia sobre el papel fundamental de las bacterias en la
patogénesis de esta enfermedad.
Hasta finales de esta década (1950) existía la idea generalizada que las
enfermedades orales se daban como resultado del crecimiento de la “masa”
bacteriana, y que la presencia de la enfermedad obedecía más a razones
cuantitativas que cualitativas.12,16 Asimismo, persistía la idea, que la enfermedad
periodontal podía ser debida a un defecto constitucional, resultado de un
traumatismo por oclusión, atrofia o por la combinación de dichas características.
En 1960, Paul Hathaway Keyes (1917-2017) publica dos artículos clásicos de la
microbiología oral, resultado de su trabajo en conjunto con Robert James Fitzgerald
(1918-2007). Mediante el uso de modelos murinos demuestran la naturaleza
infecciosa y transmisible de la caries dental y además que era un tipo particular de
estreptococo el responsable, irónicamente, sin darse cuenta que se trataba del S.
mutans caracterizado por Clarke.12,17,18
También en los años 1960 se buscaban microorganismos causantes de la
enfermedad periodontal. Uno de los grandes catalizadores que condujo al avance en
la identificación de potenciales microorganismos periodontopatógenos, fue el
mejoramiento de los cultivos en condiciones de anaerobiosis.16 Esto permitió que
Arden Howell Jr. (1910-1966) y colaboradores llegaran a la conclusión, en 1963,
que las bacterias anaerobias del género Actinomyces estaban relacionadas al
desarrollo de la enfermedad,19 aunque hoy se sabe que dichas especies son de las
más abundantes en las biopelículas orales y que, en cambio, están más relacionadas
con estados de salud periodontal.
Por su parte, Harold Löe (1926-2008) y Else Theilade (1934-) publican en 1965
los resultados de su estudios sobre la acumulación de placa dentobacteriana
causando gingivitis experimental en humanos.20 Después, en 1975, Jan Lindhe y su
grupo en Suecia, demostraron por medio de un estudio longitudinal de cuatro años,
que la acumulación de placa dentobacteriana inducía la pérdida irreversible del
periodonto, al emplear un modelo experimental con perros Beagle.21
ETAPA DE 1976-1990: EL NACIMIENTO DE LAS
HIPÓTESIS DE LA PLACA
Para 1976, Max A. Listgarten (1935-) logra identificar por microscopía electrónica,
diferentes especies bacterianas entre sujetos sujetos periodontalmente sanos y
enfermos, al observar muestras de placa dentobacteriana supra y subgingival. Esto
desafió el concepto de que el cambio cuantititavo más que cualitativo era el
determinante en la patogénesis de la enfermedad.22
Walter Joseph Loesche (1935-2012), en una búsqueda por categorizar e integrar el
conocimiento acumulado hasta entonces (1976), toma retrospectivamente la
evidencia acumulada en microbiología oral para establecer dos hipótesis
contrincantes. A la primera la denomina como hipótesis de la placa inespecífica, la
cual afirma que la acumulación y actividad global de la placa dentobacteriana es la
responsable de las enfermedades orales (caries dental y enfermedad periodontal) sin
ser relevantes aspectos como bacterias específicas o sus niveles de virulencia bajo
dicha concepción, una mezcla heterogénea de microorganismos son los causantes de
dichas patologías. Al mismo tiempo propone la hipótesis de la placa específica
que, de manera opuesta, establece que de toda la población bacteriana presente en la
placa dentobacteriana, sólo unas cuantas son las responsables o involucradas
activamente en las enfermedades.23
A finales de 1970 y principios de 1980, Israel Kleinberg (1930-) aportó evidencia
acerca de la existencia de microorganismos en la cavidad oral capaces de sintetizar
y secretar sustancias alcalinas (básicas), y que esto quizás contribuye a la
homeostasis de la cavidad oral24 al hacer frente y neutralizar los ácidos producidos
por bacterias fermentativas. Estos estudios fueron ignorados, pero recientemente se
ha replanteado su papel en la homeostasis del ecosistema oral y se busca explotar su
potencial como medida terapeútica (véase capítulo 5: Metabolismo bacteriano de la
biopelícula dental y bioquímica de la caries dental).
En 1986, Theilade retoma los conceptos de las hipótesis de la placa no específica
y específica haciendo una comparación y actualizando a la primera, donde reafirma
que es la actividad general de la microbiota la responsable de las enfermedades,
pero la enriquece al reconocer que existen diferencias entre la virulencia bacteriana
que deben ser tomada en cuenta, por lo tanto, a esta la redenomina como hipótesis
placa no específica actualizada.25
ETAPA DE 1991-2000: EL NACIMIENTO DE LAS
HIPÓTESIS ECOLÓGICAS Y UNA VISIÓN
INTEGRADORA
En 1994, Philip D. Marsh (1949-), propone la hipótesis de la placa ecológica
donde reconoce e integra elementos claves tanto de la hipótesis de la placa
específica como de la inespecífica, pues afirma que la caries dental y enfermedad
periodontal son resultado de la pérdida del balance de los microorganismos
residentes de la biopelícula, debido a fenómenos de “estrés” en el ecosistema oral,
lo que resulta en el enriquecimiento de sólo algunos patógenos orales o
microorganismos relacionados a la enfermedad.26
Sigmund S. Socransky (1934-2011) y Anne D. Haffajee (1947-2013), junto con
otros colegas del Forsyth Dental Center (hoy Forsyth Institute) publican en 1998 un
artículo donde -utilizando una técnica molecular llamada de checkerboard para
hibridaciones de DNA-DNA (desarrollada por el mismo Socranksky) y analizando
más de 13 000 muestras de placa dentobacteriana subgingival-, determinan que
existen asociaciones específicas entre las bacterias presentes en las biopelículas
dentales, las cuales denominaron “complejos bacterianos principales de la placa
dentobacteriana subingival”27 o también conocidos como los “complejos de
Socransky” (véase capítulo 4: Biopelículas en el medio ambiente oral).
Otro aspecto importante a considerar es lo poco que ha sido estudiado el papel de
los virus en la homeostasis del ecosistema oral pues básicamente sólo se les ha dado
importancia como entidades relacionadas con patologías particulares. Sin embargo,
investigaciones realizadas en la década de 1990 han propuesto que estos forman
parte normal del ecosistema oral y que asimismo pueden tener una potencial
participación en la etiopatogénesis de la enfermedad periodontal, al formar un
consorcio patógeno en conjuntos con bacterias.28,29
ETAPA DE 2001 HASTA EL DÍA DE HOY: EL FRUTO
DE LA REVOLUCIÓN GENÓMICA Y LA ERA
POSTGENÓMICA
En 2002 se publicó por primera vez, la secuencia genética completa de una bacteria
oral, Fusobacterium nucleatum,30 y unos meses más tarde la de Streptoccocus
mutans.31Al siguiente año se publica la secuencia completa de Porphyromonas
gingivalis,32 a partir de una cepa aislada desde 1950 y que se mantenía guardada en
el Instituto Pasteur. Aunque hoy en día, obtener la secuencia genética completa de
un microorganismo es un proceso rutinario, estos primeros reportes marcaron el
inicio de una nueva etapa para la ecología microbiana oral.
Debido al impulso dado por el Proyecto del Genoma Humano (empezado en 1984
y declarado completo en 2003) y otras iniciativas mundiales, fue que posterior al
inicio del nuevo milenio se tenían disponibles nuevas tecnologías y se
conceptualizaron nuevas formas de realizar investigación científica, como el estudio
global u “ómico” de las moléculas que conforman a los seres vivos. La era
postgenómica (después del año 2004) ha permitido avances significativos en la
identificación y análisis de genomas, proteomas, metabolomas, metagenomas, así
como las interacciones entre los microorganismos y sus moléculas.33 Esto dio un
fuerte impulso en favor de las hipótesis ecológicas, pues los datos han mostrado que
es probable que las enfermedades orales resultan de un estado de disbiosis, es decir,
de la pérdida del balance o de adaptación de microbiana, donde puede participar
más de una especie particular (comunidades o consorcios microbianos).16,34
“En 2008, Nobuhiro Takahasi (1959- ) en conjunto con Bente Nyvard proponen la
hipótesis de la placa ecológica extendida, la cual es una modificación a la de
Marsh.35 En esta indican que a partir de la actividad metabólica bacteriana se
regulan las adaptaciones y selección en los ecosistemas orales bacterianos, y que es
su perturbación lo que conduce o participa en la etiología de procesos patológicos o
alteraciones, además de caries dental y enfermedad periodontal, otros como halitosis
y cáncer oral. Asimismo, a finales de 2016, proponen cambios a su hipótesis para
explicar la caries radicular y dentinaria, rescatando e integrando elementos de la
teoría proteolítica de Gottleib.36
En 2008 se lanza la iniciativa del microbioma humano para caracterizar la diversa
microbiota que cohabita al ser humano, y en 2010 se publica la base de datos del
microbioma oral humano (Human Oral Microbiome Database: HOMD). El objetivo
de esta es proveer información tanto fenotípica, filogenética, clínica y bibliográfica
de alrededor de 700 especies procarióticas presentes en la cavidad oral
(www.homd.org).37 Con la ayuda de este tipo de herramientas, se preveé que será
más fácil comprender a profundidad cómo son los cambios en la microbiota oral en
salud y enfermedad.
En 2012, George N. Hajishengallis (1964-) junto con sus colaboradores proponen
la hipótesis del patógeno piedra angular, donde establecen que ciertos
microorganismos presentes, incluso en poca abundancia, formando parte de una
microbiota determinada, pueden orquestar respuestas inflamatorias en el huésped, lo
que de manera eventual conducirá a una modificación pasando de una microbiota
normal a una disbiótica. Esta hipótesis plantea que P. gingivalis es un tipo
microorganismo “angular” en la enfermedad periodontal, y también afirma que su
hipótesis explica la naturaleza de otras patologías como la enfermedad inflamatoria
intestinal.38
En 2013, el grupo de investigación dirigido por Alex Mira Obrador (1972-) han
desarrollado una nueva hipótesis sobre la formación y avance de la caries dental,
basada en el estudio del metagenoma de lesiones cariosas; la denominada hipótesis
tejido-dependiente de la caries dental afirma que la caries dental es un proceso de
etiología polimicrobiana variable, donde las bacterias productoras de ácidos son el
vehículo que penetra el esmalte dental para permitir que otros microorganismos que
degradan la dentina puedan expandirse en la lesión en formación.39
Por otra parte, al igual que en el caso de los virus y otros microorganismos, los
hongos han permanecido poco estudiados con relación al ecosistema oral. Sin
embargo, dos estudios prominentes de metagenómica publicados en 2010 y 2014,
surgieren que la cavidad oral sana tiene un grupo mucho más diverso y enriquecido
de especies de hongos que lo que previamente se pensaba y asimismo existe
evidencia sobre que también podrían estar involucrados a enfermedades, como
caries dental, diferentes a las micosis comúnmente señaladas.40,41
CONCLUSIONES
Las observaciones de van Leeuwenhoek marcan el inicio de la microbiología
general pero también de la oral, al observar por primera vez los microorganismos
provenientes de la placa dentobacteriana. A pesar de esto, fue la suma del trabajo de
Black, Williams y Miller, lo que constituyó la formalización de la microbiología
oral al estudiar los mecanismos por los cuales se da el establecimiento de
enfermedades orales por parte de microorganismos y al lograr identificar a la placa
dentobacteriana (hoy denominada biopelícula dental).
A lo largo de la historia de la ecología microbiana oral se han propuesto diferentes
hipótesis que tratan de explicar la etiología de las enfermedades orales, pero son las
hipótesis contemporáneas las que toman en cuenta los componentes globales e
interacciones entre los elementos que conforman al ecosistema oral. Sin embargo, es
probable que aún se modifiquen y surgan nuevas hipótesis pues los estudios
“ómicos” están permitiendo analizar el papel de microorganismos previamente no
reconocidos o identificados como parte normal de la dinámica en el ecosistema oral.
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INTRODUCCIÓN
El esmalte, dentina, cemento y hueso alveolar son tejidos mineralizados naturales,
compuestos tanto de material inorgánico a base de sales de calcio (hidroxiapatita),
como de proteínas que tienen una función relevante en la formación y crecimiento
de los tejidos. El ligamento periodontal es un tejido importante para la
autorregulación de la integridad del mismo. La diferencia en cantidad y variedad de
proteínas en cada tejido, proporciona características fisicoquímicas particulares que
pueden ser alteradas por diversos factores presentes en el medio bucal.
El objetivo de este capítulo es revisar los avances en los conocimientos de
procesos bioquímicos y moleculares que participan activamente en la formación y
homeostasis de los tejidos que conforman la estructura de los dientes, así como de
sus tejidos de soporte que mantienen la integridad y el estado de salud de la cavidad
oral.
El entendimiento de estos procesos, ha permitido la identificación de moléculas
clave para el diseño de estrategias terapéuticas novedosas en el área clínica. Y en un
futuro con los avances científicos y tecnológicos actuales, será posible implementar
terapias más predecibles y exitosas para el tratamiento de dos de las patologías más
importantes y prevalentes que afectan la cavidad oral; la enfermedad periodontal y
la caries.
BIOMINERALIZACIÓN
Los tejidos mineralizados de los seres humanos se forman gracias a un proceso
fisiológico regulado por interacciones de minerales y moléculas extracelulares
llamado biomineralización.
Tanto el hueso como los órganos dentarios son tejidos calcificados compuestos
principalmente de fosfato de calcio, en forma de hidroxiapatita, dicho mineral es
depositado por células diferenciadas, a través de la interacción de las células del
ectomesénquima sobre las células epiteliales.1
El mecanismo molecular de la mineralización tiene lugar dentro de las vesículas
de matriz, las cuales son liberadas a partir de la superficie de condrocitos,
osteoblastos, odontoblastos y cementoblastos. Los iones de fosfato de calcio se
acumulan dentro de las vesículas, donde eventualmente precipitan y forman cristales
de hidroxiapatita. Estos cristales atraviesan la membrana de las vesículas y dan
lugar a los nódulos de calcio en el fluido extracelular. Dichos cristales crecen dentro
de la estructura de las fibras de colágena. El grado de maduración y crecimiento de
los cristales está determinado por las condiciones extracelulares presentes y donde
influyen de manera importante; el pH, la concentración de iones de fosfato, calcio y
la presencia de proteoglicanos y proteínas no colagénicas de la matriz extracelular
de cada tejido (figura 2-1).
Figura 2-1. Mineralización en vesículas de matriz.
En el caso del esmalte, dichas vesículas están ausentes, por lo que la matriz del
mismo es secretada y delimitada por la lámina basal, producida por los
ameloblastos, e inmediatamente después es mineralizada. Una vez que el esmalte ha
alcanzado su grosor final, los ameloblastos secretan proteasas específicas que
degradan las proteínas presentes, dando como resultado cristales de hidroxiapatita
organizados en un tejido mineral denso.1
La función esencial de las moléculas que participan en el proceso de
mineralización se atribuye a su interacción con los iones de calcio, que permiten el
crecimiento cristalino y a posibles interacciones con otras moléculas. Los
glucosaminoglucanos con carga negativa, el ácido γ-carboxiglutámico y otros
aminoácidos (glutamato Glu, aspartato Asp, y fosfo-serina) son capaces de quelar
iones de calcio que permiten la cristalización o la inhibición de la mineralización
(como el caso de la proteína de la matriz Gla, MGP). La adsorción de las distintas
moléculas sobre caras cristalinas preferenciales, puede bloquear la adición de más
iones e influir en la forma y/o tamaño del cristal. Por otro lado, si la interacción
estabiliza el núcleo cristalino, facilitará la mineralización.1
El término “mineral” de acuerdo con la Asociación Internacional de Mineralogía
(IMA, por sus siglas en inglés) se define como “un elemento o compuesto químico
que es normalmente cristalino y que ha sido formado como resultado de un proceso
geológico”.2 Posteriormente, Skinner en el año 2005, propuso el término
“biomineral”, describiéndolo como “un elemento o compuesto que puede ser
amorfo o cristalino y que es formado mediante un proceso biogeoquímico.”3 Sin
embargo, aún no existe un consenso internacional aceptado, acerca de estas
definiciones.
Estudios cristalográficos revelan que los biominerales son estructuras con un alto
grado de ordenamiento y con propiedades magnéticas o eléctricas, producto de la
interacción de la fase mineral con la fase orgánica. Dichos estudios demuestran que
las proteínas determinan la fase mineral, nucleación, crecimiento y morfología de
los cristales, en donde, las fibras de colágena juegan un papel importante, al brindar
el andamio necesario para la precipitación de iones. Se sabe que el crecimiento de
los biocristales está determinado por la existencia de un núcleo preformado el cual
posiblemente es de naturaleza amorfa, y que se transformará en un mineral
cristalino, mediante la transformación de estado sólido.1
Mecanismos de biomineralización
El término biomineral se refiere a los minerales producidos bajo condiciones
controladas en sistemas biológicos. Dichos biominerales poseen características de
tamaño, forma y cristalinidad que son distintas de sus equivalentes abióticamente
formados. Esta notable capacidad, está codificada en los genomas de los organismos
biomineralizantes, que son capaces de producir biomoléculas que inducen la
nucleación de minerales polimorfos específicos y que controlan su crecimiento.1
Un cristal, es un cuerpo sólido que posee una disposición de repetición regular de
moléculas consistentes, átomos o iones. La nucleación es el evento inicial durante la
precipitación de un cristal inorgánico a partir de los iones disueltos. El proceso se
produce a través de la agregación de iones en fase, desde soluciones individuales
para formar un grupo pequeño, conocido como núcleo.
La formación de un núcleo cristalino sigue las leyes de Ostwald-Lussac, quienes
propusieron que la vía para obtener un estado cristalino final requiere pasar por
estadios menos estables para incrementar su estabilidad. La estabilidad de un núcleo
depende de su tamaño, que a su vez, es dependiente del nivel de sobresaturación de
la solución; ya que núcleos más grandes que el radio crítico tienden a un
crecimiento más grande, mientras que aquellos por debajo del límite inferior del
radio crítico tienden a disolverse. La formación de un núcleo en una solución pura
se conoce como nucleación homogénea.
En contraste, los organismos facilitan la biomineralización, a través de nucleación
heterogénea, en núcleos preexistentes o semillas de cristales (el núcleo recién
formado tiene una composición similar pero diferente al resto). Esto ocurre debido a
la presencia de impurezas y otras moléculas orgánicas en solución, lo que reduce la
barrera de energía libre.4,5
Después de la formación de un núcleo, la tasa de crecimiento de un cristal en una
solución sobresaturada es dependiente de la velocidad de transporte o difusión de
iones de la red a la superficie del cristal.
Hay dos maneras para que se logre el crecimiento del cristal. El primer método
implica el crecimiento de un núcleo de 2 dimensiones en una superficie preexistente, que, aunque más favorable que la creación de un núcleo 3-dimesional, el
crecimiento es menor que el producido en soluciones altamente supersaturadas. Por
tanto, el crecimiento se logra aumentando el nivel de sobresaturación de los iones
primarios.
El segundo mecanismo de mineralización implica el uso de macromoléculas
biológicas, tales como proteínas o polisacáridos, como plantillas que imitan la red
cristalina de una cara cristalina particular, compensando así la entropía desfavorable
asociado con la transición de fase de solución sólida. Por lo general, el crecimiento
cristalino se da en arreglos de espiral que se crean en las dislocaciones de la red
cristalina (roturas en la red cristalina), conocidos como dislocaciones de tornillo o
montículos de crecimiento. Al crecer en forma de espiral, proporcionan una fuente
perpetua de láminas de crecimiento.4
Para que la precipitación de cristales se lleve a cabo, es necesario que la energía
libre de la solución inicial sea mayor que la suma de la energía libre, tanto de la fase
cristalina como de la solución final. Por tanto, las moléculas de agua juegan tienen
una función relevante, pues su interacción con iones, moléculas y partículas
coloidales son un factor importante en la entalpía y entropía del sistema. El efecto
sobre la entalpía depende de la fuerza de unión del agua con las moléculas del
soluto y la fuerza de los enlaces que forman el cristal. En el caso del efecto de la
entropía, tiene que ver con el comportamiento de las moléculas de soluto para
cambiar la energía libre durante la cristalización.4
La cristalización no es un proceso estático, ya que las moléculas constantemente
se unen y liberan de la estructura cristalina. La probabilidad de que las moléculas se
desprendan de la estructura cristalina depende de la fuerza de sus enlaces, los cuales
pueden ser influenciados por la temperatura. El balance entre las moléculas
adheridas y las libres determinan otro factor importante en la cinética de
crecimiento, la solubilidad. Un cristal altamente soluble, puede crecer más rápido
que cristales menos solubles, incluso en condiciones de supersaturación. Además, la
temperatura y el pH también son factores determinantes en el grado de solubilidad
de un cristal, debido a los posibles enlaces que puedan establecerse en la solvatación
de las moléculas.4
ESTRUCTURA INORGÁNICA DE LOS TEJIDOS
DENTALES Y DEL PERIODONTO
Composición de la hidroxiapatita
Las sales de fosfato de calcio con importancia biológica incluyen el fosfato de
calcio amorfo, así como también una variedad de formas cristalinas las cuales se
resumen en el (cuadro 2-1).
Cuadro 2-1. Compuestos minerales de sales de calcio
Fosfato de calcio
Mineral
Fórmula química
Relación Ca/P
Fosfato dicálcico (DCPA)
Monetita
CaHPO4
1
Fosfato de calcio dihidratado (DCPD)
Brushita
CaHPO4•2H2O
1
Fosfato β-tricálcico (TCP)
Whitlockita
Ca3(PO4)2
1.5
Fosfato octacálcico (OCP)
-
Ca8H2(PO4)6 5H2O
1.33
Hidroxiapatita
Apatita
Ca10(OH)2(PO4)6
1.67
Fluorapatita
-
Ca10F2(PO4)6
1.67
La hidroxiapatita (HAP) ha sido uno de los biominerales más estudiados, ya que
es el principal componente inorgánico del hueso y órganos dentarios de humanos, y
de mamíferos, en general.
Este biocristal, pertenece al grupo de las apatitas y está constituido por átomos de
calcio, fósforo, oxígeno e hidrógeno (Ca10 (PO4)6 (OH)2).
Tiene una estructura cristalina hexagonal, cuya celda unitaria está caracterizada
por poseer un plano rico en iones calcio con carga positiva, y otro plano rico en
iones fosfatos e hidroxilos con carga negativa, ambos planos son altamente
específicos para la adsorción de diversas moléculas orgánicas que participan en la
regulación de la morfología del cristal.
Dependiendo del tejido mineralizado, los cristales de hidroxiapatita pueden
adoptar distintas orientaciones, las cuales le brindarán características anisotrópicas
como absorción, biocompatibilidad y solubilidad.
La hidroxiapatita pura, contiene 39.68 wt % de calcio (Ca) y 18 wt % de fósforo
(P), que dan lugar a la relación Ca/P de 1.67.
La hidroxiapatita en los tejidos mineralizados del humano no es un cristal
estequiométrico, ya que presenta cantidades traza de otros iones (CO32-, Na+, Mg2+,
Fe2+, F-, Zn2+). Uno de los iones que cobran mayor importancia es el flúor (F-), el
cual es un elemento esencial para el crecimiento dental y óseo. El ion F- tiene la
capacidad de estimular la proliferación y diferenciación de osteoblastos. El flúor
puede integrarse a la estructura de la hidroxiapatita sustituyendo al ion hidroxilo
(OH-), su presencia, incrementa la cristalinidad y el tamaño del cristal
disminuyendo su solubilidad. De esta manera puede superar las propiedades
mecánicas de resistencia a la fractura y módulo elástico de la hidroxiapatita, dando
como resultado fluorapatita y fluorhidroxiapatita.
La hidroxiapatita es un cristal biocompatible que ha sido empleado en
aplicaciones médicas y dentales en forma de gránulos, discos y como revestimiento
en la regeneración de tejidos (figura 2-2).6,7,8,9,10
Figura 2-2. Disposición atómica en la celda unitaria hexagonal de la hidroxiapatita, en la cual se muestran las
posiciones atómicas de Ca, P, O y H.
ESTRUCTURA ORGÁNICA DEL ESMALTE DENTAL Y
LA DENTINA
Los organismos son capaces de modular la rigidez de los biominerales para
adaptarse a funciones particulares. Por ejemplo, la flexibilidad de huesos está
relacionada con la proporción de agua y material orgánico que abarcan alrededor de
masas iguales de agua/materia orgánica y mineral. Los tipos más comunes de
macromoléculas biológicas capaces de modular el crecimiento de cristales son
polisacáridos ácidos y proteínas de la matriz extracelular (MEC). Se ha propuesto
que las proteínas de la MEC altamente ácidas, controlan la precipitación y el
crecimiento de minerales en el esqueleto de los vertebrados.8-9
Las proteínas con residuos neutros o cargados positivamente, por lo general
presentan una baja afinidad a la superficie de los cristales de HAP. Mientras que las
proteínas salivales con residuos negativos en regiones específicas de la molécula
tienen una alta afinidad por la HAP y tienen la capacidad de adsorberse a la
superficie del esmalte dental.
Dentro de los sistemas biológicos, las moléculas orgánicas capaces de modificar la
cristalización inorgánica son una clase de proteínas polianiónicas. Éstas poseen
proporciones altas de ácido aspártico, ácido glutámico, serina y residuos
fosforilados.8,9
Se sabe que residuos poli-Glu permiten que las macromoléculas se adsorban de
forma inespecífica a las caras de los cristales, probablemente debido a las
características estructurales. En un pH fisiológico, el poli-Asp es desordenado,
mientras que el poli-Glu persiste como una hélice extendida. La fosforilación
postraduccional de ciertas proteínas también participa en la regulación de la
biomineralización ya que, aumenta las propiedades inhibitorias de varias proteínas.
La combinación de residuos ácidos y la fosforilación postraduccional en la
adsorción biomineral, indican que la carga negativa de estas proteínas es
imprescindible para que puedan llevar a cabo su función. La agrupación de estas
cargas negativas sugiere que la alta afinidad de las proteínas ricas en ácido aspártico
hacia minerales ricos en calcio, se deriva de su capacidad para interactuar
electrostáticamente con iones de calcio. La adsorción de estas moléculas acídicas de
la matriz extracelular en ciertas caras de un cristal, podrían bloquear la adición de
más iones a esa superficie influyendo en el tamaño y crecimiento cristalino.8,9
Diversos estudios se han enfocado en evaluar la estructura secundaria de proteínas
y su papel en la nucleación. De manera previa se demostró que la presencia de
estructuras β-laminar de poli-aspartato permiten un tipo de interacción entre las
cadenas laterales de los aminoácidos y componentes de los cristales debido a un
correcto espacio y distancia determinado por la estructura periódica plana.11 Y
recientemente se ha propuesto la hipótesis de flexibilidad poli-electrolítica sobre la
interacción de minerales y componentes orgánicos, basada en estudios de dinámica
molecular, donde las interacciones electrostáticas se dan gracias a la flexibilidad
estructural presente en proteínas o moléculas “desorganizadas”.12
Proteínas del esmalte dental
El esmalte dental es el material más duro encontrado en los mamíferos. Tiene una
alta organización y densidad mineral, y a su vez presenta un alto módulo elástico y
otras propiedades mecánicas que le permiten prevenir ciertas fracturas. La clave
para alcanzar tan precisa organización en su arquitectura, se da gracias al alto
control de las proteínas y sus interacciones en la formación del mineral.
En la formación del esmalte dental, los ameloblastos depositan la matriz del
esmalte sobre la predentina formada, este proceso dinámico ocurre en el espacio
extracelular entre el ameloblasto pre-secretor y la dentina mineralizada. Este tejido
crece continuamente con la secreción de matriz extracelular del esmalte, hasta que
el ameloblasto ha secretado todo el espesor de la matriz. En esta fase, los
ameloblastos producen y secretan la mayor cantidad de proteínas que determinarán
el grosor final del esmalte, aunque la matriz orgánica no se encuentra mineralizada
en su totalidad. Una vez terminada esta fase, las células incrementan la síntesis de
proteínas; mismas que participan en la degradación y resorción de la lámina basal
que las separa de la dentina. En esta fase de maduración, se produce la degradación
casi completa de proteínas y un rápido crecimiento cristalino, gracias a que los
ameloblastos regulan el transporte de iones (calcio, fosfato, carbonato) y el pH,
hasta alcanzar la mineralización completa del tejido.
La matriz extracelular del esmalte está compuesta por diferentes proteínas y
proteasas. Dentro de las proteínas secretadas por ameloblastos están la amelogenina,
enamelina, ameloblastina, tuftelina y las proteinasas (metaloproteinasa-20 o MMP20 y Kalikreina-4 o KLK4).13
A continuación se describen las tres proteínas principales presentes en el esmalte
dental; la amelogenina, la ameloblastina y la enamelina.
Amelogenina
Es la principal proteína estructural de la matriz orgánica del esmalte, ya que
constituye alrededor del 90% de su contenido proteico. El gen que la codifica se
localiza tanto en el cromosoma X como en el Y, está conformado por 7 exones,
siendo el exón 6 el más largo. El RNA mensajero de la amelogenina está sujeto a
una gran cantidad de procesos de splicing (proceso donde se eliminan los intrones
de los genes), dando como resultado distintas secuencias peptídicas. Esta proteína
regula la organización y crecimiento de los cristales y su presencia es crítica para
formación normal de esmalte.
La amelogenina da lugar a una isoforma (péptido rico en Leucinas) que cumple
con funciones de señalización celular, interactuando con células óseas promoviendo
su diferenciación. Presenta una región central concentrada de prolina, histidina y
glutamina, mientras que en el extremo amino-terminal hay una secuencia rica en
tirosinas.
En general, la amelogenina pertenece a un grupo de proteínas conocidas como
“intrínsecamente desordenadas”, ya que no presentan una estructura secundaria
determinada por la naturaleza de sus aminoácidos. La proteína amelogenina se
autoensambla en nanoesferas que se agregan de manera dependiente de la
temperatura, del pH y de su interacción con otras proteínas. Por lo que se considera
una proteína que promueve la nucleación de cristales, además de dirigir su
morfología y crecimiento (figura 2-3).13
Figura 2-3. Adsorción de la amelogenina en el crecimiento de cristales de hidroxiapatita.
Ameloblastina
Es la segunda proteína más abundante en la matriz orgánica del esmalte (alrededor
del 5% de la proteína total presente); sin embrago, sus niveles descienden durante la
maduración. Es una glicoproteína que contiene altos porcentajes de prolina (15.2%),
leucina (10.2%) y glicina (9%) y también se encuentra altamente fosforilada, ya que
contiene hidroxi-Prolinas.
Se han identificado dos dominios “sin estructura” que son susceptibles a
proteólisis. El polipéptido amino-terminal parece ser más estable que su contraparte
carboxiterminal. Se considera una proteína crítica para la formación del esmalte,
además que posee propiedades de adhesión celular y se piensa que regula la
diferenciación de ameloblastos.
La ameloblastina es secretada en gránulos junto con la amelogenina, lo cual
sugiere la existencia de una interacción entre las proteínas a través de dominios de
unión tipo lectina, que también posee la amelogenina. Es una proteína que sufre de
degradación una vez que es secretada por acción de la proteinasa del esmalte MMP20.13
Enamelina
La enamelina es una proteína expresada durante las tres primeras fases de la
formación del esmalte y su expresión culmina previo a la expresión de la
amelogenina. Es una glicoproteína de naturaleza hidrofílica y acídica; ya que
contiene altas cantidades de prolina (18.8%), glicina (12.3%), treonina (10.4%) y
ácido glutámico (9.4%).
Esta proteína, presenta una alta afinidad a la hidroxiapatita y puede controlar la
nucleación y crecimiento del cristal, por lo que se hipotetiza que interactúa con la
amelogenina en posibles autoensambles macromoleculares o como proteína
“chaperona” al estabilizar su estructura.13
Proteínas de la dentina
La dentina es un tejido mineralizado sintetizado por los odontoblastos. Tiene
características similares con el hueso y el cemento radicular en cuanto a su
formación, así como en su composición. Se sabe que en la dentina existen tanto
proteínas de origen colagénico, como no-colagénico llamadas NCPs (por sus siglas
en inglés, noncollagenous proteins).
La predentina es su precursora y está formada por la interacción de moléculas
orgánicas que promueven y controlan la mineralización de fibras de colágena tipo I,
dando lugar a la dentina madura. La colágena tipo I forma un andamio para la
precipitación de fosfato de calcio amorfo y su eventual transformación a cristales de
hidroxiapatita. Sin embargo, el proceso de nucleación y mineralización de la
colágena en este tejido es controlado por un conjunto de proteínas de grupo de las
NCPs.
Las proteínas de la matriz dentinaria o DMPs (por sus siglas en inglés, dentin
matrix proteins) pertenecen al grupo de las NCPs y las más importantes son: la
proteína de la matriz dentinaria 1 (DMP1), la fosfoproteína dentinaria (DPP o
también llamada DMP2), la sialoproteína dentinaria (DSP) y la proteína de la matriz
dentinaria 4 o DMP4.14,15,16
A continuación se describen las características de algunas de las principales
proteínas presentes en la dentina.
Colágena
Es una proteína estructural importante en la matriz extracelular del hueso y la
dentina, la tipo I es la más abundante en estos tejidos. La colágena está formada por
tres cadenas polipeptídicas denominadas tropocolágena. Cada cadena se caracteriza
por poseer la secuencia glicina-prolina-hidroxiprolina (Gly-X-Y), cuyos residuos
permiten diversas interacciones moleculares que forman una estructura fibrilar
(triple hélice). Las fibras de colágena se entrecruzan entre sí y con otras fibras,
brindando fortaleza mecánica al tejido. La colágena es un reservorio de cationes,
aniones y pequeñas moléculas. Se ha utilizado como un andamio en ingeniería de
tejidos, debido a que el entrecruzamiento y superposición de las fibras da lugar a
espacios o brechas (“zonas hole”) que permiten el depósito, crecimiento y
maduración de precursores minerales en la formación de tejidos mineralizados.
La colágena tipo I es el principal componente de la matriz extracelular y la más
abundante en varios tejidos conectivos. Se ha observado que en las “zonas hole” de
la estructura de la colágena se pudiera llevar a cabo la formación de pequeños
núcleos cristalinos. La colágena dirige el crecimiento y tamaño del mineral
depositado en zonas específicas de la estructura proteica, siendo las “zonas hole” las
regiones que cumplen una función importante durante la formación y crecimiento
del mineral (figura 2-4).
Figura 2-4. Función de la colágena en el crecimiento de los cristales de hidroxiapatita.
Además de la estructura proteica que permite el depósito de núcleos de mineral, se
ha determinado el papel de ciertos residuos de la secuencia proteica con capacidad
de unir iones calcio y fosfato debido a su carga.17,18,19,20
Proteína de la matriz dentinaria 1 (DMP1)
Esta proteína fue la primera en ser descrita en la matriz de la dentina y forma parte
de un grupo de proteínas no-colagénicas denominadas SIBLING (por sus siglas en
inglés, small integrin-binding ligand, n-linked glicoprotein). Las proteínas
SIBLING presentan un dominio arginina, glicina y aspartato (RGD), el cual es un
ligando de unión a integrina que puede regular la adhesión celular.
La DMP1 tiene una función importante en la diferenciación de osteoblastos y
biomineralización, mediante la activación de vías de señalización, como la
activación del mitógeno activado por proteína con función cinasa MAPK (por sus
siglas en inglés, mitogen-activated protein kinases). La DMP1 es altamente
fosforilada y tiene una fuerte afinidad al calcio, además tiene la capacidad de unirse
a la colágena I y se autoensambla en una estructura β-laminar, facilitando la
nucleación de cristales de hidroxiapatita.
Durante su procesamiento da lugar a dos fragmentos. Un fragmento aminoterminal glicosilado que se localiza en la predentina, que es un regulador negativo
de la nucleación de hidroxiapatita, así como un fragmento carboxilo-terminal que se
ha localizado en áreas de mineralización y que se ha observado que se acumula en el
núcleo de células mesenquimales.
Estas características hacen que la DMP1 juegue diferentes papeles biológicos. En
las últimas investigaciones se han encontrado péptidos derivados de esta proteína
que pudieran tener una aplicación para restaurar dentina perdida por caries.14,15,20
Sialoproteína dentinaria (DSP) y fosfoproteína dentinaria (DPP)
Ambas proteínas derivan de la sialofosfoproteína dentinaria (DSPP), la cual forma
parte de las proteínas SIBLING. La DSPP al principio fue considerada específica de
la dentina, pero más tarde, se demostró que se encuentra en hueso, cemento y en
ciertos tejidos no mineralizados. A partir de proteólisis de esta proteína se generan
dos fragmentos: la sialoproteína dentinaria (DSP) y la fosfoproteína dentinaria
(DPP).
La DSP es la segunda proteína más abundante de la dentina y es considerada como
un marcador fenotípico de la dentina. Es una de las proteínas más susceptibles a la
proteólisis. Está involucrada en la formación y mantenimiento de las estructuras del
diente y del periodonto, además de que regula negativamente el proceso de
biomineralización. Recientes estudios han mostrado que esta proteína regula la
expresión de la DMP1 durante la detinogénesis y que su presencia es crítica para la
mineralización de la dentina.
Por su parte la DPP, se caracteriza por contener grandes es cantidades de ácido
aspártico (Asp) y serina (Ser), los cuales le brindan la propiedad de ser una
molécula polianiónica. Debido a la presencia de serinas, se pueden obtener tres
variantes de este fragmento: una altamente fosforilada, una moderadamente y otra
poco fosforilada, dichas fosforilaciones participan en la nucleación y modulación de
la formación de cristales.14,15,16.
PROCESO DE DESMINERALIZACIÓN DEL ESMALTE
Y LA DENTINA
La desmineralización de los tejidos calcificados es un proceso fisiológico esencial
para la remodelación normal del hueso o la erupción dental. Sin embargo, existen
procesos como la osteoporosis o la caries dental, que son causados por la
desmineralización debida a ciertos procesos patológicos.
El proceso de desmineralización fisiológico en el esmalte, normalmente va
acompañado de la remineralización de su superficie, ya que cuando se altera la
estructura cristalina de la hidroxiapatita por la pérdida de iones, se torna una
estructura susceptible a ser remineralizada, siempre y cuando la supersaturación de
iones, el pH y la temperatura sean idóneos para el crecimiento del mineral.
La desmineralización de los tejidos calcificados del diente (esmalte y dentina), se
caracteriza por la disolución del biomineral y la subsecuente degradación de la
matriz orgánica. La saliva que es rica en iones calcio y fosfato, puede actuar como
un sistema de amortiguación natural para limitar el proceso de disolución.21,22,23
Asociado a la presencia de ácidos de origen bacteriano
La pérdida en el balance del ecosistema oral permite el desarrollo de patologías
como la caries dental. El proceso de desmineralización y remineralización es un
ciclo que puede modificarse por la dieta. Al consumir alimentos ricos en
carbohidratos, éstos son metabolizados por las bacterias presentes en la biopelícula
dental, lo que origina cambios en el pH que producen la pérdida de iones de la
estructura de los cristales minerales.
Si la producción de ácidos es continua, aumentará la disolución de los cristales y
ocasionará la degradación de la matriz de proteínas estructurales.21,22,23,24,25 (Véase
el capítulo Metabolismo de la biopelícula dental y bioquímica de la caries dental).
Asociado a ácidos de origen no bacteriano (erosión)
La erosión dental es la disolución de los tejidos mineralizados del diente debido a
un proceso químico sin la participación de bacterias, debido a la disminución del pH
en la cavidad oral.
El pH crítico se refiere al valor de pH más alto en el cual hay un intercambio
iónico equilibrado entre la estructura mineral y la solución saturada (en este caso, la
saliva). El pH crítico de la caries dental oscila entre 5.5 a 5.7, pero no se ha
establecido uno para la erosión dental.
El pH salival puede verse alterado por la dieta, así como factores intrínsecos como
el flujo salival y la capacidad de amortiguación de los componentes de la saliva. El
consumo de alimentos y bebidas ácidos son el principal factor extrínseco
responsables de la erosión. Los jugos frutales, en especial los de origen cítrico, son
capaces de mantener un pH bajo en el ambiente oral por largos periodos. A este
respecto se sabe que el ácido cítrico es un agente quelante de iones de calcio.
Además se ha observado que el consumo de alcohol, ciertos suplementos como la
vitamina C (ácido ascórbico), fármacos efervescentes para desórdenes estomacales
y el ácido acetilsalicílico disminuyen el pH salival con lo que aumentan el riesgo de
erosión dental.
Cuando la superficie más externa del esmalte es afectada por la acción de estos
ácidos, la hidroxiapatita es disuelta y se liberan iones calcio y fosfato desde su
estructura cristalina, lo cual produce el ablandamiento estructural. Si los ácidos
continúan actuando sobre el esmalte, se pierde una mayor cantidad de iones, dando
como resultado la pérdida de la superficie, aumentado la susceptibilidad a la
abrasión, generando la perdida irreversible de la superficie dental.
Se han identificado tres fases en el ataque de los ácidos basados en su pH. Los
ácidos con pH por debajo de 1 pueden causar un grabado superficial al esmalte
durante un periodo corto. Si la exposición es con ácidos con un pH entre 2 y 4, la
superficie del esmalte presenta reblandecimiento a escala nanométrica. La tercer
fase y más común, es la exposición con ácidos pH entre 4.5 y 6.9, que da lugar a la
disolución de la superficie.
Aunque el pH es un factor importante, no es el único determinante para la
disolución del componente mineral, la temperatura tiene un impacto significante en
la cinética de la disolución. El mecanismo de compensación natural contra la
erosión, comprende la participación de los sistemas de amortiguación, así como la
adsorción de proteínas, péptidos y lípidos presentes en la saliva que protegen de la
erosión. También se ha observado que la adición de sales de calcio y fosfato en
bebidas con bajo pH reducen el potencial de erosión. Algunos medicamentos como
antiácidos y que son prescritos para el tratamiento de reflujo o vómito crónico,
también ayudan a incrementar el pH oral (cuadro 2-2).21,26,27,28
Cuadro 2-2. Rango de pH de algunos líquidos que influyen en el pH de la cavidad oral
Líquido
Rango de pH
Agua mineral
4.5 a 9.5
Refresco de cola
2.5 a 3.2
Jugo de limón
2 a 2.3
Jugo de naranja
2.7 a 4.4
Bebidas deportivas
2.8 a 4.9
Vino
2.8 a 4
Cerveza
3.9 a 4.8
Café
4.9 a 6
Leche
6.4 a 6.8
Ácido acetilsalicílico
2a7
Vitamina C
2a4
Jugo gástrico
1a2
PROCESO DE REMINERALIZACIÓN DEL ESMALTE
DENTAL
La remineralización del esmalte es un proceso mediante el cual se incorporan iones
calcio, fosfato y de otro tipo a la superficie del esmalte parcialmente
desmineralizado. Los iones pueden proceder de la misma disolución del tejido
mineralizado o de la presencia de iones en saliva proveniente de la dieta o de otras
fuentes.
La remineralización ocurre bajo un pH neutro, donde la concentración de iones
debe estar en condiciones de supersaturación para permitir su incorporación en la
superficie externa de la lesión. El mineral que se deposita inicialmente en la zona
remineralizada es soluble.
Uno de los iones presentes en los fluidos bucales es el flúor, el cual, tiene una
función importante sobre la morfología de cristales de fosfato de calcio en la
remineralización del esmalte. Se ha demostrado que las concentraciones de flúor y
el grado de supersaturación es fundamental para ser incorporado a la estructura
cristalina, ofreciendo mayor resistencia a la solubilidad, además que posee actividad
antimicrobiana. El posible mecanismo de acción del flúor ha mostrado que induce la
formación de fluorapatita, a través de una reacción directa con la hidroxiapatita o
promoviendo la transformación de otras fases de fosfato de calcio como fosfato
octacálcico y fosfato dicálcico dihidratado. Desafortunadamente, las
concentraciones de flúor en cavidad bucal no permiten la reducción de la
solubilidad, por lo que tiene que ser incorporado de manera exógena, ya sea
mediante dieta, pastas dentales, enjuagues, entre otros agentes fluorados.
El calcio y fosfato son componentes necesarios para el mantenimiento de la
homeostasis del esmalte, las concentraciones de ambos iones tanto en saliva, como
en la placa dental tienen una función importante en los procesos de
desmineralización y remineralización. Se ha demostrado que la concentración de
supersaturación de calcio es mucho más potente que el fosfato para evitar la
disolución del esmalte.
Las investigaciones clínicas se han enfocado en la síntesis y uso de componentes
minerales, como el fosfato de calcio amorfo, para prevenir caries y promover la
remineralización, manteniendo un estado de supersaturación con relación al esmalte
dental. En la actualidad , a los productos fluorados se les ha añadido sales de calcio
para aumentar los beneficios de ambos iones en la cavidad bucal. A pesar de las
contribuciones del flúor en reducir la caries, existen otros factores que inciden en el
proceso de remineralización, como la dieta, hábitos de higiene, flujo salival,
enfermedades sistémicas y uso de fármacos, entre otros (figura 25).13,21,29,30,31,32,23,27
Figura 2-5. Proceso de desmineralización: pérdida de iones causada por la presencia de ácidos. La saliva
determina el proceso de remineralización.
ESTRUCTURA ORGÁNICA DE LOS TEJIDOS
PERIODONTALES
El periodonto es una unidad compleja presente en la cavidad oral, cuyo principal
objetivo es brindar la unión del diente al hueso alveolar y distribuir las fuerzas
masticatorias, además constituye un reservorio de células necesarias para la
homeostasis del ecosistema oral.
Está compuesto por la encía, hueso alveolar, cemento radicular y ligamento
periodontal (figura 2-6).
Figura 2-6. Esquema del periodonto.
La formación del periodonto inicia con el proceso de la formación de la raíz,
donde el mesénquima apical prolifera, mientras que el epitelio dental interno y el
externo se fusionan para dar lugar a la vaina epitelial de Hertwig. Las células de la
vaina epitelial de Hertwig migran apicalmente hacia el ectomesénquima subyacente,
dividiendo la papila del folículo dental hasta la región del futuro ligamento
periodontal, donde se re-asocian para formar los restos epiteliales de Malassez. Sin
embargo, no todas las células migran hacia el sitio del ligamento periodontal; ya que
algunas sufren apoptosis. Se ha propuesto que las células de la vaina epitelial de
Hertwig inducen la diferenciación de odontoblastos para formar la dentina radicular
y para diferenciar células del saco dental hacia cementoblastos. También se ha
propuesto que las células de la vaina epitelial de Hertwig, secretan proteínas
quimiotácticas dentro de la membrana basal para dirigir la migración de
precementoblastos; aunque todavía no es claro su papel en el desarrollo del
periodonto.32,33
Por otro lado, las células de los restos de Malassez están relacionadas con el
desarrollo de la inervación del ligamento periodontal, así como en la regulación de
la resorción radicular y la inducción en la formación de cemento acelular. El
desarrollo del periodonto está regulado por un gran número de genes, que incluyen
factores de crecimiento, sus receptores y componentes de la matriz extracelular.34
Proteínas del hueso alveolar
El proceso alveolar es la porción del maxilar y la mandíbula que da forma y sostiene
a los alveolos dentarios. Está conformado por una pared externa de hueso cortical
formado por laminillas óseas compactas. La pared interna del alveolo está
constituida por hueso compacto delgado llamado hueso alveolar y dos láminas óseas
separadas por hueso esponjoso.
El tamaño, forma y localización del diente determina la morfología del hueso
alveolar. El hueso alveolar tiene un grosor de 0.1 a 0.4 mm y consiste de un sistema
Harversiano laminar y de canales de Volkman, por donde pasan vasos sanguíneos,
linfáticos y las fibras nerviosas. Sufre un proceso de remodelación constante que
permite la resistencia a fuerzas, cambios de forma, reparación de heridas y
homeostasis de calcio y fósforo.
El hueso alveolar está compuesto por matriz orgánica, formada por colágenas tipo
I y III, además contiene proteínas no colágenas como la sialoproteína ósea (BSP),
osteocalcina (OCN), osteopontina (OSP), proteínas morfogenéticas de hueso
(BMPs) y factores de crecimiento. Los osteoblastos son las células que producen la
matriz orgánica del hueso y se diferencian de células foliculares pluripotentes. El
otro componente estructural del hueso es una matriz inorgánica formada por
minerales, principalmente calcio y fósforo en forma de cristales de
hidroxiapatita32,33.
Sialoproteína ósea (BSP)
La sialoproteína ósea o BSP es miembro del grupo de proteínas denominado
SIBLIING, el cual ya fue mencionado anteriormente.
Es una glicoproteína fosforilada de alrededor de 327 aminoácidos, con altos
niveles de ácido glutámico.
Esta proteína se expresa sólo en tejidos mineralizados como el hueso, cemento,
durante estadios tempranos del desarrollo de la raíz y en el diente maduro, así como
también en el cartílago hipertrófico y en calcificaciones patológicas. Posee la
secuencia RGD que se encuentra relacionada con funciones de adhesión celular y
participa en el inicio de la mineralización.
Es una proteína quimioatrayente de precementoblastos, que promueve su adhesión
y diferenciación. Se ha demostrado que tiene una alta afinidad a la colágena tipo I
con sitios de interacción específicos, gracias a interacciones electrostáticas.
También posee dominios ricos en ácido glutámico que le proveen la capacidad de
ser un potente nucleador de cristales de hidroxiapatita, por lo que se le atribuye un
papel importante durante las primeras etapas de mineralización.
Se han realizado varios estudios para identificar secuencias o dominios de esta
proteína, que participen activamente en cada una de sus funciones, con el objetivo
de producir péptidos con la capacidad de mimetizar dichas funciones.35,36,37
Osteocalcina (OCN)
Es la proteína no-colagénica más abundante en la matriz ósea. Está constituida por
sólo 49 aminoácidos, es sintetizada por osteoblastos, odontoblastos y condrocitos
hipertróficos, tiene una función importante tanto en la mineralización como en la
resorción ósea. También es conocida como la proteína de hueso gla (BGP), y está
inducida por el calcitrol de la vitamina D.
La osteocalcina puede sufrir modificaciones postraduccionales (carboxilaciones en
el residuo glutamato), lo cual le proporciona una carga negativa que le brinda una
alta afinidad a la matriz mineralizada del hueso, promoviendo la maduración de la
hidroxiapatita. Además de este posible papel en el proceso de mineralización se ha
observado que la osteocalcina modula el metabolismo de la glucosa induciendo la
producción y secreción de insulina en el páncreas, por lo cual se le ha considerado
como una hormona.
Se ha observado que los niveles de osteocalcina en plasma sanguíneo se
incrementan cuando hay formación de calcificaciones ectópicas o existe un aumento
patológico en el recambio óseo.38,39,40,41
Proteínas morfogenéticas de hueso (BMPs)
El hueso posee una superfamilia de proteínas derivadas del factor transformante β
denominadas proteínas morfogenéticas óseas (BMPs). Dichas proteínas desempeñan
una función relevante en el desarrollo embrionario, incluyendo el desarrollo
craneofacial y organogénesis; dos de las proteínas de este grupo biológicamente más
activas son la BMP-2 y la BMP-7.
Estas proteínas han demostrado inducir la condrogénesis y osteogénesis, y aunque
son consideradas como potentes agentes terapéuticos se ha restringido su empleo
clínico, ya que sus fuentes de obtención natural son osteosarcomas, matriz
desmineralizada, hueso bovino o producción mediante DNA recombinante. El
mecanismo mediante el cual, las BMPs inducen sus funciones no es clara, pero se
ha observado que podrían activar una vía de señalización primordial en la
homeostasis del hueso denominada Wnt/β-catenina.
Se ha observado en un modelo animal murino, que la BMP-2 promueve la
diferenciación osteogénica induciendo la diferenciación de células del folículo
celular hacia osteoblastos/cementoblastos. También se ha demostrado que regula la
expresión de Osx (Osterix), el cual es un factor de transcripción relacionado con la
diferenciación y mantenimiento del linaje osteoblástico. La BMP-2 se ha empleado
en el tratamiento de defectos de huesos largos, ya que también participa en la
maduración de condroblastos. Esta proteína ha sido aprobada y empleada en el
tratamiento de fracturas de tibia y fusión anterior de la espina.40,41,42,43,44,45,46
La proteína osteogénica 1 o mejor conocida como BMP-7, regula el desarrollo
embrionario que induce la diferenciación de células mesenquimales en células
condrogénicas y osteoprogenitoras. La BMP-7 se ha localizado durante la
morfogénesis de la raíz de dientes, en el hueso alveolar, cemento y ligamento
periodontal. Induce la formación de dentina y hueso en sistemas in vivo, lo que ha
permitido su aplicación en aumentar la oseointegración de implantes y regeneración
periodontal.
La BMP-7 estimula la diferenciación de células osteoprogenitoras en osteoblastos
capaces de sintetizar, secretar y depositar mineral; también tiene la capacidad de
estimular la cementogénesis. Además se ha demostrado que participa en la
regulación de la molécula de adhesión de las células neurales que permite el
desarrollo del sistema nervioso central.
Tanto la BMP-2 como la BMP-7 se han localizado en ameloblastos y
odontoblastos durante el desarrollo del diente, y se piensa que son moléculas claves
para el inicio de la formación de la corona y tamaño de las cúspides. Ambas
proteínas morfogénicas se han empleado en terapias para regenerar el hueso.43,47.
Proteínas del cemento radicular
El cemento radicular fue descrito por primera vez en 1835 como un tejido conectivo
mineralizado avascular y sin inervación que recubre la superficie radicular. No sufre
procesos de remodelación pero sí de aposición, lo cual se mantiene durante toda la
vida.
Desde la perspectiva histológica se clasifica como celular o acelular dependiendo
de la presencia o ausencia de cementocitos en su estructura. Otra clasificación
incluye cemento con fibras intrínsecas o extrínsecas, dependiendo de la presencia de
fibras colágenas.49,50
El cemento radicular es formado por los cementoblastos, pero aún existe
controversia acerca del origen de los cementoblastos.
Estudios bioquímicos muestran que el cemento es muy similar en composición al
hueso. No obstante, el cemento radicular no es uniforme y además difiere en
composición química. Cerca del 50% es matriz inorgánica constituida por fosfatos
de calcio que se organizan en forma de cristales de hidroxiapatita y el resto
corresponde a la matriz orgánica consistente, sobre todo de colágenas tipo I (95%) y
tipo III (5%), las cuales en su conjunto desempeñan un papel estructural; así como
glicoproteínas, proteoglicanos y proteínas no colagénicas como la amelogenina,
ameloblastina, enamelina, fosfatasa alcalina (ALP), sialoproteína ósea (BSP),
proteína de la matriz dentinaria-1 (DMP-1), osteopontina, fibronectina,
osteocalcina, el factor de crecimiento derivado del cemento (CGF). En los últimos
años se han descrito dos proteínas aisladas de la matriz del cemento radicular
(propuestas como tejido específicas), la proteína del cemento 1 (CEMP1) y la
proteína de adhesión del cemento radicular (CAP).50,51,52,53,54
Factor de crecimiento derivado del cemento (CGF)
Es una proteína que se encuentra en la matriz mineral del cemento radicular, se sabe
que regula la concentración de calcio y la hidrólisis de fosfatos inorgánicos
citosólicos. También induce algunas vías de señalización asociadas con mitogénesis,
activa la cascada de señalización de PKC y la expresión de proto-oncogénes.55
Proteína del cemento 1 (CEMP1)
La proteína del cemento 1 o CEMP 1 se ha localizado y expresado en poblaciones
celulares del ligamento periodontal, cementoblastos y células de espacios
endosteales, por lo que podría ser considerado como un marcador de cementoblastos
y regulador de actividades biológicas de células del ligamento periodontal. Estudios
in vitro, han demostrado que es un regulador clave en el proceso de
biomineralización, ya que promueve la adhesión y diferenciación celular, así como
regula el depósito, composición y morfología de cristales de fosfato octacálcico
(precursor de hidroxiapatita). Además, regula la expresión de proteínas que
participan en la formación y maduración de tejido mineral como la fosfatasa
alcalina (ALP), osteopontina (OPN) y sialoproteína ósea (BSP) en cementoblastos,
mediante la activación de vías de señalización caracterizadas como lo es la de p-38
y JNK-MAPK; así como también participa activamente en la mineralización de la
matriz extracelular de los cementoblastos.56,57,58,59
Proteína de adhesión del cemento (HACD1/CAP o CAP)
Fue la primera proteína aislada del cemento radicular, caracterizada y purificada a
partir de extractos de cemento maduro de bovino y humano. Se ha determinado que
participa en el reclutamiento y la diferenciación celular durante la formación del
cemento radicular. Se expresa en células del folículo dental, promoviendo su
adhesión y diferenciación. Además, las células periodontales crecidas in vitro en
presencia de CAP, son capaces de formar un tejido mineralizado.
Su papel biológico ha involucrado un papel quimiotáctico de células del ligamento
periodontal y del hueso alveolar hacia la superficie radicular. Incrementa la
actividad de la enzima fosfatasa alcalina (ALP), así como la expresión de proteínas
asociadas al proceso de biomineralización.53,56
Proteínas del ligamento periodontal
El ligamento periodontal es un tejido conectivo especializado esencial para la
homeostasis del periodonto. Tiene diversas funciones como dar soporte al órgano
dentario manteniéndolo en su alveolo y soportar las fuerzas de masticación por
medio de fibras dispuestas en forma de haces que se insertan en el cemento
radicular (fibras de Sharpey) y en el hueso alveolar. Además, es fuente de
nutrientes, cumple con una función sensorial y cuenta con la capacidad de
autorenovación.
Está compuesto de células heterogéneas, tales como fibroblastos, osteoblastos,
osteoclastos, cementoblastos, células endoteliales, células sensoriales y células
progenitoras. El ligamento periodontal es más estrecho a nivel medio de la raíz, lo
que le da una conformación de reloj de arena; tiene un grosor de 0.15 a 0.4 mm, el
cual disminuye conforme avanza la edad de las personas.
Es un tejido fibroso producido por fibroblastos, que aparecen como células
elongadas orientadas a lo largo de las fibras. El principal componente del ligamento
periodontal son fibras de colágena tipo I (75%), III (20%) y V (5%), aunque
diversas investigaciones han demostrado la presencia de colágena no fibrilar como
el caso de la colágena tipo II, IV, VI, XI, XII. Los diversos tipos de colágena, junto
con el agua, el ácido hialurónico y proteoglicanos presentes en el ligamento
periodontal, le confieren forma, fuerza y resistencia contra fuerzas de compresión.
El diámetro de las fibras de colágena presentes en el ligamento periodontal es
mucho más pequeño que el de las fibras encontradas en otros tejidos conectivos.
Esto se debe a que en el ligamento periodontal existen proteínas altamente
glicosiladas y componentes no colagénicos que regulan el recambio fibrilar. Entre
las moléculas no colagénicas existen pequeños proteoglicanos ricos en leucina
(decorin, asporin) que se unen en sitios específicos de la molécula de colágena,
proteínas de matriz como periostin, glicoproteínas y proteoglicanos, todos
producidos por fibroblastos del ligamento periodontal. Dentro del ligamento
periodontal se han localizado células troncales con cierto potencial para
diferenciarse hacia osteoblastos, cementoblastos y fibroblastos; que se piensa
participan en el mantenimiento, reparación y regeneración del tejido. Con estos
hallazgos se ha hipotetizado que tanto los osteoblastos, cementoblastos y
fibroblastos provienen de un ancestro común.32,33,61
Células troncales en el ligamento periodontal
Hay evidencia que el ligamento periodontal contiene poblaciones celulares capaces
de diferenciarse en cementoblastos y osteoblastos. La presencia de múltiples tipos
celulares en el ligamento periodontal sugiere que este tejido es un nicho de células
troncales que mantienen la homeostasis del tejido periodontal. Seo en 2004, aisló
una población de células troncales a partir del ligamento periodontal positivas a
marcadores como STRO-1, escleraxis (factor de transcripción específico de tendón)
y varios CD’s (Clusters of differentiation); así como también marcadores de
fenotipos cementoblástico/osteoblástico.6
Las células troncales del ligamento periodontal humano forman un tejido denso de
colágena tipo I, simulando al ligamento periodontal. Se ha observado en defectos
periodontales de ratones inmunocomprometidos, las fibras de colágena generadas in
vivo son capaces de conectarse con una estructura similar al cemento que mimetiza
la unión fisiológica de las fibras de Sharpey. La alta taza proliferativa, que muestran
las células troncales del ligamento periodontal, permite que sean la mejor opción
para la aplicación clínica en el tratamiento de regeneración tisular.62
MECANISMOS DE HOMEOSTASIS DEL PERIODONTO
El periodonto se encuentra dentro de un microambiente dinámico de continua
remodelación, ya que está expuesto a estrés mecánico y condiciones inflamatorias
debido a ciertas enfermedades. En estado de salud, la degradación de la matriz
extracelular y la resorción ósea se encuentran en perfecto balance con la
neoformación de matriz y el depósito de nuevo hueso, manteniendo así la
homeostasis del ecosistema oral.
Las células clave responsables de la homeostasis del tejido periodontal son las
células progenitoras periodontales capaces de dar lugar a fibroblastos, osteoblastos y
cementoblastos.
Este equilibrio fisiológico es un mecanismo altamente regulado por diversos
mecanismos moleculares. Sin embargo, se han identificado moléculas como la
paratohormona, la calcitonina y la vitamina D, así como vías de señalización (vía de
Wnt, MAPK, entre otras) que participan activamente y de manera coordinada en
mantener el equilibrio del periodonto (figura 2-7). Recientes estudios han
demostrado que secuencias de 21 a 23 nucleótidos de RNA no codificante (llamados
MicroRNAs) desempeñan una función importante como reguladores de diversos
procesos biológicos involucrados en mantener la integridad de eventos fisiológicos,
incluyendo diferenciación de células progenitoras periodontales, modulación de la
actividad de osteoblastos y osteoclastos, y como respuesta a estrés mecánico.63,64
Figura 2-7. Regulación hormonal del metabolismo óseo. GPT, glándula paratiroidea; HPT, hormona
paratiroidea; Vit. D, vitamina D; GT, glándula tiroidea.
Regulación hormonal: paratohormona, calcitonina y
vitamina D
La paratohormona (PTH) es una hormona paratiroidea que juega un papel
importante en la homeostasis del calcio y fósforo en el suero. Actúa como molécula
moduladora de la actividad osteoblástica y osteoclástica; además, regula la
formación de la vitamina D en su forma activa.
Se utiliza en el tratamiento clínico de la osteoporosis, ya que reduce la pérdida
ósea y se ha observado incremento de PTH en suero de pacientes con diabetes tipo
I. Múltiples investigaciones han demostrado que las células del ligamento
periodontal presentan características fenotípicas típicas de osteoblastos y responden
al estímulo hormonal de manera muy similar a los osteoblastos. Las células del
ligamento periodontal expresan receptores para la PTH, lo cual promueve su
proliferación, supervivencia y diferenciación; mediante la expresión de
osteoprotegerina y RANKL, las cuales participan en la regulación del hueso
alveolar perdido asociado a la inflamación de la enfermedad periodontal65,66
La calcitonina es una hormona de origen peptídico y está compuesta de 32
aminoácidos. Es secretada por células parafoliculares de la tiroides. Regula la
homeostasis del calcio y ha demostrado ser un importante regulador del
metabolismo óseo. Clínicamente se ha empleado en el tratamiento de osteoporosis
postmenopáusica.
Estudios recientes han demostrado que participa en la síntesis de matriz
extracelular, inhibiendo metaloproteinasas y activando la expresión de colágena.
Además, promueve la diferenciación de osteoblastos mediante la expresión de
BMP-2/4 e inhibe la formación de actina de los osteoclastos.67,68
La vitamina D es una hormona esteroidea producida en la piel en respuesta a la
exposición de radiación ultravioleta del sol. También puede obtenerse a partir de la
dieta. Las dos formas de la vitamina D (ergocalciferol o D2 y colecalciferol o D3)
son metabolizadas en el hígado para dar como resultado a la forma activa de la
vitamina (1,25-dihidroxivitamina D3).
Esta forma activa de la vitamina D participa en la regulación de la homeostasis del
calcio y metabolismo del hueso, estimulando la reabsorción de calcio y
promoviendo la diferenciación de osteoblastos y la calcificación de la matriz ósea.
Además, posee propiedades antiinflamatorias e incrementa la secreción de péptidos
con efecto antimicrobiano. La deficiencia de la vitamina D da lugar a riesgos de
pérdida de densidad ósea, así como en la respuesta inmune, enfermedades
inflamatorias crónicas y cáncer. La presencia en suero de la forma activa de la
vitamina se ha asociado con alta prevalencia de periodontitis.69,70
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INTRODUCCIÓN
La saliva es un fluido biológico viscoso con un pH cercano a la neutralidad, que se
produce en las glándulas salivales y se secreta hacia la cavidad oral. Aunque más
del 95% de su composición es agua, también tiene elementos orgánicos e
inorgánicos como proteínas, péptidos, lípidos y minerales, que le otorgan la
capacidad de mantener la homeostasis del ecosistema oral al cumplir funciones de
agente lubricante, amortiguador, participar en la colonización bacteriana mediante la
formación de biopelículas y aportar propiedades antimicrobianas contra los
microorganismos presentes en la cavidad oral (bacterias, virus y hongos).1
Generalidades de anatomía y fisiología de la secreción salival
La saliva es producto de la secreción de las glándulas salivales mayores y menores,
las cuales se extienden por todas las regiones de la boca; excepto en la encía y la
porción anterior del paladar duro (figura 3-1).
Figura 3-1. Distribución anatómica de los tres pares de glándulas salivales mayores y sus conductos secretores.
El 93% de la saliva proviene de los tres pares de glándulas salivales principales o
mayores. La contribución de las diferentes glándulas salivales en el flujo salival no
estimulado es el siguiente: 20% proviene de la glándula parótida, 65% de la
glándula submandibular, y el 7 a 8% proviene de la glándula sublingual.1 El
porcentaje restante proviene de numerosas glándulas salivales menores distribuidas
a través de la mucosa oral (mucosa labial, bucal, lingual y palatina).2,3
Por otro lado, dentro del flujo salival estimulado, el porcentaje de contribución de
cada una de las glándulas cambia de manera drástica, siendo la glándula parótida la
que contribuye con más del 50% de la secreción salival total.4
La saliva se produce en las unidades secretoras, la cuales están conformadas por
células acinares de tipo serosas o mucosas (figura 3-2). Las glándulas parótidas
contienen principalmente células acinares de tipo serosas, producen una saliva
acuosa, rica en amilasa, que se transporta hacia la cavidad oral a través de un
conducto excretor localizado cerca de los molares superiores. Por su parte, las
glándulas submandibulares constan tanto de células acinares tipo serosas, como de
tipo mucosas que producen saliva de alta viscosidad. A su vez, las glándulas
sublinguales cuentan con un mayor número de células acinares mucosas y generan
un producto salival viscoso rico en mucinas. Los conductos de las glándulas
submandibulares y numerosos conductos de las glándulas sublinguales se abren
paso a la mucosa bucal sublingual. Por último, las glándulas salivales menores
aportan el 5% de saliva, la gran mayoría son de tipo mixto; exceptuando a las
palatinas que son estrictamente mucosas y las de Von Ebner que son serosas (figura
3-3).5,6
Figura 3-2. Unidades secretoras serosas, mucosas y mixtas.
Figura 3-3. Porcentaje de producción salival por cada tipo de glándula.
La secreción salival es controlada por los sistemas nerviosos autónomos
(simpático y parasimpático). El sistema parasimpático es el principal responsable de
la secreción de agua y electrólitos, mientras que el simpático lo es de la secreción de
proteínas y la exocitosis de las células acinares.5,7
La estimulación simpática de los receptores β-adrenérgicos activa mecanismos de
exocitosis,8 lo que lleva a la liberación de los gránulos de las células acinares para
conformar a la saliva.3
La saliva secretada en el lumen (saliva primaria) es un fluido isotónico similar al
plasma. Después, la composición de la saliva primaria se modifica en el sistema del
conductos intralobulares que reabsorben sodio y cloro, y hacen un biofluido
hipotónico,6 teniendo como compuestos inorgánicos iones de sodio, cloro,
bicarbonato y potasio (Na+, Cl-, HCO3- y K+), y en menor proporción calcio,
magnesio (Ca2+, Mg2+ ) y fosfatos.3,9
Flujo salival
La saliva es un fluido prístino (estéril) cuando emerge de las glándulas salivales,
pero deja de serlo inmediatamente al mezclarse con el fluido crevicular, restos de
alimentos, microorganismos, células descamadas de la mucosa oral, entre otros,
para conformar la saliva total.10
En los seres humanos sanos, la producción normal de saliva oscila entre 0.5 y 1.5
litros diarios. La producción de saliva puede ser estimulada y no estimulada. La
saliva no estimulada se produce en ausencia de estímulos exógenos o endógenos. En
contraparte, la saliva estimulada responde a estímulos como la masticación,
percepción de olores, estímulos visuales, etc. La glándula parótida, contribuye en
mayor medida a la producción de ésta última.9
El recambio salival tiene una función importante en el mantenimiento de la
homeostasis en la cavidad oral. A pesar de que no se ha establecido una clara
relación entre el valor cuantitativo de flujo salival y la presencia de enfermedades
orales, es cierto que entre mayor sea el flujo salival, más óptimos serán los
fenómenos de autoclisis, capacidad amortiguadora, remineralización, entre otros.
Inversamente, al disminuir el flujo, ya sea por hiposalivación o xerostomía, se
incrementará la susceptibilidad a padecer caries, inflamación de las mucosas e
infecciones oportunistas, como candidiasis.11,12
COMPOSICIÓN DE LA SALIVA
Proteínas y péptidos salivales
En la saliva están presentes más de tres mil cuatrocientas proteínas y péptidos que
forman parte normal de su contenido,13 aunque de la mayoría de este tipo de
moléculas, aún no es elucidada completamente tanto su estructura como su función.
Dentro de las proteínas más abundantes se encuentran la amilasa salival, proteínas
ricas en prolina, cistatina, mucina, sIgA (Inmunogloblulina A secretoria), estaterina,
anhidrasa carbónica, histatina y lisozima (figura 3-4).14
Figura 3-4. Porcentaje de proteínas y péptidos más abundantes en la saliva total.
Muchas de las proteínas y péptidos salivales tienen diferentes funciones en
relación al microbioma oral con el que interactúan. Dichas funciones pueden variar
e incluso ser opuestas, ya que por un lado pueden ser fuente de nutrientes para los
microorganismos orales, así como un medio por el cual obtenerlos, y por otro,
algunos componentes pueden tener actividad antimicrobiana, con efectos a
diferentes niveles, como degradación de las paredes celulares, opsonización, y
aglutinación, entre otras.12,11 Estas propiedades mantienen un equilibrio entre los
“habitantes naturales” de la cavidad oral al proveerles de los medios, nutrientes y
mecanismos que les permiten una adecuada supervivencia y que a su vez, limiten o
prevengan la invasión de otros microorganismos oportunistas, que podrían afectar
de manera negativa la homeostasis de la cavidad oral (dientes, mucosas y
superficies) e incluso de otros sistemas y órganos distantes.15
Amilasa salival
Esta enzima es la proteína más abundante en la saliva, tiene un peso que va de los
56 a los 61 kDa (dependiendo si se está o no glicosilada), y representa alrededor del
40 a 60% del contenido proteínico total de este biofluido. Bajo diferentes contextos
y circunstancias, esta enzima puede inhibir o promover el crecimiento
bacteriano.16,17
Su principal función es la digestión inicial de carbohidratos complejos como el
almidón, pues tiene actividad glucosidasa que le permite digerir enlaces α-1-4 entre
los residuos de glucosa que forman a este polisacárido. Por otro lado, no puede
cortar los enlaces α-1-6 que dan lugar a los puntos de ramificación (figura 3-5).16
Figura 3-5. Degradación del almidón por parte de la amilasa salival.
Al modificar el almidón a formas más simples, como dextrinas límites y
oligosacáridos, maltosa e isomaltosacáridos, permite que tanto el huésped como los
microorganismos puedan metabolizarlos para la obtención de energía.16,17
Al ser esta enzima un componente de la película adquirida, las bacterias se pueden
adherir a la superficie del esmalte mediante la interacción con dicho dominio (unión
mediada por amilasa).17,18 También se sabe, que bacterias como Streptococcus
gordonii pueden formar un complejo que incluye a la amilasa, con el objetivo de
secuestrar su actividad enzimática y obtener nutrientes de una forma más asequible
(figura 3-6).19
Figura 3-6. Formación de complejos unidos por S. gordonii para utilizar la función de la amilasa salival y
obtener nutrientes.
En contraparte, la amilasa salival también puede limitar el crecimiento de
microorganismos (como hongos y bacterias) al formar complejos con otras
proteínas salivales y mediar fenómenos de coagregación que conducen a la
reducción de la carga bacteriana por deglución.20
Proteínas ricas en prolina (PRPs)
Esta familia constituye el segundo componente proteico más abundante de la saliva
(20 a 30%). Son una clase de proteínas sin estructura intrínseca, con repeticiones
cortas de prolina distribuidas a lo largo de su secuencia de aminoácidos. Se dividen
en PRP ácidas y básicas (PRPa y PRPb, respectivamente) y tienen un peso que va
de los 10 a los 40 kDa; sin embargo, cuando se encuentran glicosiladas, su peso
puede incrementarse hasta 60 kDa. Otra modificación que puede estar presente en
estas proteínas es la fosforilación en residuos de serina.11,12,21
Las proteínas PRPa tienen una alta afinidad a la hidroxiapatita debido a su
dominio amino terminal (N-terminal) que tiene una longitud de 30 aminoácidos, el
cual es rico en aspartato y glutamato, lo que le permite unirse a superficies de diente
recientemente limpias. Cuando lo hacen, exponen un sitio críptico en el extremo
opuesto carboxilo terminal (C-terminal), de unión bacteriana (figura 3-7), por esto
se considera que las PRPa tienen un papel importante en la colonización microbiana
de las superficies dentales, así como una influencia inicial en la formación de la
biopelícula dental.11,12,21
Figura 3-7. Exposición del sitio críptico de las PRP al unirse a las superficies del esmalte.
Otras propiedades que se han identificado en estas proteínas son de lubricación y
viscoelasticidad de la saliva, así como participación en el proceso de
remineralización al estar o no fosforiladas y al igual que las histatinas también
pueden inhibir la precipitación de los taninos.11,12,21
Lisozima salival
La lisozima es una proteína pequeña de 145 kDa que está presente en biofluidos
como lágrimas, sudor y saliva, formando parte de la película adquirida, en esta
última. Se considera un elemento de la inmunidad innata y es producida por las
glándulas salivales y neutrófilos orales.21
Su actividad enzimática puede conducir a la destrucción de la pared bacteriana y
por lo tanto la eliminación de la bacterias, ya que su función consiste en escindir
enlaces glucosídicos (β 1-4) entre el ácido N-acetilmurámico y el N-
acetilglucosamina presentes en la pared celular bacteriana (peptidoglucano). Debido
a esto, actúa en bacterias Gram positivas, aunque también se sabe que puede
degradar las paredes de bacterias Gram negativas al ser auxiliadas en primera
instancia por péptidos catónicos antimicrobianos, que le permiten difundirse a través
de la membrana externa hasta alcanzar el peptidoglucano.22
En la película adquirida facilita la unión y aglutinación de bacterias, pero inhibe
específicamente la de bacterias del género Streptococcus y la actividad de las
enzimas glicosiltransferasas.23
Lactoferrina
Esta es una glicoproteína de 80 kDa, de unión a hierro, que puede ser modificada
para dar lugar a diversos péptidos (péptidos derivados de lactoferrina o LDP, por
sus siglas en inglés), con actividades bacteriostáticas, bactericidas, fungicidas,
antivirales, antiinflamatorias y que forman parte integral de la película adquirida.11
Es sintetizada por parte de las glándulas salivales, neutrófilos orales y células
epiteliales.21
Uno de sus principales mecanismos antimicrobianos es mediante la unión y
eliminación de bacterias Gram positivas, gracias a la interacción directa de su región
N-terminal, la cual es básica. Esta región se une a moléculas aniónicas de la
superficie bacteriana, reduciendo su carga negativa y favoreciendo el contacto entre
las lisozimas y el peptidoglucano, lo que conduce a la lisis de la pared celular y la
posterior eliminación de la bacteria. Esta actividad bactericida se ha reportado en
contra de bacterias como Streptococcus mutans.24
También se ha demostrado que pueden mediar procesos de aglutinación bacteriana
y de esta manera, alterar la composición de la biopelícula al inhibir su adhesión.11,25
Otra función que se ha reportado es su capacidad para disminuir especies reactivas
de oxígeno libre y procesos inflamatorios, por lo que se ha hipotetizado que también
podría tener un papel inhibitorio en procesos de la enfermedad periodontal.26
Histatinas
Son pequeños péptidos de longitudes variables que van de los 7 a los 38
aminoácidos y se localizan sólo en la saliva. La característica que comparten este
grupo de proteínas es su enriquecimiento en histidinas. Son sintetizadas y secretadas
por las glándulas salivales mayores.21,27
Se han identificado alrededor de una docena de histatinas, de las cuales, las 1, 3 y
5 constituyen el 90% del total de este grupo presente en saliva.21
Las histatinas pueden tener funciones antibacterianas y antifúngicas al interferir
con el metabolismo de la glucosa en hongos y bacterias. También se sabe que por
medio de interacciones electrostáticas desintegran las membranas bacterianas
promoviendo la aglutinación y por tanto favoreciendo la eliminación celular,
uniéndose a iones de cobre y níquel, importantes cofactores para el crecimiento
bacteriano.21
Las histatinas 1 y 3, son péptidos catiónicos con actividad bactericida y fungicida
(específicamente contra C. albicans). La histatina 3 es precursora de la histatina 5,
la cual también tiene actividad fungicida por si sola o al trabajar en conjunto con
otras proteínas y péptidos salivales, como calprotectina y beta-defensinas. Del
mismo modo se ha reportado que inhiben la precipitación de taninos y que pueden
tener propiedades antivirales.21,27,28
Mucinas
Las mucinas o glicoproteínas mucosas son un grupo de proteínas que forman el
componente principal del moco dándole sus propiedades viscoelásticas. Estas
proteínas contribuyen en la prevención de la invasión por parte de patógenos
oportunistas, así como en la promoción de la supervivencia de organismos que
viven en simbiosis con el huésped. Se han clasificado en dos grupos: las mucinas de
alto peso molecular (MG1) y las mucinas de bajo peso molecular (MG2). En la
cavidad oral se han identificado a la MUC5B y MUC4, las cuales pertenecen al
grupo MG1; y a la MUC7, MUC19 y MUC1, que pertenecen al grupo MG2.29
Se reconocen dos mecanismos por los cuales las mucinas interactúan con los
microorganismos. El primero es mediante la aglutinación de éstos, lo que permite su
remoción por deglución, tanto de bacterias, hongos y virus. El segundo mecanismo
es mediante glucanos específicos presentes en estas proteínas, que pueden
interaccionar de forma selectiva con los microorganismos, lo que permite que los
patógenos permanezcan dispersos y de esta manera, la proteína impide que se lleven
a cabo procesos clave para la virulencia de los microorganismos. Asimismo se sabe
que MUC7 y MUC5B previenen la entrada del VIH en células del huésped.27
Aglutinina salival
La aglutinina salival (SAG, por sus siglas en inglés), también denominada
glicoproteína pulmonar-340 (gp340) o proteína deletada en tumores malignos de
cerebro (DMBT-1), es un receptor scavenger que se pueden unir a un amplio rango
de virus y bacterias. Tiene actividad inmunomoduladora al activar la vía de las
lectinas del sistema del complemento y forma parte de la película adquirida. Cuando
las aglutininas se encuentran en fase líquida pueden favorecer la agregación
bacteriana y por lo tanto su eliminación.11,21,30,31
Inmunoglobulina A secretoria (sIgA)
La inmunoglobulina A secretoria salival está constituida por dos moléculas de
inmunoglobulina tipo A, unidas mediante una unión de tipo J. Es una proteína
soluble que forma parte de los mecanismos de defensa o inmunidad adquirida
presentes en la cavidad oral. Existen dos subclases presentes: sIgA1 e sIgA2 (esta
última, en mayor cantidad en comparación con otros fluidos).11,12
Puede ser secretada por las células plasmáticas que se ubican en la lámina propia
de la membrana mucosa, pero la mayoría de las inmunoglobulinas provienen del
suero y pasan a la cavidad oral a través del fluido crevicular gingival.11,12
También pueden estar presentes en saliva otras inmunoglobulinas como la IgG e
IgM, aunque en menor cantidad que la sIgA. Estos anticuerpos que pueden formar
parte de la película adquirida, controlan la unión de microorganismos a sitios
adherentes tanto en las mucosas como en las superficies dentales.11,12
Dentro de sus funciones se encuentran la de neutralizar factores de virulencia
bacterianos, limitar la adherencia microbiana, realizar aglutinación bacteriana,
prevenir la penetración de antígenos en las mucosas orales y opsonización de
bacterias para que puedan ser digeridas por fagocitos orales.11,12
Estaterina
Es un pequeño péptido de 43 aminoácidos con una región amino terminal (Nterminal) muy negativa (básica), que se encuentra tanto en saliva como en el FCG
(fluido crevicular gingival). Esta región N-terminal se considera la responsable de
su capacidad inhibitoria de la precipitación espontánea de iones (calcio y fosfato) en
saliva, por lo que es un inhibidor efectivo de la formación de cristales. Por su parte,
la región opuesta carboxilo terminal (C-terminal) tiene efectos antibacterianos.27
Asimismo, se ha identificado que este péptido forma parte de la película adquirida
y que participa en la formación de la biopelícula al facilitar la unión de especies
como Actinomyces viscosus, que pertenece a los géneros de bacterias considerados
colonizadores tempranos.11 De la misma manera se ha demostrado que induce la
transición de hifa a levadura (forma no patógenica) en C. albicans, lo que le da un
rol como mecanismo de defensa antifúngico.21
Cistatinas
Las cistatinas forman parte de una familia de fosfoproteínas, que contienen cisteínas
y que pueden encontrarse en forma fosforilada y no fosforilada. Siete proteínas de
este grupo se encuentran presentes en la saliva: cistatina-A, cistatina-B, cistatina-C,
cistatina-D, cistatina-S, cistatina-SA y cistatina-SN.21
Su principal función en la cavidad oral es la inhibición de las cistein-proteasas
tanto bacterianas como de protozoarios parasíticos.32 Cistatina-S y cistatina-SN se
unen a las superficies dentales, bacterias y lipopolisacáridos bacterianos, y que
pueden jugar un papel menor en la homeostasis del calcio salival.11 La cistatina-C y
cistatina-S pueden inhibir el crecimiento bacteriano de Porphyromonas gingivalis,
un reconocido patógeno periodontal.21
Defensinas
Son un grupo de péptidos catiónicos, de los cuales se reconocen dos subfamilias: las
alfa-defensinas y las beta-defensinas. Las de tipo alfa son sintetizadas por los
neutrófilos, mientras que las del tipo beta, por células de la mucosa oral.21
Ambos tipos de familias tienen una amplia actividad antibacteriana. Esto se da
gracias a la interacción de su carga positiva con la negativa comúnmente encontrada
en las superficies bacterianas, lo que lleva a su agregación e integración en las
bicapas lipídicas de las membranas bacterianas, conduciendo a rupturas y formación
de poros membranales.21,27,33
A este respecto, se piensa que pueden actuar en conjunto con enzimas como la
lisozima, ya que ésta tiene capacidad de digerir las paredes bacterianas, lo que
facilitaría el efecto de las defensinas al ejercer su función sobre las membranas.27
También se ha reportado actividad antifúngica y antiviral de estos péptidos,
aunque los mecanismos de acción sobre estos microorganismos no han sido
totalmente caracterizados.21,27,33
Peroxidasas salivales
Tanto la enzima lacteroperoxidasa como la mieloperoxidasa son consideradas
peroxidasas salivales. La primera es secretada por las glándulas salivales y la
segunda por los neutrófilos orales.34
Cualquiera de las dos, en conjunto con el ión tiocianato (SCN-) -proveniente de la
dieta- y el peróxido de hidrógeno (H2O2) -proveniente de las bacterias orales y
células del huésped-, conforman al sistema peroxidasa salival humano, el cual puede
modular el metabolismo, crecimiento y respiración de la mayoría de las bacterias
orales21,34
La reacción neta llevada a cabo por dicha enzima es la siguiente:
H2O2 + SCN- → OSCN- + H2O
Las bacterias de los géneros Streptococcus, Lactobacillus y Actinomyces son
inhibidas por el producto de oxidación -hipotiocianato- (OSCN-) de este sistema
pues inhibe a enzimas de glucólisis como hexocinasa y gliceraldehído-3-fosfatodeshidrogenasa.21,34
El sistema peroxidasa salival humano, también inactiva al sistema fosfotransferasa
con la consecuente disminución en el transporte de azúcar (ver capítulo 5:
Metabolismo bacteriano de la biopelícula dental y bioquímica de la caries dental) y
de aminoácidos. También puede causar daños a la membrana de los
microorganismos, conduciendo a la fuga de iones de K+ y a la disrupción de
gradientes electroquímicos34
Anhidrasas carbónicas
Este grupo de enzimas son una familia de isoenzimas que participan en la
homeostasis de varios tejidos y fluidos biológicos, incluyendo la saliva.12
Forman parte del sistema amortiguador ácido carbónico-bicarbonato donde
catalizan la reacción reversible de hidratación del dióxido de carbono (CO2) para
formar ácido carbónico y un protón (hidrogenión) libre. En saliva se ha identificado
que la isoenzima VI es la que participa en este sistema y dentro de la película
adquirida, donde ha sido relacionada con una función protectora contra la caries
dental.12
Sistemas amortiguadores
Un sistema amortiguador se define como una sustancia capaz de regular el valor del
pH en una solución. En la saliva se han estudiado tres sistemas amortiguadores
principalmente: el de ácido carbónico-bicarbonato, el de fosfatos y el de proteínas.
Estos tres tienen diferentes capacidades amortiguadoras y cada uno actúa
dependiendo del tipo de saliva (estimulada o no estimulada) y del pH presente.12
Sistema ácido carbónico-bicarbonato
Este sistema está conformado por el ácido carbónico y su base conjugada, el ión
bicarbonato. Se considera que es el principal amortiguador presente en saliva y que
trabaja de manera ideal en condiciones de saliva estimulada. Cuenta además con la
participación de la enzima anhidrasa carbónica VI, su valor (par ácido-base) de pK
se encuentra entre 6.1 y 6.3, lo que significa que en este rango tiene mayor
capacidad de neutralizar ácidos.12,35
Sistema fosfatos
Está conformado por una base de fosfato HPO4-2 y su ácido conjugado, el ácido
fosfórico H2PO4-. Tiene un valor de pK entre 6.8 y 7.0, y trabaja de manera ideal en
condiciones de saliva no estimulada. Es considerado un sistema inefectivo, pues
depende de la concentración de fosfatos libres presentes en la saliva. Es
independiente del flujo salival, por lo que al incrementarse la producción de saliva,
actúa en detrimento del sistema al diluirlo.12
Sistema proteínas
El sistema buffer de proteínas de la saliva ha sido poco estudiado. Se considera
inefectivo, pues depende de la presencia modificaciones presentes en los
aminoácidos o sus cadenas laterales expuestas y de las modificaciones que tengan
las mismas.11 Se sabe que trabaja principalmente cuando el pH salival se encuentra
en un valor de entre 3.4 y 5.35
Iones y otras moléculas presentes en saliva
En la saliva están presentes de manera natural, iones de sodio (Na+), cloro (Cl-),
calcio (Ca2+), potasio (K+), bicarbonato (HCO3-), magnesio (Mg2+), ácido
ortofosfórico (H2PO4-), yodo (I-) y flúor (F-).
La saliva se encuentra súper saturada de los iones Ca2+ y fosfato (PO4-), pero no
existe una precipitación espontánea de los mismos, por la acción de diferentes
proteínas como las PRPa, cistatinas e histatinas, principalmente.
También se han reportado otras moléculas presentes en saliva, como los
exosomas, (pequeñas vesículas con contenido interno), moléculas de RNA (ácido
ribonucleico) de distintos tipos, urea, amoníaco, ácido úrico, glucosa, colesterol,
ácidos grasos, triglicéridos, lípidos neutros, glicolípidos, aminoácidos y hormonas
esteroideas libres.2
ALTERACIONES EN EL FLUJO SALIVAL
La alteración de la función salival puede tener consecuencias importantes dentro del
ecosistema oral, ocasionando un aumento en la incidencia de ciertas patologías
orales como caries dental, enfermedad periodontal, gingivitis, erosión, ulceración,
mucositis, queilitis angular y candidiasis oral, entre otras.37
Esto va a influir en el deterioro de la calidad de vida de las personas afectadas,
alterando funciones normales como el habla, el gusto y la ingestión de alimentos.36 a
41
Las disfunciones salivales se pueden dividir en hipersalivación e hiposalivación
(cuadro 3-1), esta última se divide en tres distintas alteraciones: xerostomía
(alteración subjetiva del flujo salival), hiposalivación (reducción del flujo salival) y
alteraciones en la composición salival.37,39
La xerostomía y la hiposalivación son dos entidades separadas. La primera denota
la sensación subjetiva, el síntoma de la boca seca, mientras que la hiposalivación
denota el signo, una disminución del flujo salival.42 Sin embargo el término “boca
seca” se utiliza para describir ambas condiciones.43
Cuadro 3-1. Disfunciones salivales
TRASTORNOS DE LA SALIVACIÓN
Hiposalivación
Trastornos
originados
Funciones
Causas de disfunción salival
deterioradas
Objetivo
Tratamiento
inmediato
Tratamiento
farmacológico
Caries
Enfermedad
periodontal
Gingivitis
Erosiones
bucales
Ulceraciones
Mucositis
Queilitis
angular
Halitosis
Candidiasis
Xerostomía
Habla
Gusto
Masticación
Deglución
Digestión
Estado
nutricional
Deshidratación
Disfunción de glándulas salivales
Alteración cognitiva
Enfermedades que afectan la función
de las glándulas salivales
(xerostomía, síndrome de Sjögren,
sida, lupus eritematoso sistémico,
artritis reumatoide y esclerodermia)
Trastornos hormonales (diabetes no
controlada y disfunción tiroidea)
Trastornos neurológicos (Parkinson,
parálisis cerebral)
Enfermedad psicogénica (depresión)
Radioterapia
Fármacos (antidepresivos, diuréticos,
antihipertensivos, cardioprotectores,
anticancerígenos/quimioterapéuticos)
Mantener
la cavidad
oral
húmeda
Agua
Té
Solución
salina
Solución de
bicarbonato
de sodio
Saliva
artificial
Fármacos
estimulantes de la
salivación:
Pilocarpina
Cevimelina
Antimicóticos:
Enjuagues bucales
Ungüento o crema
con nistatina
Barniz de
amorfilina
Cavidad oral:
pulpitis,
amigdalitis,
estomatitis
Esófago:
cuerpo
extraño,
cáncer,
espasmos
Estómago:
úlcera
duodenal,
hernia hiatal,
náusea
Intestino:
helmintiasis
Hígado:
litiasis,
hepatitis
viral
Alteraciones o cambios en los
dientes (prótesis dentales, piezas
faltantes, etc.)
Tabaquismo
Enfermedades orofaríngeas (aftas
bucales, estomatitis, entre otras)
Estrés
Padecimientos degenerativos
neurológicos (Parkinson, parálisis
bulbar)
Intoxicaciones por mercurio, plomo
o yodo, o uremia
Síndromes (Down)
Alimentación rica en lácteos ,
verduras y bebidas frías
Erupción dental
Ingestión de ciertos alimentos,
ácidos o picantes
Causas neurológicas (neuralgias
faciales, auras epilépticas,
enfermedad de Parkinson, parálisis
de los pares craneales V, X, XI y
XII)
Tumores cerebrales
Causas endocrinas como
hipertiroidismo y
seudohiperparatiroidismo
Causas psíquicas (ansiedad)
Enfermedad de Riley-Day
Fármacos (histamina, yoduros y
anticolinesterásicos)
Reducir la
salivación
excesiva o
minimizar
los
síntomas
Limitar al
máximo el
consumo de
alimentos que
promuevan el
exceso de
salivación
Tratamiento
dental,
nutricional y
psicológico
Atropínicos
Antiespasmódicos
Neuropsicotrópicos
Anticolinérgicos
Metantelina
Propantelina
Escopolamina
Toxina botulínica
Hipersalivación Sialorrea
Descamación
de los labios
Queilitis
angular
Dermatitis en
el mentón
Fatiga
muscular al
deglutir el
exceso de
saliva
Dificultad en
la fonación
Alteraciones
en el sentido
del gusto
Pérdida de
líquidos,
electrólitos y
proteínas
Rechazo
social
La sequedad bucal (xerostomía) es una afección clínica común en los ancianos,44
la explicación fisiológica se centra en que con la edad, las glándulas salivares crecen
y los acinos disminuyen en número, y se reemplazan con tejido adiposo y
fibrótico.45
Diversos estudios funcionales indican que con la edad no hay disminución en el
flujo de saliva total en los individuos sanos que no se encuentran medicados.46,47,48
Sin embargo, puede haber una pérdida progresiva, aunque menor, en el flujo de
saliva de las glándulas submandibulares y de las glándulas salivales menores.49
La tasa de flujo estimulado es similar entre adultos mayores sanos y jóvenes,
mientras que la tasa de flujo en reposo es significativamente más baja en la
población de ancianos.50 Los cambios en la secreción de saliva pueden estar
relacionados con la disfunción de glándulas, aunque el uso de medicamentos es la
causa más frecuente de tales cambios.51
Como ya se mencionó, el desequilibrio del flujo salival se relaciona con una
alteración en el sentido del gusto, dificultad para comer, masticar y deglutir que
alteran la función masticatoria y digestiva. Lo anterior conlleva a la presencia de
halitosis, sensación de ardor en la mucosa e intolerancia a ciertos alimentos,
afectando la calidad de vida de los individuos y comprometiendo su estado
nutricional.52
La disminución de saliva predispone al desarrollo de caries dentales atípicas o
inusuales, es decir, cervicales, incisales o en cúspides, así como lesiones
radiculares.53,54 Aunado a esto, la secreción baja de saliva promueve la formación
de placa dental y acelera su maduración y metabolismo; favoreciendo la formación
de cálculo dental y el desarrollo de la enfermedad periodontal.55
Hiposalivación farmacológica y patológica
Posiblemente, uno de los efectos secundarios más comunes de los fármacos es la
boca seca. Más de 400 medicamentos de uso común inducen la hipofunción de las
glándulas salivales.56
Los mecanismos de la acción de este tipo de fármacos pueden deberse a la
interferencia del mismo con la transmisión neuronal efectora del sistema
parasimpático o a la depresión de las conexiones centrales del sistema nervioso
autónomo.51 Los fármacos antidepresivos están entre los inhibidores más fuertes de
la salivación debido a sus efectos secundarios anticolinérgicos. Los diuréticos por su
parte, afectan el movimiento del agua y electrólitos a través de la membrana celular
de las células acinares salivares.57 La quimioterapia para el tratamiento del cáncer,
también se ha asociado con trastornos en el flujo salival,58 aunque se puede
experimentar en poco tiempo, el retorno de la función salival a los niveles previos a
la quimioterapia.51,59 Los antihipertensivos y medicamentos para enfermedades
cardiacas también disminuyen el flujo salival.60
Afortunadamente, la mayorí a de los medicamentos no dañan la estructura real de
la glándula salival, por lo tanto, la xerostomía inducida por fármacos es con
frecuencia reversible.62
En cambio, la radioterapia causa hipotensión irreversible pues las glándulas son
radiosensibles.61,62 La radiación puede dañar el suministro de sangre, interferir con
la transmisión nerviosa o destruir el parénquima glandular.63,64
También se sabe que diversas afecciones pueden causar destrucción progresiva de
las glándulas salivales, como algunos trastornos sistémicos como el síndrome de
Sjögren, SIDA, lupus eritematoso sistémico, artritis reumatoide y esclerodermia, así
como trastornos hormonales, y neurológicos (Parkinson, parálisis, etc.), diabetes no
controlada, disfunción tiroidea e incluso la enfermedad psicogénica (depresión).65,66
AVANCES EN LA INVESTIGACIÓN DE LA SALIVA
El interés por estudiar la saliva como fluido biológico para el diagnóstico clínico de
diversas enfermedades que afectan a los seres humanos ha crecido
exponencialmente en los últimos años. La necesidad de avanzar en la investigación
de la saliva ha sido reconocida por diversas instituciones en EUA como el Instituto
Nacional de Investigación Dental y Craneofacial (en inglés NIDCR, National
Institute of Dental and Craniofacial Research)67 y el Instituto Nacional del Cáncer
(en inglés NCI, National Cancer Institute).67
Ambos organismos identifican a la saliva como una prometedora fuente de
biomarcadores de enfermedades locales como caries, enfermedad periodontal y
cáncer oral, pero también sistémicas como tumores distantes (cáncer de mama,
pulmón, pancreátrico), enfermedades neurológicas, trastornos metabólicos, entre
otros.68
Este impetú en utilizar a la saliva como una fuente de marcadores se debe a que
ésta tiene ventajas en comparación con los fluidos más utilizados para diagnóstico
en el laboratorio, como la sangre y la orina, ya que la obtención de saliva es más
fácil, no es invasiva y no requiere de instrucciones complicadas para su
recolección.65,67
En la actualidad se están desarrollando tecnologías para poder analizarla de
manera rápida y simple, por lo que potencialmente se pueden generar pruebas
diagnóstico, pronóstico y monitoreo que se integren a la clínica dental y médica
como parte rutinaria de la consulta.65,67,68
CONCLUSIONES
La saliva es un fluido biológico viscoso, que tiene un pH cercano a la neutralidad,
producido en su mayoría por las glándulas salivales y secretado en la cavidad oral.
Aunque más del 90% de su contenido es agua, consta de componentes orgánicos e
inorgánicos que resultan básicos para mantener las funciones reconocidas de la
saliva. Dentro de las moléculas presentes en saliva se han reportado: glicoproteínas,
fosfoproteínas, péptidos, lípidos, minerales y otros compuestos que le otorgan
propiedades físicas para participar en fenómenos de autoclisis, amortiguar las
oscilaciones de pH (buffer), lubricación, y humectación. Además de otras
propiedades bioquímicas que están asociadas a la presencia de iones, proteínas y
péptidos que participan en procesos de defensa del huésped, mineralización y
remineralización de las superficies dentales.
Es importante conocer el papel de la saliva dentro del ecosistema oral, para
entender sus interacciones con los microorganismos presentes y las modificaciones
que podrían afectar el buen funcionamiento de diferentes órganos y tejidos.
El futuro en el conocimiento de la saliva puede dar lugar a diferentes pruebas
analíticas que permitan diagnosticar, monitorear y pronosticar tanto enfermedades
orales como sistémicas.
* Los autores agradecen el apoyo del proyecto UNAM-PAPIIT #IA209217.
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INTRODUCCIÓN
Las biopelículas son estructuras microbianas fascinantes y complejas. Una
biopelícula, es un ensamblaje constituido por células microbianas que están
envueltas en una matriz compuesta de polisacáridos principalmente. Este
ensamblaje provee protección a la comunidad microbiana de la predación de otras
células, de la perturbación física y de la presencia de sustancias tóxicas como los
antibióticos.1,2
La variedad de micronichos que puede proveer una biopelícula, también promueve
una amplia diversidad de vida microbiana y potencial metabólico. En la actualidad
se reconoce que estas estructuras constituyen la forma de crecimiento predominante
en muchas especies bacterianas.3 Es interesante saber que las biopelículas pueden
estar presentes en prácticamente cualquier sitio en la naturaleza, pueden ser
observadas tanto en corrientes de agua de ríos, lagos, y océanos, así como en tejidos
del cuerpo humano, como los dientes y otras superficies del organismo.4
La presencia de las biopelículas en la naturaleza, afecta de muchas maneras la vida
de los seres humanos. Se sabe que pueden afectar la calidad y la producción de las
cosechas y también pueden causar biofouling o acumulación microbiana en tuberías,
así como corrosión en las mismas. Las biopelículas pueden causar de manera directa
o indirecta el deterioro de materiales metálicos o aleaciones metálicas, este
fenómeno se conoce como corrosión inducida por microorganismos o MIC (por sus
siglas en inglés, microbially influenced corrosion). Este tipo de corrosión inducida
por microorganismos afecta a diversas industrias, desde fábricas de alimentos hasta
plantas de producción de medicamentos. El impacto económico del daño que
pueden hacer las biopelículas que se forman en las tuberías de equipos y en los
materiales utilizados en diversas industrias se calcula en millones, ya que el equipo
afectado debe ser reemplazado.5
También se sabe que las biopelículas tienen el potencial de colonizar superficies
no naturales que pueden estar presentes en los seres humanos, como válvulas
cardiacas, prótesis ortopédicas e implantes dentales, entre muchos otros.6
Su presencia puede causar infecciones crónicas en los pacientes que utilizan
alguno de estos aditamentos. El daño ocasionado va desde la pérdida de los mismos,
reacciones sistémicas como fiebre y embolias y en situaciones extremas, la muerte
del paciente infectado (véase capítulo, Biopelículas orales en dispositivos
biomédicos y biomateriales).
PROPIEDADES GENERALES DE LAS BIOPELÍCULAS
Las biopelículas son estructuras heterogéneas que contienen microcolonias de
bacterias encapsuladas en una matriz de sustancia polimérica extracelular o EPS
(por sus siglas en inglés, extracellular polymeric substance). Las microcolonias de
las biopelículas están separadas unas de otras por espacios intersticiales o canales de
agua, los cuales son capaces de trasportar nutrientes y desechos. La EPS de las
biopelículas contiene entre el 50 al 90% del carbono orgánico total de la estructura y
es el componente principal de éstas. Esta matriz de polimérica, puede variar en sus
propiedades químicas y físicas, pero está compuesta principalmente por
polisacáridos.7,8
La unidad estructural básica de las biopelículas son las microcolonias (figura 4-1,
a y b).
Figura 4-1a. Estructura de una biopelícula. Esta imagen representa la estructura básica de una biopelícula, que
está compuesta por agrupaciones de bacterias que forman microcolonias y que están adheridas a una superficie.
Las biopelículas siempre están en un medio acuoso y gracias a la matriz de sustancia polimérica extracelular que
las envuelve, se forman canales de agua a través de los cuales se transportan nutrientes y se liberan desechos de
los microorganismos que viven en las microcolonias. Reproducida con autorización de MSU, Center for Biofilm
Engineering, P. Dirckx.
Figura 4-1b. Dinámica de las biopelículas. Una biopelícula madura, es capaz de moverse a través de la
superficie colonizada en forma de oleaje. La matriz polimérica que rodea a los agregados bacterianos, puede
desprenderse de forma que las microcolonias pueden “rodar por la superficie”. Reproducida con autorización de
MSU, Center for Biofilm Engineering, P. Dirckx.
La proximidad de las células microbianas dentro de la microcolonia (o entre las
microcolonias) provee del medio ambiente ideal para la formación de gradientes de
nutrición, intercambio genético y un interesante mecanismo de comunicación
bacteriana llamado Quorum sensing.
Como se mencionó anteriormente, las biopelículas son un sitio ideal para que
ocurra el intercambio de información genética entre las células bacterianas. Uno de
los principales mecanismos de intercambio genético es el proceso de conjugación,
que es el mecanismo mediante el cual se transfiere información genética por
contacto físico (sobre todo plásmidos).9 Estos procesos ocurren en mucho mayor
frecuencia entre las células cuando están en estado de biopelícula, que cuando están
en estado plantónico.10 También se ha sugerido, que las cepas bacterianas de
relevancia médica que contienen plásmidos de conjugación, tienen la capacidad de
desarrollar con mayor facilidad la estructura de biopelícula.11
Por otra parte, uno de los mecanismos más interesantes que ocurren dentro de las
biopelículas es el Quorum sensing o mecanismo de comunicación entre las células
bacterianas. Éste involucra la producción y detección de moléculas de señalización
que se difunden entre la biopelícula y también comprende la regulación de la
expresión de genes que median la comunicación intercelular, la cual es dependiente
de la densidad celular. Adicionalmente, participa en los procesos de adhesión y
desprendimiento celular de las biopelículas.12
Hoy en día es reconocido que existen poblaciones de bacterias tanto Gram
positivas como Gram negativas, que cooperan y se comunican para realizar diversos
comportamientos “sociales”, incluyendo la formación de biopelículas.13
Cuando hay pocas células, las moléculas de señalización se producen en niveles
bajos; sin embargo, al aumentar la densidad celular se produce una autoinducción
para incrementar la concentración de estas moléculas. Una vez que los compuestos
de señalización alcanzan un umbral tope (debido a la densidad celular), la expresión
génica de estas moléculas se activa.14
Los sistemas de Quorum sensing pueden dar a las biopelículas el potencial de
influir en la estructura de la comunidad, facilitando el crecimiento de especies
benéficas (para la biopelícula) y reduciendo la presencia de especies que podrían
competir por el espacio de otras. También el Quorum sensing, puede regular la
expresión de un panel de genes que permite a las bacterias adaptarse a las
condiciones de un medio ambiente modificado por la alta densidad de la población
bacteriana.6
Otra propiedad muy importante de las biopelículas bien establecidas, es que las
células que se encuentran en esta estructura se vuelven altamente resistentes a los
antibióticos y a los mecanismos de defensa del huésped, ya que los
microorganismos dentro de una biopelícula están protegidos dentro de la matriz de
exopolisacáridos, causando que los anticuerpos, las células del sistema inmune y los
antimicrobianos, no tengan acceso a ellos.15 Adicionalmente, los microorganismos
dentro de una biopelícula se encuentran en un estado metabólico disminuido, es
decir su metabolismo está en un nivel muy bajo y casi no se reproducen, por lo que
no hay tanta demanda de nutrientes y los antibióticos no funcionan de manera
adecuada.16
Formación de las biopelículas
La colonización secuencial y la formación de las biopelículas son procesos
altamente organizados. La adhesión a una superficie (natural o artificial) es el
primer paso esencial para el desarrollo de una biopelícula. Un ejemplo de la
secuencia de formación de una biopelícula, está representado en la figura 4-2, la
cual muestra las tres fases relacionadas en la formación de una biopelícula dental.
Figura 4-2. Representación de la secuencia de formación de una biopelícula dental. La primera fase llamada de
adhesión, es cuando las bacterias llegan a la superficie y se adhieren a ella de manera irreversible por medio de
la unión de adhesinas bacterianas con receptores generalmente proteicos presentes en la superficie. La segunda
etapa comprende el proceso de colonización y crecimiento, en esta fase las bacterias inician la producción de la
matriz de sustancia polimérica extracelular lo que permite la formación de las microcolonias, el crecimiento de
la población microbiana se da gracias a un proceso de coagregación específica. La tercera etapa comprende la
maduración de la biopelícula, en esta fase las interacciones metabólicas dentro de las microcolonias son
evidentes y también están presentes procesos físico-químicos complejos como el “Quorum sensing”. Diseño de
la imagen: Thania Almaguer Flores.
La primera es fase es la de adhesión de los microorganismos en estado plantónico
a la superficie. Esta fase es reversible y está controlada por diversas variables físicoquímicas que determinan la interacción entre la superficie de las bacterias y la
superficie acondicionada. Los mecanismos de adhesión bacteriana se pueden dividir
en dos eventos:
El primer evento, comprende las interacciones físico-químicas que incluyen las
fuerzas de van der Waals y las fuerzas eléctricas de doble capa, las cuales son la
base de la teoría de adhesión celular “DLVO” (que debe su nombre a las iniciales de
sus autores Derjaguin y Verwey).17,18 El resultado de estas interacciones es una
fuerza de atracción entre superficies con carga similar y una fuerza de repulsión
para superficies con carga opuesta.19 En primer lugar, el microorganismo debe de
acercarse a la superficie a una distancia aproximada de 1 nm, la adhesión real
entonces dependerá de la suma neta entre las fuerzas de atracción y repulsión
generadas entre las dos superficies.20
El segundo evento, comprende interacciones moleculares y celulares, esto implica
la adhesión firme del microorganismo a la superficie mediante adhesinas
bacterianas, las cuales son polisacáridos y proteínas localizadas en la superficie de
la célula bacteriana.21,22 Esta adhesión dependerá de la película condicionante
formada sobre la superficie cuando es expuesta al medio líquido del ambiente. Un
excelente ejemplo de esto, es la “película adquirida” que se forma en la superficie
del esmalte de los dientes cuando éstos entran en contacto con la saliva. Esta
película condicionante está formada por proteínas presentes en la saliva que tienen
afinidad específica por la hidroxiapatita del esmalte. La afinidad específica de las
proteínas a las superficies es la razón del tropismo y la notable selectividad que
muestran las bacterias para colonizar diferentes superficies y tejidos en la cavidad
oral de manera tan específica.23
La segunda fase de la formación de una biopelícula comienza una vez que las
bacterias están firmemente unidas a la superficie y empiezan a producir la matriz
polimérica extracelular (EPS), la cual dará la arquitectura heterogénea y particular
de las biopelículas. Esta fase también llamada de colonización y crecimiento se
caracteriza por la agregación y coagregación de otras células bacterianas a las ya
adheridas.
La tercera fase comprende la maduración de la biopelícula y el establecimiento de
la morfología particular de las microcolonias, la unidad básica y estructural de todas
las biopelículas.2
La formación de las biopelículas está influenciada principalmente por tres
factores; en primer lugar, las características físico-químicas del sustrato o la
superficie donde se va a formar la biopelícula. En segundo lugar, influyen las
características del medio acuoso que estará en contacto con la biopelícula y en tercer
lugar, las características mismas de las bacterias que formarán esta estructura. La
interacción entre la superficie del sustrato y la superficie de las bacterias, está
mediada por un complejo sistema de interacciones físicas y químicas, las que a su
vez son afectadas por las propiedades físicas y químicas del medio ambiente en el
que se encuentran expuestas.24
Impacto de las biopelículas en la salud humana
En lo que respecta a infecciones que afectan la salud humana es posible
categorizarlas en infecciones agudas, crónicas, de aparición retardada y las
ocasionadas por biopelículas. Cada uno de estos tipos de infección se define con
base en las características particulares respecto a su tiempo de evolución, fuente de
infección, tipo de microorganismo relacionado y tratamiento.25
De acuerdo con la CDC (por sus siglas en inglés, Centers for Disease Control and
Prevention), las biopelículas pueden afectar de manera importante la salud de los
seres humanos, produciendo infecciones en diversos sitios del organismo. En la
cavidad oral pueden causar periodontitis, caries y también están involucradas en
patologías como la osteomielitis, otitis media, endocarditis bacteriana, así como
infecciones relacionadas al uso de aditamentos biomédicos, entre otras.3 Ya desde el
año de 1996 se estimó que las infecciones nosocomiales relacionadas con las
biopelículas fueron la quinta causa de muerte en los EUA, perjudicando a más de
dos millones de pacientes al año.26 Una de las explicaciones a este tipo de
afectaciones es la dificultad de erradicar las biopelículas con los tratamientos
convencionales de antibióticos, se ha reportado que las bacterias que forman las
biopelículas, pueden ser hasta mil veces más resistentes al estrés antimicrobiano que
sus contrapartes bacterianas que se encuentran en estado libre o plantónico.15
Por otra parte, mientras que el potencial patogénico de las biopelículas es un
hecho evidente, recientemente se ha reportado que la presencia de biopelículas
“probióticas” en ciertas zonas del organismo, podría fortalecer al sistema inmune,
favoreciendo ciertos mecanismos anti-inflamatorios específicos.27 Este efecto
protector de las biopelículas de Lactobaillus presentes en el intestino o en las
superficies vaginales, recién empieza a estudiarse, pero parece que será una de las
propiedades de las biopelículas que será estudiada con más profundidad, en un
futuro cercano.
BIOPELÍCULAS ORALES
La cavidad oral de un adulto presenta un área aproximada de 215 cm2 con diversas
superficies que pueden ser colonizadas por microorganismos.28 Los primeros
estudios que describieron la colonización bacteriana en la cavidad oral fueron los
pioneros en proveer evidencia científica, de la marcada selectividad que tienen los
microorganismos por diferentes tejidos y superficies.29 Estos tejidos, ya sea duros
como los dientes o blandos como la mucosa yugal, son bañados constantemente por
un fluido muy importante en la cavidad oral, que es la saliva.
La complejidad de la composición de las biopelículas que pueden formarse en la
cavidad oral es debida, en parte, a la gran diversidad de microorganismos capaces
de colonizarla.
Hoy en día se sabe que el microbioma oral humano comprende un poco más de
700 especies bacterianas, de las cuales 200 de ellas representan la población
dominante.30,31
La Base de datos del Microbioma Oral Humano, llamada HOMD (por sus siglas
en inglés, Human Oral Microbiome Database), fue abierta al público en el 2010. El
objetivo de esta base de datos es proveer toda la información fenotípica,
filogenética, clínica y bibliográfica disponible de las cerca de 700 especies
procaróticas que se han identificado colonizando la cavidad oral.
De estas 700 especies, alrededor de 54% tiene asignado un nombre oficial y son
cultivables, el 14% de ellas no tiene nombre oficial, pero actualmente ya han podido
ser cultivadas y el 32% son conocidas sólo como filotipos no-cultivables
(www.homd.org).
La importancia de la presencia de las biopelículas en el ecosistema oral, reside su
papel para mantener el equilibrio de la salud oral (homeostásis). Ya que la presencia
de enfermedades como la gingivitis y la periodontitis, son la manifestación
patológica de la respuesta del huésped en contra del reto microbiano de las
biopelículas que colonizan la superficie dental y el espacio subgingival (o
disbiosis).32
Placa dentobacteriana, una biopelícula
Una de las biopelículas más importantes y complejas presentes en la cavidad oral es
la placa dentobacteriana. La formación y la composición de esta biopelícula es
altamente orquestada, y es bien sabido que las asociaciones de las bacterias que
componen esta biopelícula dental no son hechas al azar.13,33
La superficie dental provee un sustrato estable para la colonización bacteriana en
la cavidad bucal. En contraste, las agregaciones bacterianas presentes en la mucosa
masticatoria, mucosa de carrillos, piso de la boca y paladar duro, son en general
limitadas, debido al recambio y descamación de las células epiteliales que los
conforman.34
La representación de la formación y composición de la biopelícula dental está
ejemplificada en la figura 4-3, donde se observa la colonización secuencial de
algunas de las especies bacterianas que la conforman.
Figura 4-3. Diagrama representivo la composición de la placa dentobacteriana. En esta imagen se pueden
observar las proteínas de la película adquirida de la saliva, que permiten la colonización bacteriana a través de
las adhesinas específicas de bacterias de los géneros Actinomyces y Streptococcus (Adhesión). Una vez que
estos primeros colonizadores están bien adheridos a la superficie, se iniciará una colonización secuencial de
diversos tipos de bacterias que también formarán parte de esta biopelícula (Coagregación). Diseño de la imagen:
Thania Almaguer Flores.
Al inicio de la década de 1990 se dio un avance significativo en el conocimiento
de la composición y organización de la biopelícula dental, a partir de los estudios
realizados por Socransky y cols. Este investigador considerado por algunos el
“padre de la microbiología periodontal moderna”, desarrolló una técnica molecular
llamada de “checkerboard” para hibridaciones de DNA-DNA, la cual permite la
identificación simultánea de múltiples especies bacterianas en un gran número de
muestras con mezclas complejas de microorganismos, como la biopelícula dental.35
A través de esta técnica y analizando más de 13,000 muestras de placa
dentobacteriana subgingival, pudo determinar que existen asociaciones específicas
entre las bacterias presentes en las biopelículas dentales, las cuales denominó
complejos bacterianos.36,37
El diagrama de los complejos bacterianos subgingivales descritos por Socransky et
al., representa tanto la secuencia de colonización, como la composición de la placa
dentobacteriana subgingival o biopelícula subgingival (figura 4-4). A continuación
se mencionan los nombres de las especies pertenecientes a los cinco complejos
bacterianos presentes en la biopelícula subgingival, a los que con fines prácticos les
fueron asignados colores los cuales podrán ser observados en el Anexo de figuras.
Figura 4-4. Diagrama de los complejos bacterianos de la placa dentobacteriana subgingival. Esta imagen
representa la secuencia de colonización, la composición y las asociaciones específicas de las bacterias que
ocurren dentro de la biopelícula dental.37 Los colores de los complejos podrán ser observados en el Anexo de
figuras de este libro.
Complejo amarillo: lo forman especies del género Streptococcus como
Streptococcus sanguinis, Streptococcus mitis, Streptococcus oralis, Streptococcus
gordonii y Streptococcus intermedius.
Complejo verde: se encuentran presentes especies como Capnocytophaga
gingivalis,
Capnocytophaga
ochracea,
Capnocytophaga
sputigena,
Campylobacter
concisus,
Eikenella
corrodens
y
Aggregatibacter
actinomycetemcomitans (antes llamada, Actinobacillus actinomycetemcomitans)
serotipo a (A.a.a).
Complejo morado: formado por especies como Veillonella parvula y Actinomyces
odontolyticus.
Complejo naranja: considerado el complejo que comprende colonizadores
llamados puente o secundarios como Fusobacterium sp. y subespecies,
Parvimonas micra (antes llamada, Peptostreptococcus micros) Prevotella
nigrescens, Prevotella intermedia, Campylobacter rectus, Campylobacter
gracilis, Campylobacter showae, Eubacterium nodatum y Streptococcus
constellatus.
Complejo rojo: que comprende a los llamados periodontopatógenos como
Tannerella forsythia (antes llamada Bacteroides forsythus), Porphyromonas
gingivalis y Treponema denticola.
Existen otras especies no agrupadas como; Aggregatibacter actinomycetemcomitans
serotipo b (A.a.b). Selenomonas noxia y Actinomyces viscosus que no fueron
asociadas a ninguno de los complejos antes mencionados.
Las bacterias que conforman cada complejo se encuentran fuertemente asociadas
entre sí. Como se puede observar en la figura 4-4, los complejos amarillo, verde y
morado se encuentran más fuertemente relacionados entre sí y éstos a su vez
asociados al complejo naranja pero no con los miembros del complejo rojo.
Este mismo diagrama, también ejemplifica la secuencia de colonización de la
biopelícula subgingival (de izquierda a derecha). De tal manera que dentro de los
complejos amarillo y azul, se encuentran las especies pioneras de la superficie
dental o llamadas también colonizadores primarios. Los complejos morado, verde y
naranja están formados por especies llamadas colonizadores puente o secundarios, y
finalmente el complejo rojo, formado por especies llamadas colonizadores tardíos y
que son patógenos periodontales reconocidos.
Composición de las biopelículas en diversos sitios de la
cavidad oral
Como se mencionó anteriormente, la cavidad oral es un ecosistema complejo, con
diversas superficies de tejidos blandos y duros que permiten la colonización de una
gran cantidad de microorganismos. A esta diversidad de tejidos, se debe agregar el
hecho de que en la cavidad oral pueden estar presentes una gran cantidad materiales
que son utilizados como parte de la rehabilitación oral de los pacientes como
polímeros, cerámicos y metales. Las características propias de las biopelículas que
se forman sobre estas superficies dependen, en gran medida, de las características de
la propia superficie, así como del fluido que las humecte. En la cavidad oral, el
principal fluido presente es la saliva, seguido por la presencia del fluido crevicular.
Diferencias entre la biopelícula subgingival y supragingival
La placa dentobacteriana supragingival o biopelícula supragingival se constituye de
manera continua con la biopelícula subgingival sobre la misma superficie dental.
Ambas “placas dentobacterianas” o biopelículas están delimitadas por una misma
superficie que es la superficie del diente, pero clínicamente se diferencian de
acuerdo a su posición en el margen gingival. La placa supragingival está expuesta a
la saliva, mientras que la placa subgingival está delimitada por el epitelio del surco
gingival y se encuentra más expuesta al fluido crevicular.
En un estudio fueron analizadas un total de 1,179 muestras de placa supragingival
y el mismo número de muestras de placa subgingival, tomadas de pacientes
periodontalmente sanos, como de pacientes con periodontitis, con el objetivo de
observar las diferencias en la composición entre ambas placas dentales. Los
resultados de este estudio mostraron que las cuentas bacterianas siempre fueron
mayores en las muestras de placa supragingival, independientemente del estado de
salud periodontal. Pero la diferencia real en la composición de las muestras fue más
evidente dependiendo del grupo de estudio, más que del sitio de la toma de la
muestra. Es decir, las muestras de los sujetos con periodontitis mostraron mayores
proporciones de las especies que forman los complejos naranja y rojo,
independientemente si la muestra era supra o subgingival, en comparación con las
muestras supra y subgingivales de los pacientes sanos. Otro hallazgo interesante fue
el hecho de que las especies de Actinomyces fueron encontradas en mayor
proporción en todas las muestras de todos los sujetos de estudio, ya fueran supra o
subgingivales.38
Composición de las biopelículas en diferentes superficies de
tejidos blandos
Existe un estudio que se considera representativo de la composición de la
microbiota presente en diversos sitios de la cavidad oral. Las muestras evaluadas en
este estudio fueron tomadas de la saliva, placa supra y subgingival, así como de
ocho diferentes superficies de tejidos blandos, incluyendo dorso de la lengua,
porciones laterales de la lengua, superficie ventral de la lengua, piso de la boca,
paladar duro, superficie vestibular labial, encía insertada y superficie bucal.39 Este
estudio reveló que especies como S. mitis y S. oralis estuvieron presentes en la
saliva y en todas las superficies de los tejidos blandos, en cantidades
significativamente mayores que en las biopelículas tanto supra como subgingivales.
Mientras que Prevotella melaninogenica, estuvo presente en grandes proporciones
en las superficies laterales y dorsales de la lengua, en el paladar duro y en la saliva,
pero no así en todos los demás sitios muestreados.
Asimismo, en este estudio se realizó un análisis de conglomerados o “clústers”. El
análisis reveló que la microbiota presente en la saliva y en las superficies laterales y
dorsales de la lengua era muy similar y conformaba un mismo clúster. De igual
manera, la microbiota de todas las demás superficies de los tejidos blandos eran
muy similares y conformaban un segundo clúster. A su vez, la microbiota presente
en la placa supra y subgingival conformaba el tercer clúster. Sin embargo, la
microbiota presente en los sitios del primer y segundo clúster era más parecida entre
sí que con la microbiota del tercer clúster.39
Los resultados de este análisis enfatizan la importancia de la superficie en la
formación de las biopelículas presentes en la cavidad oral, ya que superficies
estrechamente relacionadas como la superficie dorsal de la lengua y el paladar duro
que de manera constante están en contacto, presentaron diferencias importantes
tanto en la cantidad de microorganismos como en la proporción de ciertas especies
presentes.
ENFERMEDAD PERIODONTAL Y BIOPELÍCULAS
DENTALES
La enfermedad periodontal comprende un grupo de enfermedades con diferentes
manifestaciones clínicas. Estas enfermedades son principalmente de naturaleza
infecciosa y causadas por grupos específicos de microorganismos que colonizan la
superficie dental y el espacio subgingival. La enfermedad periodontal, se caracteriza
por la pérdida progresiva de los tejidos de soporte del diente (encía, ligamento
periodontal, cemento radicular y hueso alveolar).40
A la fecha, se reconoce que las infecciones periodontales son de origen endógeno
y que ciertas especies bacterianas consideradas patógenos periodontales se
encuentran también colonizando la biopelícula subgingival de sujetos sanos.41,42
Sin embargo, el grado de patogenicidad de esta biopelícula dental se ve
influenciado por el medio ambiente local,43 factores de virulencia de ciertos
microorganismos44 y la cantidad e identidad de las bacterias presentes; ya que se
estima que en un surco subgingival sano las cuentas bacterianas son de 103,
mientras que en un surco enfermo puede haber cuentas mayores o iguales a 108.45
La enfermedad periodontal se ha clasificado a lo largo del tiempo de diversas
maneras. En la actualidad, en la práctica clínica se sigue utilizando la clasificación
propuesta en 1999 en el International Workshop for a Classification of Periodontal
Diseases and Conditions de la AAP (por sus siglas en inglés, American Academy of
Periodontology) y que fue reportada por Armitage, ese mismo año.40 Los dos
cuadros patológicos principales que la caracterizan son la gingivitis y la
periodontitis (figura 4-5).
Figura 4-5. Imágenes representativas de la gingivitis y periodontitis causadas por la presencia de la biopelícula
dental.
La gingivitis es el resultado de la acumulación de microorganismos y sus
productos, ante los cuales se inicia una respuesta inflamatoria sustancial que puede
persistir durante años sin destrucción del ligamento periodontal o evidencia de
pérdida ósea. En muchos casos, la gingivitis puede progresar a periodontitis si el
proceso inflamatorio persiste.46
Por otro lado, la periodontitis se caracteriza por la destrucción tisular y pérdida
ósea en grados variables, dependiendo del progreso de la enfermedad. Por su grado
de severidad se puede clasificar como leve, moderada o severa, mientras que
dependiendo del número de sitios afectados (extensión) se clasifica como
generalizada o localizada.47
Etiología de las enfermedades periodontales
La búsqueda de los agentes causantes de la destrucción de los tejidos periodontales,
tiene sus inicios entre 1880 y 1920, aproximadamente. Con la ayuda de las técnicas
disponibles en ese tiempo, los investigadores sugirieron como posibles agentes
etiológicos, cuatro grupos de microorganismos que fueron llamados en aquel
entonces: amebas, espiroquetas, fusiformes y estreptococos.48 Sin embargo, el
estudio de las bacterias que colonizan la cavidad bucal y el papel que desempeñan
en el desarrollo de las infecciones orales se vio interrumpido, y para mediados de
los años 1930, prácticamente ningún investigador dirigió su atención a este
campo.49
Posteriormente, una etapa significativa y de grandes aportes en la búsqueda de los
agentes etiológicos de la enfermedad periodontal fue en las décadas de los 60 y 70
del siglo pasado. Cuando los estudios hechos por Jordan y Keyes con animales
experimentales, demostraron que la enfermedad periodontal podía ser transmitida a
otros animales sanos y que un microorganismo ahora conocido como A. viscosus era
capaz de causar la destrucción de los tejidos periodontales de animales sanos.50,51
Por esa misma época, los estudios de la gingivitis experimental en humanos
demostraron que la gingivitis podía ser inducida por la acumulación intencional de
placa dentobacteriana y que conforme ésta madura, los signos clínicos de la
gingivitis se acentúan. Por el contrario, cuando la placa dentobacteriana era
removida de la superficie dental, los signos de la gingivitis disminuían o
desaparecían.52,53
Estudios pioneros como los de Gibbons,54 Socransky56,57 y Newman,58,59 fueron
los que demostraron de forma contundente el papel de los agentes bacterianos
específicos causantes de las enfermedades periodontales.
Más adelante, utilizando técnicas de microbiología tradicional se realizaron
excelentes trabajos como los de Moore y Moore, quienes analizaron muestras de
placa dentobacteriana subgingival en sujetos con diferentes grados de enfermedad
periodontal, y en sujetos periodontalmente sanos. Sus resultados mostraron una
variación en la microbiota subgingival de acuerdo con los diferentes estadios
periodontales de salud y enfermedad. Las especies compatibles con salud incluían
miembros de los géneros Actinomyces, Streptococcus y Veillonella, mientras que
especies de los géneros Eubacterium, Campylobacter, Fusobacterium,
Porphyromonas, Prevotella, Tannerella (en ese tiempo clasificada dentro del género
Bacteroides) y Treponema fueron detectadas en mayores proporciones en sitios con
enfermedad.60,61
La etapa actual en la investigación de la etiología microbiana de la enfermedad
periodontal, tuvo sus inicios con las investigaciones realizadas por Socransky et al.,
a finales del siglo pasado. Cuando utilizando su técnica de “checkerboard” pudo
analizar miles de muestras de biopelículas dentales de sujetos con diferentes tipos
de enfermedad periodontal y describir lo que hoy se conoce como complejos
bacterianos de la placa subgingival. Sus estudios, junto con los de otros
investigadores del campo, dejaron claro que existe una relación real entre la
presencia de algún tipo de enfermedad periodontal, con el aumento en la proporción
de las especies bacterianas patógenas como P. gingivalis, T. forsythia y T. denticola,
y a su vez con la disminución en la proporción de ciertas especies relacionadas a
estados de salud periodontal como especies de Actinomyces y Streptococcus. Lo
cual se refleja en una alteración de la ecología microbiana oral (figura 4-6).
Figura 4-6. Pirámide ecológica de los complejos bacterianos de la biopelícula dental. Este diagrama ejemplifica
las asociaciones específicas entre las bacterias de los complejos y las proporciones de cada uno de ellos en
estado de equilibrio u homeostasis (izquierda). Por otra parte, cuando hay un desbalance de la microbiota, el
equilibrio de la pirámide se pierde, y se presenta la enfermedad periodontal.25 Los colores de los complejos
dentro de las pirámides ecológicas, podrán ser observados en el Anexo de figuras de este libro.
El conocimiento generado con la ayuda de “nuevas” herramientas de investigación
como la bioinformática,62 la genómica,63 la proteómica64 y otras “ómicas”, nos ha
permitido entender con mayor claridad, cómo está organizado este sistema complejo
que es el microbioma oral y su interacción con los estados de salud y enfermedad.65
Recientemente, un estudio describió por primera vez, imágenes de lo que llamaron
la “biogeografía” de la placa supragingival.66 Para realizar este estudio, los
investigadores utilizaron la información proporcionada por las bases de datos del
Microbioma Oral Humano (HOMD) y del Proyecto del Microbrobioma Humano
(HMP, por sus siglas en inglés, Human Microbiome Project),67 junto con una
técnica de hibridación in situ fluorescente llamada FISH (por sus siglas en inglés,
fluorescence in situ Hybridization). Con la ayuda de estas técnicas, este estudio
presenta imágenes extraordinarias de las asociaciones bacterianas multigenéricas
que existen en la biopelícula supragingival.66
CONCLUSIONES
La relación entre el genoma-ambiente-fenotipo de todos los componentes presentes
en el ecosistema oral, tiene una gran relevancia en el ámbito clínico, ya que está
directamente relacionado con la presencia de enfermedades como la gingivitis, la
periodontitis y la caries.
La experiencia clínica en el tratamiento de estas enfermedades indica que para
poder resolver de manera adecuada alguno de estos procesos infecciosos, primero
deben ser removidas físicamente las biopelículas formadas sobre las superficies
dentales y/o radiculares, ya que cuando la biopelícula se establece en una superficie,
las células microbianas que la conforman, se vuelven resistentes a los antibióticos y
a las defensas del mismo huésped, por lo que el tratamiento convencional con
antibióticos y antisépticos resulta no ser tan efectivo.
Es por esto que en un medio ambiente tan complejo como el ecosistema oral,
resulta importante entender los mecanismos de adhesión inicial de los
microorganismos y la formación de las biopelículas, para poder implementar
estrategias de control y prevención de su formación, aumentando así la salud oral y
la calidad de vida de los seres humanos.
* La autora agradece el apoyo del proyecto UNAM-PAPIIT #IN220416.
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INTRODUCCIÓN
Las bacterias presentes en la biopelícula dental utilizan azúcares para obtener
energía principalmente mediante la ruta metabólica conocida como glucólisis.1
Una vez que se generan los productos de dicha ruta, se puede terminar el proceso
de fermentación donde se da la síntesis de compuestos como ácidos orgánicos, los
cuales deben ser expulsados al exterior de la célula bacteriana con el objetivo de no
comprometer su supervivencia.1
Este fenómeno puede representar un problema cuando se sintetizan una gran
cantidad de ácidos, pues entran en contacto con las superficies minerales del diente
y reaccionan con la hidroxiapatita, produciendo su disolución (figura 5-1).1,2
Figura 5-1. Esquema general del proceso de desmineralización. Se muestra la reacción que tiene lugar al entrar
en contacto los iones de hidrógeno con la hidroxiapatita, así como el pH crítico de la placa dentobacteriana
donde ocurre este proceso.
Si se sobrepasa la capacidad y protección contra dicho daño, se conduce al
establecimiento de la caries dental, que desde una perspectiva bioquímica, es una
enfermedad producida por la pérdida del balance en el metabolismo de la
biopelícula.2,3
TRANSPORTE DE AZÚCARES
Las bacterias orales tienen presente en su superficie dos sistemas transportadores de
azúcares: el sistema fosfotransferasa dependiente de fosfoenolpiruvato (PEP-PTS) y
el sistema de transporte de unión a proteína (BPTS) (figura 5-2). 2,13
Figura 5-2. Sistemas transportadores de las bacterias orales y pasos de la glucólisis.
El PEP-PTS tiene un dominio específico de azúcar y un dominio de fosforilación no específico de azúcar. Cuando los azúcares son transportados, inmediatamente
son fosforilados transfiriendo un grupo fosfato a partir de fosfoenolpiruvato, el cual
es un compuesto de alta energía que proviene de glucólisis.2,4
Por su parte, el BPTS es un transportador que para llevar a cabo su función
requiere de energía proveniente del ATP y los azúcares transportados por este
sistema deben ser fosforilados al interior de la bacteria.1,2,4,5
ETAPAS DE GLUCÓLISIS
Las primeras cinco reacciones de glucólisis desde la fosforilación de la glucosa
corresponden a lo que se conoce como fase de inversión, para posteriormente dar
lugar a la fase de generación de energía donde se sintetizan moléculas de ATP
(figura 5-2). 2,4
Fase de inversión
• Una vez que la glucosa es importada y fosforilada queda de manera irreversible
como glucosa-6-fosfato.
• Esta glucosa-6-fosfato es isomerizada de la forma aldohexosa a la forma
cetohexosa: fructosa-6-fosfato, con el objetivo de dejar libre al carbono 1 de la
molécula para ser fosforilado. Esta es una reacción reversible catalizada por la
enzima glucosa-fosfato-isomerasa.
• La fructosa-6-fosfato sufre una segunda fosforilación en el grupo hidroxilo unido
al carbono 1, para quedar como fructosa-1,6-bisfofato, en una reacción
irreversible llevada a cabo por la enzima fosfofructocinasa. Este grupo fosfato
transferido proviene del ATP, el cual queda como ADP al final de la reacción.
• Este segundo fosfato “cargado” desestabiliza la molécula al traer dos grupos con
carga negativa en cercana proximidad y esto servirá para que en la siguiente
reacción la enzima aldolasa escinda de manera reversible a la fructosa-1,6bifosfato, en dos moléculas de tres carbonos cada una, unidas a un grupo fosfato:
el gliceraldehído-3-fosfato (G3P) y la dihidroxiacetona fosfato (DHAP).
• El G3P es un intermediario de glucólisis mientras que la DHAP no lo es, por lo
que después de su producción, la DHAP es isomerizada para formar otro G3P;
esto con el objetivo de formar otra molécula más de G3P y así puedan continuar a
través de la ruta. Esta reacción es reversible y es catalizada por la enzima
triosafosfato isomerasa. A partir de este paso, todas las reacciones subsecuentes
corresponden a la fase de generación de energía.
Fase de generación de energía
• El grupo aldehído del G3P es oxidado a su correspondiente grupo carboxilo en una
reacción reversible catalizada por la enzima gliceraldehído-3-fosfato
deshidrogenasa, con la concomitante reducción de NAD+ a NADH; esta enzima
toma fosfato inorgánico Pi (H3PO4) para que se lleve a cabo la transferencia del
hidruro (H-) del grupo aldehído al NAD-, por lo que la reacción no requiere del
gasto de ATP para dar como producto glicerato-1,3-bifosfato (o también
denominado 1,3-bifosfoglicerato).
• El siguiente paso es la desfosorilación del 1,3-bifosfoglicerato por medio de una
reacción reversible llevada a cabo por la enzima fosfoglicerato cinasa la cual
transfiere el grupo fosfato, unido al carboxilo, a una molécula de ADP, generando
ATP y glicerato-3-fosfato. Como las reacciones se cuentan al doble en esta fase,
en realidad se obtienen 2 moléculas de ATP.
• Este nuevo intermediario (glicerato-3-fosfato) es isomerizado a 2-fosfoglicerato en
una reacción reversible catalizada por la enzima fosfoglicerato mutasa. El
objetivo de esta reacción es tener una molécula que pueda ser blanco de una
reacción de deshidratación, por lo que la siguiente reacción es eliminar una
molécula de agua del 2-fosfoglicerato para formar fosfoenolpiruvato, más una
molécula de agua liberada por medio de una reacción reversible catalizada por la
enzima enolasa.
• La formación de fosfoenolpiruvato facilita (bioenergéticamente) la síntesis de ATP
durante el último paso de glucólisis ya que esta molécula es desfosforilada en una
reacción irreversible catalizada por la enzima piruvato cinasa, la cual transfiere el
grupo fosfato del fosfoenolpiruvato a una molécula de ADP, para dar piruvato y
ATP (2, tomando en cuenta que es una reacción al doble).
Estas reacciones mencionadas en la fase de ganancia donde se sintetizó ATP, se
denominan fosforilación a nivel de sustrato (figura 5-2).2,4
FERMENTACIÓN Y DESTINOS DEL PIRUVATO
Uno de los efectos del metabolismo de las bacterias propias de las biopelículas
orales es que varias de ellas tienen la capacidad de modular un ambiente, ya sea en
presencia o ausencia de oxígeno. Esto tendrá un efecto subsecuente en el destino
final de los piruvatos generados en la ruta de glucólisis.2,6,7
Aunque suele existir la idea generalizada de que en ausencia de oxígeno el destino
del piruvato es la subsecuente formación de ácido láctico, la realidad es que
dependiendo de los mecanismos de regulación y la presencia abundante o escasa de
azúcares, pueden existir diferentes vías de ramificación con la generación de
diferentes ácidos como fórmico, acético y el mismo láctico, así como la formación
de alcohol, específicamente etanol (figura 5-3).2,8
Figura 5-3. Esquema simplificado sobre los mecanismos de fermentación (homoláctica y heteroláctica) en
bacterias orales.
La producción de piruvato por glucólisis cuando las bacterias se encuentran
creciendo en un medio donde el suministro de azúcares es continuo, representa un
problema metabólico, ya que esto agota las reservas de NAD+, indispensable para
que vuelva a repetirse continuamente esta ruta y también para otros tipos de
reacciones.2,7
En condiciones anaerobias (ausencia de oxígeno) o aerobias, las bacterias poseen
una vía de eliminación del piruvato y de regeneración del NAD+. Estos procesos son
los de fermentación, que pueden ser ya sea homolácticos o heterolácticos.2,7
Fermentación homoláctica. En este proceso el piruvato se reduce a ácido láctico
en una sola etapa. La enzima lactato deshidrogenasa cataliza esta reacción
reversible. Asimismo, mediante este proceso también se da la oxidación de NADH
para regenerar los niveles de NAD+.2,7
Fermentación heteroláctica. En este tipo de fermentación, además del ácido
láctico, también se producen compuestos tales como ácido acético, fórmico, dióxido
de carbono, ATP y etanol. Cuando ocurre la fermentación heteroláctica en presencia
de oxígeno se puede dar la conversión de piruvato en ácido acético en dos pasos.
Primero, la enzima piruvato oxidasa sintetiza acetil-fosfato a partir del piruvato y
después la enzima acetato cinasa toma a este intermediario y lo convierte en ácido
acético, transfiriendo el grupo fosfato hacia una molécula de ADP. Estas reacciones
dan un rendimiento energético extra para la bacteria ya que genera como
subproductos ATP, además de CO2 y H2O2.2,7
Un tercer destino en fermentación heteroláctica es la formación de ácido fórmico,
el cual es un elemento volátil. Este se sintetiza en una reacción llevada a cabo por la
enzima piruvato formato liasa, que utiliza una coenzima A (CoA-SH); sin embargo,
esta enzima es extremadamente sensible al oxígeno, siendo inhibida en presencia de
dicho elemento.2,7
Por último, un destino más del piruvato es su conversión en etanol; un proceso que
además de ser llevado a cabo en levaduras, también puede ser efectuado por
bacterias de la biopelícula dental. En dicha reacción el piruvato se convierte en los
intermediarios acetil-CoA y acetaldehído para finalmente ser catalizado hacia
etanol. Estas reacciones son catalizadas por las enzimas piruvato deshidrogenasa,
acetaldehído deshidrogenasa y alcohol deshidrogenasa, respectivamente. También,
el intermediario acetil-CoA puede tener como vía alternativa el Ciclo de Krebs (que
ocurre de manera incompleta en bacterias orales), así como también puede ser
tomado como sustrato por la enzima fosfato acetil transferasa y ser catalizado hacia
acetil fosfato, teniendo como destino su conversión en ácido acético.2,7,8,9,10,11,12
EXPULSIÓN DE LOS PROTONES
Los protones (H+) producidos por la disociación de los ácidos generados por las
bacterias orales son expulsados a través de complejos proteicos de tipo ATPasas,
uno de ellos es la F0F1-ATPasa (ATPasa tipo F), y otro es la denominada ATPasa de
H+ (ATPasa tipo P). Se ha establecido que la ATPasa tipo F es la principal
determinante en el poder acidúrico de algunas especies del género Streptococcus (S.
mutans y S. sanguis, principalmente) y por lo tanto, responsable indirecta su
resistencia al poder acidogénico. De manera interesante, la ATPasa de tipo F es una
enzima análoga a la enzima presente en eucariotas utilizada para la síntesis de ATP
por el proceso de fosforilación oxidativa, pero en especies bacterianas como S.
mutans, la única función de dicho complejo es la extrusión de protones al exterior
(véase figura 5-1).2,13
METABOLISMO ESPECÍFICO DE DISTINTOS
AZÚCARES
Metabolismo de la sacarosa
La sacarosa, es un disacárido muy especial e importante para el metabolismo de las
bacterias de la biopelícula dental. En primer lugar, al igual que otros disacáridos
puede ser metabolizada al interior de la bacteria cuando entra por medio del sistema
transportador PEP-PTS (figura 5-4), quien la fosforila para quedar como sacarosa 6fosfato. Posteriormente la enzima sacarosa-6-fosfato hidrolasa la separa en glucosa
6-fosfato (para derivarla a glucólisis) y fructosa, esta última es tomada como
sustrato por la enzima fructocinasa, para fosforilarla en el carbono 6 y así puede
también continuar a través de la ruta glucolítica.1,4
Figura 5-4. Metabolismo de la sacarosa al entrar por el sistema PEP-PTS.
En otro caso, cuando la sacarosa entra por el sistema transportador BPTS (figura
5-5), sufre una reacción de transfosforilación, llevada a cabo por la enzima sacarosa
fosforilasa, para quedar libre glucosa-1-fosfato y fructosa. La primera será
isomerizada por la enzima fosfoglucomutasa para quedar como glucosa-6-fosato y
continuar a través de glucólisis, mientras que la fructosa, será fosforilada por la
fructocinasa, para así también derivarse hacia la ruta de glucólisis.2,4
Figura 5-5. Transporte y metabolismo de la sacarosa por medio del sistema BPTS.
Adicionalmente, la sacarosa también es utilizada como sustrato por enzimas
extracelulares de la placa dental para sintetizar polímeros complejos como glucanos
y fructanos. Esto es crucial en las interacciones adhesivas de la bacteria y como
reserva extracelular de energía, razones por las cuales se le considera como el
principal azúcar cariogénico.2,14,15
Metabolismo de la lactosa
Este disacárido también puede entrar a través de los dos sistemas transportadores
mencionados (PEP-PTS y BPTS). En caso de utilizar el sistema PEP-PTS, entra
como lactosa-6-fosfato, para posteriormente ser escindida en glucosa y galactosa-6fosfato, por la enzima fosfo-beta-galactosidasa. Mientras que la glucosa es
fosforilada por una hexocinasa intracelular para entrar a glucólisis, la galactosa-6fosfato entra a la vía de la tagatosa, que converge con glucólisis (figura 5-6).2,16,17
Figura 5-6. Reacciones de la vía de la tagatosa.
En caso de entrar a la célula bacteriana por el sistema BPTS sin ser fosforilada, la
lactosa primero debe entrar a la vía de Le-Loir, que a su vez también converge con
glucólisis (figura 5-7).2,16,17
Figura 5-7. Reacciones de la vía de Le-Loir.
Asimismo, algunas bacterias pueden secretar β-galactosidasas al exterior para
escindir el disacárido antes de interiorizarlo.5,17
Metabolismo del sorbitol
El sorbitol es un polialcohol derivado de la glucosa (glucitol) que puede ser
metabolizado por algunas bacterias orales. Su ingreso puede ser por medio del
sistema BPTS o del sistema PEP-PTS (figura 5-8).18
Figura 5-8. Transporte y metabolismo del sorbitol.
En caso de ingresar por medio del sistema BPTS, primero se convierte a fructosa
por medio de la enzima sorbitol deshidrogenasa, para después ser catalizado hacia
fructosa-6-fosfato por medio de la enzima fructocinasa, lo que le permite ingresar a
la ruta de glucólisis.2,18
Si dicho azúcar se interioriza en cambio por el sistema PEP-PTS, su ingreso
incluye su fosforilación a expensas de una molécula de fosfoenolpiruvato para dar
sorbitol-6-fosfato (S6P). El siguiente paso es catalizado por la enzima sorbitol-6fosfato deshidrogenasa, quien toma como sustrato al S6P para convertirlo en
fructosa-6-fosfato, el cual puede continuar a través de la ruta de glucólisis.2,18
A pesar de existir un interés en su uso como sustituyente de cariogénicos sus
propiedades anticariogénicas no son sólidas e incluso se ha aportado evidencia que
puede favorecer el crecimiento bacteriano a una tasa mayor comparada con otros
monosacáridos como la glucosa.2,4,18
Metabolismo del xilitol
Algunas bacterias orales como S. mutans, pueden importar este polialcohol al
convertirlo en xilitol-5-fosfato por medio del sistema PEP-PTS. Esta molécula no
puede continuar siendo metabolizada o incorporada a glucólisis por lo que es
desfosforilada y excretada por medio una fosfatasa. Este proceso se considera
ineficiente para la bacteria, pues requiere de un gasto energético para fosforilar al
xilitol sin obtener ningún beneficio posterior al no poder metabolizar este azúcar.19
Dicho proceso, no es el único que compromete la supervivencia de la bacteria,
pues el xilitol-5-fosfato puede inhibir a la fosfofructocinasa, además de que
disminuye indirectamente la concentración de fosfoenolpiruvato (PEP) y de
piruvato (Pi) necesario en otras reacciones de fosforilación que no son dependientes
de ATP.18,19
Es por esto que el xilitol ha sido ampliamente promovido como un sustituto de
azúcar en productos de uso común, como gomas de mascar.2,19
Figura 5-9. Transporte y metabolismo del xilitol.
SÍNTESIS DE POLISACÁRIDOS
El papel de los polisacáridos es crítico para la formación de la biopelícula dental y
también participa para el desarrollo de caries dental. Los polisacáridos cumplen con
funciones esenciales para la colonización y supervivencia de las bacterias, así como
la modulación de la biopelículas. Estos polímeros pueden ser clasificadas como
intracelulares y extracelulares (Figura 5-10). 20, 21,22
Figura 5-10. Esquema general de los polisacáridos intracelulares y extracelulares presentes en las bacterias
orales.
La sacarosa es un disacárido crítico para la formación tanto de los polisacáridos
intracelulares como extracelulares. A diferencia de otros azúcares, es el que tiene
mayor contribución en el desarrollo y establecimiento de la caries así como de la
virulencia de organismos cariogénicos.20,21,22
Polisacáridos intracelulares
Los polisacáridos intracelulares, tienen como objetivo principal servir de reserva
energética. En bacterias cariogénicas como S. mutans se han identificado enzimas
que participan en la glucogénesis (nueva sintésis de glucógeno) como la enzima
glucógeno sintasa y la enzima ramificante del glucógeno, que sirven para la sintésis
de este polisacárido a partir de la unión de glucosas libres a un extremo libre de una
cadena de polisacárido en formación, así como de los puntos de ramificación para
dar salidas laterales.23
Así también se ha identificado presente a la glucosa-fosforilasa 1, la cual participa
en la glucogenólisis, al permitir la liberación de glucosas, pero en forma de glucosa1-fosfato. Este mismo tipo de glucosas libres, posteriormente serán modificadas
para ingresar finalmente a glucólisis.23
Polisacáridos extracelulares
Los polisacáridos extracelulares también denominados exopolisacáridos, tienen un
papel primordial en la formación de la biopelícula dental y en la supervivencia de
las bacterias.20,21
Estas moléculas tienen diferentes funciones como función estructural, capacidad
de adhesión, proporcionar cohesividad a los microorganismos, fungir como
reservorios de energía, conferir protección, y como un mecanismo para retener para
mayor tiempo iones y moléculas necesarias para la supervivencia de las bacterias
que se encuentran en una biopelícula.20,21
Las bacterias que se encuentran en la biopelícula, tienen la capacidad de secretar
enzimas y proteínas que pueden permanecer unidas a su superficie externa y que
sirven tanto para su formación, degradación y unión de los sacáridos simples para
formar estas estructuras complejas (polisacáridos extracelulares).20,21
Los polisacáridos extracelulares son sintetizados por dos grupos de enzimas: las
glucosiltransferasas, para la síntesis de glucanos; y las fructosiltransferasas, para la
síntesis de fructanos.20,21
-Glucanos. En el caso de los glucanos estos se dividen en dos tipos
principalmente: dextrano y mutano. El dextrano (que tiene como característica ser
insoluble) es el polisacárido constituido por glucosas y que tiene enlaces
principalmente de tipo α, 1-6 mientras que el mutano (soluble) son glucosas
formando también un polímero pero con enlaces de tipo α, 1-3. Dentro de las
funciones de estos glucanos está la formación de interacciones adhesivas ya sea
célula-célula o célula-superficie dental y en menor medida ser reserva
energética.20,21 Las enzimas que pueden degradar a estos glucanos con el fin de
liberar isomaltosacáridos (constituidos de 3 a 4 glucosas), son las dextranasas y
mutanasas, respectivamente.20,21
Las bacterias también pueden secretar y unir a su superfice a proteínas
denominadas GBP (proteínas de unión a glucano), de las cuales se sabe que pueden
mediar el proceso de unión al glucano y también pueden estar asociadas a procesos
que favorezcan un ambiente acidogénico. Asimismo se ha caracterizado que un
dominio de las enzimas GTF tiene función de unión a glucano, lo que permite
incluirlas dentro del grupo de las GBP. Una característica relevante de estas
proteínas es que pueden inducir la respuesta inmune en el huésped, conduciendo a la
producción de anticuerpos solubles tipo IgA específicos contra las GTF y las GBP.
Esto ha generado interés en el desarrollo de una vacuna para el tratamiento contra la
caries dental contra los microorganismos productores de estas moléculas.20,21
-Fructanos. Por su parte los fructanos, están constituidos por fructosas
provenientes de la sacarosas. Estos polisacáridos tienen como función principal
servir de reserva energética extracelular y son degradados rápidamente por enzimas
llamadas fructanasas (exofructidasas). Se pueden clasificar en dos grupos generales:
inulina y levano. Si las uniones de estas fructosas unidas en cadena, son de tipo β, 26 se forma levano; mientras que si son β, 1-3 se forma inulina.20,21,24,25
EFECTOS DEL FLÚOR EN EL METABOLISMO DE LAS
BACTERIAS ORALES
El flúor se asocia principalmente a su efecto a nivel de los tejidos minerales del
diente. Sin embargo, también se ha demostrado que tiene un efecto en detrimento
del metabolismo propio de las bacterias orales, afectando de manera directa o
indirecta la biopelícula dental. 22,26
Este elemento se difunde a través de las membranas en su forma asociada (ácido
fluorhídrico, HF) y una vez al interior, se disocia a sus formas iónicas liberándose el
ión fluoruro (F-). Ya en el interior, inhibe a la enzima enolasa, reduciendo los
niveles de fosfoenolpiruvato (PEP) y de ATP; por lo tanto también inhibe el ingreso
de sacáridos a través del PEP-PTS, pues como se mencionó previamente dicho
transportador utiliza al metabolito PEP.4,5
El flúor también tiene como efecto indirecto inhibir la formación del glucógeno
intracelular, pues al disminuir la concentración de glucosa-6-fosfato, no se puede
llevar a cabo la glucogénesis.28
Actúa también inhibiendo la actividad de la H+-ATPasa, lo que tiene como efecto
la acumulación intracelular de ácido, que eventualmente conduce a la muerte de la
bacteria.26,27
Por otro lado, existe evidencia que el xilitol puede ser un sustituto efectivo de
azúcares cariogénicos, ya que dicho polialcohol tiene un efecto sinérgico al
combinarse con fluoruros, teniendo como consecuencia la disminución en la
producción de ácido láctico por parte de las bacterias.27,28
A nivel del ecosistema oral, se ha demostrado que el fluoruro previene el
crecimiento de bacterias como S. mutans y especies de Lactobacillus mediante
efectos directos, es decir, de sus propios procesos metabólicos. Pero también puede
tener un efecto indirecto entre las especies bacterianas orales, reduciendo la
acidificación de la biopelícula, lo que podría tener un efecto en el tipo de bacterias
predominante en la biopelícula dental del hospedero.13,26 a 28
METABOLISMO DE LAS BACTERIAS QUE CONDUCE
A LA FORMACIÓN DE BASES
Los microorganismos de la biopelícula dental, tienen la capacidad de síntetizar
ácidos pero también muchos de ellos tienen la capacidad de sintetizar bases o
álcalis. Esto es sumamente importante para la supervivencia de aquellos
microorganismos que no tienen la capacidad de sobrevivir en un ambiente ácido e
indirectamente lo es también, como un mecanismo de protección contra la caries
dental.29
Las fuentes primarias para dar lugar a esta síntesis de bases son la urea, la arginina
y la agmatina (figura 5-11).29
Figura 5-11. Sistemas que conducen a la producción de bases: sistema de la urea (*, bacterias que lo llevan a
cabo), sistema de la arginina desiminasa (+,bacterias que la llevan a cabo) y sistema de la agmatina desiminasa
(‘’, bacterias que la llevan a cabo).
Metabolismo de la urea
Algunos microorganismos como Streptococcus salivarius y Actinomyces naeslundii
pueden catalizar la conversión de urea en amoníaco, el cual al ser exportado a un
destino extracelular, incrementa el pH de la biopelícula dental (figura 5-11). Esta
reacción se lleva a cabo mediante la metaloenzima ureasa, la cual toma como
sustrato a la urea y a una molécula de agua y cataliza su conversión a dos moléculas
de amoníaco y CO2 (figura 5-11). La expresión de dicha enzima está regulada por
diferentes factores medioambientales como la diminución del pH, la presencia de
urea y una fuente limitada de nitrógeno.29
Sistema arginina desiminasa
El aminoácido arginina es abundante en la saliva y puede ser metabolizado por
medio del Sistema Arginina Desiminasa (ADS) para dar como productos la ornitina
(el cual es un aminoácido no codificante), amoníaco (que actúa como una base),
CO2 (elemento volátil) y H2O.29
Este sistema (figura 5-11) está presente en diferentes bacterias orales, pero se ha
estudiado específicamente en microorganismos como S. sanguinis, S. gordonii y S.
parasanguis. Se sabe que además de la producción de sustancias básicas, también
tiene como beneficio la producción de energía en forma de ATP. Los genes que
codifican para este sistema están en un operón que se encuentra regulado
positivamente por cambios en el pH y la presencia de arginina, y negativamente por
la presencia de catabolitos de carbono (CCR) y el incremento de oxígeno.29
Una proteína antiporte arginina/ornitina es la encargada del intercambio de
arginina al interior de la célula por cada ornitina que es expulsada. Una vez que ha
ingresado la arginina al interior de la bacteria, la enzima arginina desiminasa
hidroliza a la arginina generando citrulina (que también es un aminoácido no
codificante) y amoníaco; posteriormente la citrulina es convertida ornitina y
carbamoilfosfato por medio de la enzima carbamoiltransferasa y a continuación la
enzima carbamato cinasa transfiere un grupo fosfato proveniente del
carbamoilfosfato a una molécula de ADP, para dar como productos ATP, CO2,
amoníaco y agua.29
Sistema agmatina desiminasa
La agmatina es una aminoaguanidina que puede obtenerse mediante la dieta o por la
descarboxilación de la arginina. Este sistema (figura 5-11) se ha identificado
solamente en algunas especies bacterianas como Streptococcus sobrinus,
Streptococcus downeii, Streptococcus cricetus y Lactobacillus brevis, a diferencia
del sistema ADS, que se encuentra distribuido en un gran número de especies
bacterianas.29
La agmatina libre puede entrar a la célula por medio de una proteína antiporte
agmatina-putrescina (AguD), para ser inmediatamente hidrolizada al interior en Ncarbamoilputrescina y amoníaco por la enzima agmatina desiminasa. La Ncarbamoilputrescina puede ser metabolizada por la putrescina carbamoiltransferasa
para dar como producto putrescina y carbamoilfosfato. Finalmente, la carbamato
cinasa, transfiere un grupo fosfato de carbamoilfosfato al ADP para generar como
productos ATP, CO2 y nuevamente amoníaco (NH3). La putrescrina puede ser
intercambiada por más agmatina por el antiporte previamente mencionado.29,30
MECANISMOS DE REGULACIÓN MEDIOAMBIENTAL
QUE PARTICIPAN EN LA HOMEOSTÁSIS DE LA
BIOPELÍCULA DENTAL
En la actualidad se reconoce el impacto que tienen los factores medioambientales en
la modulación del metabolismo de las bacterias de la biopelícula dental, incluyendo
tanto a las bacterias cariogénicas como a las no cariogénicas.2,30
Un aspecto a considerar sobre las bacterias de la biopelícula dental, es que cuentan
con una gran variabilidad fenotípica, es decir, que pueden adaptar sus características
funcionales a cambios en el medio ambiente como ausencia/presencia de oxígeno,
disponibilidad de azúcares, cambios en el pH y en potencial redox (óxidoreducción).2,30
Cuando el huésped consume alimentos, se incrementa drásticamente la
disponibilidad de azúcares para las bacterias de la cavidad oral, lo que también
aumenta las concentraciones de los intermediarios de glucólisis, entre ellos fructosa1,6-bifosfato, el cual es un regulador alostérico positivo de la enzima lactato
deshidrogenasa (LDH), conduciendo al cambio de una fermentación heteroláctica
hacia una homoláctica.2,30,33
En contraparte, un regulador alostérico negativo de la LDH es el AMP (adenosín
monofosfato) y ADP (adenosín difosfato), por lo que el incremento en la
concentración de estos metabolitos indica lo disminución en la concentración de
ATP y por lo tanto conduce a la fermentación heteroláctica. Cuando se da esta
producción ramificada se produce ácido fórmico y acético, y también se provee a la
célula bacteriana con más ATP.2,30
Por su parte, otros intermediarios de la glucólisis como el G3P y la DHAP inhiben
a la enzima piruvato liasa, encargada de la síntesis de ácido acético, fórmico y
etanol, lo que también favorece la derivación hacia la fermentación homoláctica.2,30
También, el incremento de fructosa-1,6-bifosfato y glucosa-6-fosfato, aumenta la
actividad de las tasas del metabolismo glucolítico en la bacteria. De esta manera, la
bacteria puede seguir lidiando con la entrada masiva de azúcares.6,7,10,11
Como se ha mencionado, la sacarosa tiene un papel crucial en desarrollo y
establecimiento de la caries, pues a partir de su metabolismo, se llevan a cabo
fenómenos como tolerancia al estrés, comunicación célula-célula y evolución
bacteriana por medio de transferencia horizontal de la información genética.4,14
En caso de no tener una fuente de azúcares proveniente de la dieta del huésped
otra fuente de nutrientes para las bacterias son las glicoproteínas del hospedero pues
pueden degradar rápidamente los azúcares que tienen unidos de manera covalente a
sus aminoácidos.31,32
También existen vías metabólicas emprendidas por bacterias de la biopelícula
dental que tienen como objetivo neutralizar la acidez en la placa, lo que pone en
evidencia estos mecanismos relacionados al mantenimiento de un pH saludable de
la placa. Estas vías caracterizadas son: el metabolismo de la urea, sistema arginina
desiminasa y el sistema agmatina desiminasa, los cuales conducen a la producción
de la base amoníaco (NH3) y además también aportan energía a la bacteria pues
también se da la síntesis de ATP, por lo que una estrategia explotada actualmente,
es la adición de arginina, en pasta dentales, aunque aún no existe una evidencia
definitiva sobre su efectividad.29
Por otro lado, al existir un factor limitante de crecimiento (como ausencia de
azúcares entre comidas), las bacterias orales realizan fermentación heteroláctica.
Debido a que algunos de los demás ácidos tienen un pKa mayor (a mayor pKa de un
ácido, menor es su fortaleza relativa), los ácidos son más débiles que el ácido
láctico, lo que favorece un ambiente “menos agresivo” a pesar de producirse ácido
de manera permanente.30
Se ha caracterizado que ciertas bacterias del género Actinomyces y Lactobacillus
pueden importar al lactato (la forma ionizada del ácido láctico) extracelular y
convertirlo en ácidos más débiles como propionato y acetato.2,10
CAMBIOS EN EL PARADIGMA SOBRE LA
COMPRENSIÓN DEL ECOSISTEMA ORAL
Posterior a la revolución industrial se incrementó de manera exponencial el
consumo de azúcares refinados y la disponibilidad de alimentos ricos en estos. Esto
trajo como consecuencia, la pérdida de las capacidades inherentes del organismo
para responder de manera eficiente a los cambios drásticos en el pH en la cavidad
oral (p. ej., mediante la capacidad amortiguadora), incrementando la incidencia de la
caries dental.30
El ecosistema oral, comprende una larga relación endosimbiótica evolutiva entre
la gran diversidad de microorganismos que lo conforman (bacterias, virus, hongos y
arqueas) y el huésped. En ese sentido, esto es solo el comienzo para comenzar la
comprensión más profunda de los mecanismos de regulación genética, proteínica y
del metabolismo tanto individidualmente, así como del ecosistema.2
En 1994, Marsh propuso la hipótesis de la placa ecológica, la cual establece que la
microbiota de la biopelícula dental cambia de un estado sano hacia uno patogénico,
debido a las interacciones entre la actividad bacteriana y el medio ambiente, donde
específicamente un pH ácido inducido por la fermentación de sacarosa, desencadena
un cambio en el balance de la microbiota residente de la placa dental favoreciendo
el desarrollo de una más cariogénica.32
En el 2008, Takahasi y Nyad modificaron, y actualizaron esta hipótesis para
establecer la hipótesis de la placa ecológica extendida, en ella se considera que la
actividad metabólica regula en gran medida las adaptaciones y selecciones
bacterianas. Así cuando se pierde el balance del ecosistema, se cambia hacia un
ambiente acidogénico, lo que trae por consecuencia el establecimiento último de la
caries dental, por la pérdida del equilibrio en el metabolismo de la placa
dentobacteriana (figura 5-12).2,8,33,34,35
Figura 5-12. Esquema del ecosistema que conduce a la supervivencia de bacterias acidogénicas y acidúricas,
debido a la alteración de la homeostasis del metabolismo bacteriano (1) esto conduce a un cambio en el
ecosistema de la biopelícula dental y, como efecto último, al establecimiento de la caries dental (2).
Anexo
Contenido en línea: https://www.youtube.com/watch?v=OOYAyIxSIEQ
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INTRODUCCIÓN
El microbioma oral humano está constituido por un conjunto de microorganismos
que colonizan la cavidad oral en una comunidad ecológica, comensal y simbiótica,
de especies potencialmente patógenas que comparten un espacio corporal, sin
causarle daño, en la mayoría de los casos, al huésped.
La cantidad y/o proporción de cada especie dentro de un nicho determinado puede
variar. Esto puede ser debido a diversos factores como: características propias del
huésped, del sitio de colonización, el tipo de ecosistema microbiano o por procesos
exógenos, causando patologías. Los cambios en la composición microbiológica de
diferentes superficies orales pueden dar origen a la aparición de enfermedades como
la periodontitis y la caries.
En la boca, las infecciones de origen exógeno (causadas por microorganismos que
no forman parte de la flora comensal), son raras. Cerca del 90% de las infecciones
que afectan la cavidad oral son causadas por microorganismos comensales o
endógenos. La microbiota propia de un individuo, se adquiere desde su nacimiento
por la exposición a distintos microorganismos a través del contacto, en primera
instancia, con la madre, y después con otros individuos y el medio ambiente en
general. La colonización inicial de microorganismos comensales ocurre en etapas y
tiempos específicos de la vida, que están determinados por “ventanas de
infectividad” para cada especie en particular.
La etiología microbiana de los procesos cariogénicos se conoce desde finales del
siglo XIX. Sin embargo, fue hasta casi un siglo más tarde cuando se demostró por
primera vez, que los ácidos producidos por ciertas especies bacterianas de la
cavidad oral eran responsables de causar los defectos en las estructuras del diente
que dan origen a la caries. Desde la última parte del siglo XX, ya se consideraba a
Streptococcus mutans como el agente etiológico principal de la caries; no obstante,
otras especies bacterianas pleomórficas y bacilares como Actinomyces israelii,
Actinomyces naeslundii y Lactobacillus acidophilus, también han sido asociadas
con la iniciación y progreso de la misma.
La caries presenta una flora específica, conforme se establece y progresa de lesión
inicial, a moderada y después a severa. Las evidencias científicas acumuladas sobre
la etiología de la caries han demostrado que el proceso cariogénico no es iniciado
por un solo microorganismo, sino por un grupo de especies bacterianas específicas
que guardan una estrecha relación con la dieta alta en azúcares. Dentro de dichas
especies se incluyen Streptococcus del grupo mutans, las cuales secretan sustancias
acídicas capaces de destruir las estructuras dentales, como el esmalte, la dentina y el
cemento radicular.
A pesar de que se conoce la relación que existe entre la presencia de ciertas cepas
de S. mutans y el desarrollo de la caries, diferentes estudios han demostrado que los
procesos cariogénicos pueden iniciarse en ausencia de dicha especie. Lo anterior
indica que, mientras que la detección de S. mutans representa un factor de riesgo
para presentar la caries, su presencia no es indispensable para que ocurra la
enfermedad. A la fecha, se reconoce que otras especies principalmente de los
géneros
Lactobacillus,
Actinomyces,
Bifidobacterium,
Veillonella,
Propionibacterium y Atopobium pueden también jugar un papel importante en los
procesos cariogénicos, incluso en ausencia de S. mutans.
ESPECIES BACTERIANAS RELACIONADAS CON LA
CARIES
El cuadro 6-1 presenta la diversidad de géneros y especies bacterianas que han sido
relacionadas con distintos tipos de caries dental.
Cuadro 6-1. Géneros y especies bacterianas relacionadas con distintos tipos de caries dental. Los grupos bacterianos se encuentran
agrupados de acuerdo a su rama filogenética o Phylum
Actinobacteria
Bacteroidetes
Firmicutes
Iniciación
Actinomyces sp.
Bifidobacterium
sp.
Streptococcus sp.
Veillonella sp.
Lactobacillus sp.
Caries
severa
Actinomyces
gerencseriae
Scardovia
wiggsiae
Streptococcus
cristatus
Granulicatella
elegans
Veillonella sp.
Progresión
Propionibacterium
sp.
Prevotella histicola
Prevotella
multisaccharivorax
Lactobacillus gasseri
Lactobacillus
salivarius
Selenomonas clona
EY04
Caries del
adulto
Actinomyces sp.
Atopobium sp.
Bifidobacterium
sp.
Propionibacterium
sp.
Olsenella profusa
Rothia
dentocariosa
Prevotella sp.
Streptococcus
mutans
Selenomonas sp.
Dialister sp.
Eubacterium sp.
Pseudoramibacter
alactolyticus
Lactobacillus sp.
Enterococcus
faecalis
Fusobacteria
Proteobacteria
Referencias
Sarkonen et
al., 2000,
Becker et al.,
2002.
Leptotrichia
clona GT018
Neisseria
flavescens
Campylobacter
showae
Kanasi et al.,
2010,
Tanner et al.,
2011,
Beighton,
2005,
Munson et al.,
2004.
Campylobacter
gracilis
Aas et al.,
2008,
Yang et al.,
2012,
Shimada et al.,
2015.
Chhour et al.,
2005,
Munson et al.,
2004,
Preza et al.,
2008.
Iniciación de la caries
La colonización microbiana en la cavidad oral se ha atribuido a las ‘ventanas de
infectividad’ de cada individuo. Estas ventanas se establecen por la exposición a
determinada microbiota desde el nacimiento, durante las cuales se adquieren
determinados microorganismos a ciertas edades de la infancia, pero no así en una
edad adulta. Asimismo, se ha demostrado que dicha flora se adquiere de la madre o
el principal cuidador en edades tempranas.1,2,3
Los primeros estudios que evaluaron niveles bacterianos en infantes recién
nacidos, hasta los 46 meses de edad, describieron que la adquisición inicial de
Streptococcus mutans (figura 6-1) se da a los 38 meses, comenzando con una
ventana de infectividad muy discreta a una edad promedio de 26 meses y
estrechamente relacionada con los niveles de S. mutans de la madre.1,2
Figura 6-1. Streptococcus mutans. A. Morfología de colonia con luz incidente (4x). B. Morfología de colonia
con luz transmitida (4x).
Estudios similares que evaluaron la microbiota de recién nacidos y de infantes de
hasta 46 meses de edad describieron que la adquisición inicial de Streptococcus
sanguinis (figura 6-2) no prevalece en los infantes antes de la erupción de los
dientes deciduos. Esto ocurre durante una discreta ventana de colonización de S.
sanguinis, alrededor de los nueve meses que es precedida por S. mutans a los 26
meses en promedio.2,3 Se conoce que los niveles de S. sanguinis disminuyen
conforme aumentaba la edad y lo contrario ocurre con los niveles de S. mutans, lo
cual las convierte en especies que compiten por la colonización de la superficie
dental.2,3,4,
Figura 6-2. Streptococcus sanguinis. Microscopía electrónica de barrido (20,000x).
En otro estudio se describió la colonización de especies de Actinomyces (figura 63) en infantes y su relación con la caries en dientes deciduos. La adquisición
temprana de Actinomyces odontolyticus (figura 6-4), en las superficies de la mucosa
oral, aumentó de los 2 a los 6 meses de edad. Sin embargo, la colonización de otras
especies de Actinomyces se volvió más compleja conforme ocurría la erupción
dental en los infantes. A. naeslundii (figura 6-5) fue la segunda especie identificada
con mayor frecuencia a partir del primer año de vida, colonizando junto con
Actinomyces viscosus (figura 6-6) y Actinomyces gerencseriae (figura 6-7).5
Figura 6-3. Género Actinomyces. A. A. israelii: Morfología de colonia (4x). B. A. gerencseriae: Interferencia
diferencial de Nomarski (100x). C. A. naeslundii: Campo claro con tinción de Gram (100x). D. A. viscosus:
Campo claro con tinción de Gram (100x). E. A. georgiae: Interferencia diferencial de Nomarski (100x). F. A.
odontolyticus: Microscopía electrónica de barrido (30,000x).
Figura 6-4. Actinomyces odontolyticus. Campo claro con tinción de Gram (100x).
Figura 6-5. Actinomyces naeslundii. Microscopía electrónica de barrido (30,000x).
Figura 6-6. Actinomyces viscosus. A. Morfología de colonia (4x). B. Interferencia diferencial de Nomarski
(100x).
Figura 6-7. Actinomyces gerencseriae. A. Morfología de colonia (4x). B. Campo obscuro (100x).
Mediante técnicas de identificación molecular, se ha podido identificar la
microbiota relacionada a caries de la infancia. S. sanguinis ha sido asociado con
estados de salud oral (no caries/no periodontitis). Mientras que especies como A.
gerencseriae, Bifidobacterium sp. (figura 6-8), S. mutans, Veillonella sp. (figura 69), Streptococcus salivarius, Streptococcus constellatus, Streptococcus
parasanguinis y Lactobacillus fermentum, han sido asociados con caries de la
infancia. Específicamente, A. gerencseriae es considerada una especie importante
en la iniciación de la caries, y se sospecha que el género Bifidobacterium podría
también estar involucrado en procesos de caries profunda.6
Figura 6-8. Género Bifidobacterium. A. B. dentium: Campo obscuro (100x). B. B. dentium: Interferencia
diferencial de Nomarski (100x). C. Mogibacterium pumilum (antes B. adolescentis): Campo claro con tinción
de Gram (100x). D. M. Pumilum: Morfología de colonia (4x).
Figura 6-9. Veillonella parvula. Campo claro con tinción de Gram (100x).
Caries severa de la infancia
La caries dental severa de la infancia tiene una implicación clínica de gran
importancia, ya que no sólo comprende la dentición primaria, sino que es extensiva
para la dentición permanente.7
En los primeros estudios realizados por medio de técnicas moleculares donde se
evaluaron muestras de placa dentobacteriana de niños con caries severa, se
identificaron alrededor de 139 especies dónde los grupos taxonómicos más
frecuentes fueron: Granulicatella elegans, Veillonella sp. HOT-780, Veillonella
atypica, Neisseria flavescens y Campylobacter showae (figura 6-10).8 En otro
estudio realizado con cultivos bacterianos y secuenciación por clonación, las
especies más frecuentemente relacionadas con caries severa de infantes fueron: S.
mutans, Scardovia wiggsiae, Veillonella parvula, Streptococcus cristatus y A.
gerencseriae.9
Figura 6-10. Campylobacter showae. A. Campo claro con tinción de Gram (100x). B. Microscopía electrónica
de barrido (30,000x).
Fisiológicamente, las especies de Veillonella utilizan lactato como fuente de
carbono, su asociación con la caries dental, sugiere una relación simbiótica con S.
mutans, debido al ambiente rico en ácido láctico, derivado del metabolismo de esta
especie.8 Por otro lado, la especie S. wiggsiae, ha sido relacionada con la caries
severa de la infancia junto con S. mutans y en caries profundas de adultos.10,11
Progresión de la caries
Los perfiles microbiológicos de la caries se pueden diferenciar tanto en dentición
primaria como en secundaria, e inclusive en lesiones activas o también llamadas
profundas que involucran la dentina.
La hipótesis de la caries dependiente de la ecología de la placa dentobacteriana,
sugiere que la caries es el resultado del desbalance entre la microflora residente
derivada de los cambios locales y factores de predisposición que varían de individuo
a individuo. Diversas especies bacterianas pueden participar en el proceso carioso;
no obstante, es difícil determinar los microorganismos involucrados en la progresión
de la caries si no son consideradas otras variables de predisposición como la dieta u
otros factores.12,13
Especies de los géneros Veillonella, Lactobacillus, Bifidobacterium,
Propionibacterium, Actinomyces, Atopobium y Prevotella (figura 6-11), parecen
jugar un papel importante en la progresión de la caries.14,15 Específicamente
especies como Prevotella histicola y Prevotella multisaccharivorax se han
identificado en lesiones cariosas en dentina de sujetos con pH salival ácido.16
Ciertas especies de Lactobacillus parecen tener una influencia sobre lesiones
cariosas con extensión a dentina, como Lactobacillus gasseri y Lactobacillus
salivarius, que se han encontrado estrechamente relacionadas con la progresión de
la caries.13
Figura 6-11. Prevotella intermedia. A. Campo claro con tinción de Gram (100x). B. Microscopía electrónica de
barrido (20,000x).
También se ha descrito la presencia de S. mutans en altos niveles en lesiones
cariosas de dientes primarios, junto con especies de Corynebacterium clona AK153
y A. gerencseriae. Mientras que en dientes permanentes de sujetos jóvenes con
caries, la flora predominante han sido de especies del género Propionibacterium,
Leptotrichia clona GT018, Campylobacter gracilis (figura 6-12) y Selenomonas
clona EY04.14
Figura 6-12. Campylobacter gracilis. A. Campo claro con tinción de Gram (100x). B. Microscopía electrónica
de barrido (30,000x).
Caries del adulto
La población adulta es un foco importante de caries radiculares debido a las zonas
de dentina expuesta y la acumulación de placa dentobacteriana. La diversidad de la
microbiota en caries radicular y caries del adulto ha sido ampliamente estudiada.
Alrededor de 245 especies han sido identificadas en caries de adultos, de las cuales,
especies de los géneros Atopobium, Actinomyces, Prevotella, Selenomonas,
Dialister, Fusobacterium (figura 6-13), Eubacterium (figura 6-14), Olsenella,
Bifidobacterium, Propionibacterium, y Pseudoramibacter han sido encontradas con
mayor frecuencia en este tipo de lesiones. Es importante mencionar que alrededor
del 50% de las especies detectadas en las lesiones con caries en adultos, hasta la
fecha continúan siendo especies no-cultivables.17,18
Figura 6-13. Género Fusobacterium. A. F. nucleatum: Morfología de colonia (4x). B. F. periodonticum:
Morfología de colonia (4x).
Figura 6-14. Eubacterium saburreum. A. Campo claro con tinción de Gram (100x). B. Microscopía electrónica
de barrido (30,000x).
En otro estudio se analizaron muestras de caries con dentina involucrada
provenientes de individuos entre 24 y 79 años de edad. Los resultados mostraron
que los grupos taxonómicos predominantes por cultivo anaerobio fueron
Propionibacterium (18%), Olsenella profusa (14%), y Lactobacillus rhamnosus
(8%). Mientras que los grupos predominantes por identificación molecular fueron S.
mutans (16%), Lactobacillus gasseri/johnsonii (13%) y L. rhamnosus (8%).11
Por medio de secuenciación de la fracción 16S rRNA se analizaron muestras de
placa supragingival de raíces con y sin caries en adultos. Los géneros y especies
más frecuentemente identificados en las muestras de caries radicular fueron
Actinomyces sp., Lactobacillus sp., S. mutans, Enterococcus faecalis, Selenomonas
sp. clona CS002, Atopobium sp., Olsenella sp., Pseudoramibacter alactolyticus y
Propionibacterium sp. FMA5. En contraste, especies de los géneros Selenomonas,
Veillonella, Leptotrichia, así como Fusobacterium nucleatum (figura 6-15),
Selenomonas noxia, S. cristatus y Kingella oralis, fueron colonizadores
característicos de las superficies radiculares sin caries.18
Figura 6-15. Fusobacterium nucleatum. Interferencia diferencial de Nomarski (100x).
TERAPIAS PREVENTIVAS CONTRA LA CARIES
DENTAL
En la actualidad existen diversas terapias preventivas para contrarrestar la caries,
tales como: técnicas de higiene oral, aplicación de fluoruro en diversas
presentaciones, e inclusive índices microbiológicos de predisposición para dicha
infección; sin embargo, la caries sigue prevaleciendo altamente a nivel mundial. En
México, el “Sistema de Vigilancia Epidemiológica de Patologías Bucales
(SIVEPAB)”, reportó en el año 2013, una prevalencia de caries dental del 94.9% en
la población mexicana, encontrándose que en todos los grupos de edad fue superior
al 87%, pero en la población de mayor a 40 años se presentó una prevalencia
superior al 97%.19
Las enfermedades infecciosas han sido por mucho tiempo controladas por medio
de la inmunización. La caries no es la excepción, a la fecha, se han desarrollado
vacunas tanto activas como pasivas contra S. mutans, ya que sigue siendo el
microorganismo blanco de elección.
Las primeras terapias de inmunización contra la caries, demostraron que a través
de la administración intravenosa de S. mutans en chimpancés, se desarrollaba una
disminución de la infección. A pesar de no tener bases inmunológicas, comprendían
los investigadores que los niveles bacterianos podían ser controlados de ese modo.20
Entre las terapias de inmunización diseñadas actualmente, existen diversos
componentes de S. mutans que participan en su adhesión así como en la formación y
unión a glucanos, que solos o en combinación se ha mostrado que causan efectos
inhibitorios de caries en animales de experimentación.21 Por ejemplo, la
inactivación por inserción de glucosiltransferasas que codifican enzimas que
sintetizan glucanos insolubles (gtfB y gtfC) y solubles (gtfD).22
Asimismo, se han encontrado efectos preventivos de la caries dental, con la
aplicación de proteínas intactas derivadas de la síntesis de péptidos recombinantes y
de vacunas de DNA que codifican fragmentos antigénicos de S. mutans.21 Las
proteínas de adhesión de antígeno I/II de S. mutans son un ejemplo de inmunización
por medio de antígenos recombinantes de la porción central de adhesión de dichas
proteínas.22
Por otro lado, terapias pasivas inmunológicas también han sido diseñadas como
suplementos en la dieta con anticuerpos policlonales IgG o IgY contra la
glucosiltransferasa, glucanos de unión a proteínas y agentes transgénicos
monoclonales específicos para antígenos de superficie de S. mutans, las cuales han
reducido de manera considerable la caries en animales de experimentación.21
El incremento en anticuerpos IgA salivales en infantes, también ha sido aceptado
como terapia coadyuvante, ya que evita la colonización de S. mutans. Los infantes
entre el primer y tercer año de edad, son competentes inmunológicamente a nivel de
la mucosa oral. Con frecuencia, antes de los 18 meses no han sido infectados con
Streptococcus del grupo mutans, ya que la ventana de colonización de dichos
microorganismos es entre los 18 y 36 meses de edad. Por lo tanto, no han creado
anticuerpos para antígenos de glucosiltransferasa, lo cual hace factible poder
inmunizar a los infantes de esa edad para conseguir un efecto preventivo contra la
colonización de dichas especies.23 En general, los individuos con bajos o nulos
niveles de Streptococcus del grupo mutans en una edad temprana, cursan con mejor
salud dental en la edad madura.21
Desde el siglo pasado se han desarrollado terapias de remplazo bacteriano, las
cuales consisten en la inoculación de especies microbianas inocuas para evitar la
colonización de especies relacionadas con la caries dental. El objetivo de dichas
terapias es favorecer la colonización con microorganismos que no influyen en la
severidad de la caries, pero que sean colonizadores persistentes en el tejido del
huésped susceptible a una infección específica. En el caso de la caries dental, se ha
encontrado que diversos tipos de S. mutans que producen bajas cantidades de ácidos
y variantes naturales de S. salivarius, no son cariogénicos. Varios estudios han
demostrado que estas especies pueden estar presentes en ratones de laboratorio sin
causar caries. Una vez infectados con este tipo de S. mutans, los animales de
experimentación comienzan a ser más resistentes a la caries. La terapia de remplazo
promueve una gran resistencia a la infección por especies cariogénicas al ser estas
sustituidas por cepas inocuas y no-cariogénicas para el huésped.24
Otra alternativa en la terapéutica contra la caries, se ha enfocado en la generación
de cepas de S. mutans modificadas genéticamente con constructos carentes de
lactato deshidrogenasa. Con esta terapia se espera que se produzca una menor
cantidad de ácido láctico que las células nativas de dicha especie, promoviendo así
una disminución en el desarrollo de la caries dental.25
Las terapias de reemplazo más recientes se han enfocado en desarrollar especies
de S. mutans con modificaciones genéticas (A2JM), que reducen de manera
significativa la caries en animales de experimentación. Las modificaciones de A2JM
consisten en mutaciones en la biosíntesis del gen d-alanina (péptido indispensable
para la síntesis del peptidoglicano) promoviendo de esta manera la disminución en
la colonización de S. mutans, así como la modificación de otras especies bacterianas
cariogénicas.26
Sin embargo, tomando en consideración que S. mutans no es el único agente
causal de la caries, y que existen otros microorganismos acidogénicos involucrados
en la progresión del proceso carioso,21 queda la incertidumbre de la efectividad de
los tratamientos enfocados únicamente en dicha especie. De ahí la inquietud de
encontrar terapias de remplazo y tratamientos para evitar la colonización de una
gama amplia de especies relacionadas con la patogenicidad de la caries a una edad
temprana en los infantes, inclusive previo a su dentición.27
CONCLUSIONES
La microbiota relacionada con caries se encuentra determinada por las “ventanas de
infectividad” de cada individuo, establecidas por la exposición a distintos
microorganismos, desde el nacimiento y hasta ciertas edades, como es la ventana de
infectividad de S. mutans que se establece entre los 26 y 38 meses de edad.
Gracias a técnicas de identificación molecular se han encontrado asociaciones de
especies bacterianas y distintos tipos de caries como A. gerencseriae, considerada
como una especie que participa en la iniciación de la caries y Bifidobacterium
involucrada en caries profunda. La relación entre especies involucradas en caries
dental severa, refleja un ambiente rico en productos bacterianos como es el ácido
láctico derivado del metabolismo de especies como S. mutans, en el que se dan
relaciones simbióticas, por ejemplo, con especies del género Veillonella. Debido a
que la ventana de colonización de los microorganismos cariogénicos se encuentra
entre los 18 y 36 meses de edad, los infantes no han creado anticuerpos para
antígenos de glucosiltransferasa, lo cual hace factible poder inmunizarlos o aplicar
terapias de remplazo, esto como un efecto preventivo de colonización para S.
mutans y otras especies potencialmente cariogénicas.
Los autores agradecen el apoyo para la obtención de las imágenes fotográficas al proyecto UNAM-PAPIME #
PE202406.
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INTRODUCCIÓN
Sin duda, las bacterias son los microorganismos presentes en la cavidad oral más
reconocidos y estudiados. Sin embargo, también se encuentran otros como hongos,
virus y arqueas, que colonizan de manera natural a este sitio y que también tienen
una participación en el establecimiento de ciertas enfermedades.
En particular, los hongos (fungi) constituyen un reino dentro del dominio Eukarya.
Son un grupo de organismos y microorganismos vegetativos, comensales, que
tienen la capacidad de degradar la materia orgánica y que a su vez pueden establecer
relaciones simbióticas con otros organismos vivos. Los hongos microscópicos
tienen un tamaño intermedio entre las células de mamífero y las bacterias, con un
diámetro de alrededor de 3 a 6 µm. Estos microorganismos tienen una función muy
importante en diversas áreas, como la industria farmacéutica, específicamente en la
obtención de antibióticos y también en la industria de alimentos, ya que ellos
mismos pueden ser fuente de alimentos como las setas y de su manipulación
también se puede obtener pan, cerveza y otros productos comestibles.1
La mayoría de hongos microscópicos presentes en el ser humano pueden coexistir
formando parte de la microbiota residente, y de hecho, cada vez se reconoce más su
importancia en la homeostasis del organismo. Esto se debe, a que en conjunto con
otros microorganismos, como bacterias y virus, son importantes para el desarrollo y
maduración apropiada de las defensas innatas y adaptativas del organismo.2
En la cavidad oral de individuos sanos se han identificado presentes más de 75
tipos distintos de hongos, siendo los géneros Candida, Cladosporium,
Aureobasidium, Aspergillus y Malassezia los más abundantes, constituyendo al
denominado micobioma oral.2 Sin embargo, también se reconoce que cambios en
el ecosistema oral o en el sistema inmune, pueden hacer que un hongo que habitaba
de manera normal la cavidad oral, transite hacia un estado de virulencia o disbiosis.3
CARACTERÍSTICAS Y MORFOLOGÍA CELULAR DE
LOS HONGOS
Los hongos son organismos eucariotes, heterotrófos, que tienen paredes celulares
con diferente composición que las paredes celulares bacterianas. Su reproducción es
asexual en la mayoría de los casos, aunque algunos también tienen la capacidad de
llevar a cabo reproducción sexual. Tienen una pared celular rica en quitina, βglucanos y una membrana plasmática que contiene esterol, específicamente de tipo
ergosterol (figura 7-1). Algunas especies de hongos como Cryptococcus neoformans
se caracterizan además por la presencia de una cápsula alrededor de la célula.1
Figura 7-1. Composición de la membrana y pared celular de los hongos.
Varios hongos también son dimórficos, es decir, bajo ciertas circunstancias
pueden presentar una estructura ovoidal llamada levadura, y en otras pueden formar
estructuras de forma filamentosa denominadas hifas o pseudohifas (figura 7-2). El
crecimiento de los hongos cuando forman hifas, se suele denominar moho.1 Se le
llama tubo germinal a la estructura emergente inicial que da lugar a la formación de
las hifas o pseudohifas y éstas consisten de prolongaciones de cadenas de células
cilíndricas inidividuales, divididas por paredes denominadas septum o tabique, en el
caso de las hifas. Cuando no existe esta franca separación se denomina a las
estructuras pseudohifas. Ambas pueden dar salidas laterales para formar esteras
micelares o micelios (figura 7-3). En las placas de cultivo, las colonias de hongos
suelen ser más grandes que las bacterianas; en su forma de levadura, las colonias
presentan color cremoso o rojo (aunque puede variar tanto color y forma) y son lisas
con bordes bien definidos. En su forma de hifa, las colonias suelen crecer dando una
apariencia “peluda”.1
Figura 7-2. Diferencia entre las morfología de la célula en levadura y en forma filamentosa (hifa y seudohifa).
Figura 7-3. Germinación a partir de una espora para conformar el tubo germinal y luego las hifas separadas por
tabiques (parte superior) y salidas laterales que dan lugar a los micelios (parte inferior).
Formación de esporas
La formación de esporas por parte de los hongos se puede dar como resultado de la
reproducción tanto sexual como asexual. En esta última ocurre la mitosis y una
escición citoplásmica, lo que da lugar a un esporangio y a su vez a una espora. Las
conidias son ejemplo de propágulos o esporas asexuales, que se encuentran
sostenidas en la punta de la hifa.1,4
Por su parte, en la reproducción sexual, después del fenómeno de meiosis se forma
una espora sexual. Algunos ejemplos de este tipo de esporas sexuales son las
ascosporas, basidiosporas y zigosporas, denominadas así por la estructura en la que
se forman. Sin embargo, las esporas sexuales difícilmente se aíslan en la clínica, ya
que la mayoría de hongos patogénicos son heterotálicos; es decir, que requieren de
dos parejas compatibles para producir esporas sexuales.1 Una vez que se han
formado las esporas, estas pueden diseminarse por diferentes medios (agua, aire),
constituyendo a agentes infecciosos para los seres humanos y los animales.8
ENFERMEDADES ORALES CAUSADAS POR HONGOS
Algunos hongos, a pesar de habitar de manera natural al cuerpo humano
(simbiontes, comensales), pueden causar enfermedades sistémicas, alergias y
también afecciones a nivel cutáneo, subcutáneo y superficial (figura 7-4).1 Uno de
los lugares donde se pueden presentar estas alteraciones fúngicas es en la cavidad
oral, causando micosis orales. El género Candida es el más relacionado con este
tipo de enfermedades, aunque también pueden presentarse infecciones causadas por
otros géneros como Aspergillus, Criptococcus e Histoplasma (cuadro 7-1). Estas
infecciones pueden ser favorecidas por diferentes eventos como la transición de
levadura a hifa, inmunosupresión del huésped, alteraciones en el flujo y
composición de la saliva, etc.4
Figura 7-4. Parte superior: transición de la forma de levadura hacia la hifal que hace posible la expresión de
factores de virulencia relacionados con la supervivencia, invasión y daño del tejido mucoso/epitelial superficial.
Parte inferior: esta transición implica pasar de una simbiosis (comensalismo) a un estado disbiótico (hifal) donde
existe una pérdida de las respuestas inmunitarias del huésped y por tanto se propicia el establecimiento de la
candidiasis.
Cuadro 7-1. Principales géneros de hongos que pueden causar micosis orales
Hongos que pueden causar enfermedades orales
Candida
Aspergillus
Cryptococcus
Histoplasma
Blastomyces
Paracoccidioides
Mucoraceae
Género Candida
Este hongo es un habitante natural (comensal) de la cavidad oral, aunque también es
la principal especie relacionada con las micosis orales en el ser humano.5
Se ha descrito que puede formar parte de las biopelículas orales, interaccionando
con bacterias como Streptococcus oralis, Lactobacillus sp., Enterococcus sp., y
Staphylococcus sp.. Estas relaciones pueden ser tanto sinérgicas como antagónicas,
ya que puede promover fenómenos como la coadhesión, y por otro lado, bacterias
orales pueden liberar moléculas de Quorum sensing y metabolitos que tienen la
capacidad de reducir tanto el crecimiento de Candida, como la expresión genética
de factores relacionados con la virulencia de este hongo (cuadro 7-2).5 Las especies
de Candida crecen de manera unicelular en forma de levadura, pero C. albicans es
capaz de transitar hacia morfologías hifales y pseudohifales (previa formación del
tubo germinal), y también pueden formar clamidosporas.6
Cuadro 7-2. Factores de virulencia de Candida albicans
Adherencia
Hidrofobicidad de la superficie celular que le confiere adherencia inespecífica
Expresión de adhesinas de superficie celular que le confiere unión específica
Evasión de las defensas del
huésped
Transición fenotípica, lo que implica la modificación de antígeno reconocido por el sistema
inmunitario
Desarrollo de hifas, lo que reduce la capacidad de fagocitosis por parte de las células inmunitarias
Producción de aspartil proteinasa, que degrada a las IgA secretadas
Unión a proteínas del sistema del complemento, lo que permite ocultar a los antígenos
Candidiasis orales
Son un grupo de infecciones micóticas causadas y asociadas a los hongos del género
Candida. La candidiasis oral se divide en dos categorías generales: candidiasis oral
primaria y candidiasis oral secundaria (figura 7-5).5
Figura 7-5. Esquema general de la Candidiasis oral, primaria y secundaria.
En el caso de la candidiasis oral primaria, las infecciones están restringidas a los
tejidos orales y periorales, se considera secundaria cuando dichas lesiones son
manifestaciones de infecciones candidiásicas sistémicas generalizadas, resultado de
enfermedades que inmunocomprometen al organismo (p. ej., VIH/SIDA, aplasia
atímica o agranulocitosis).6 El patógeno primario causante de la candidiasis por lo
general es la especie de C. albicans, pero también se ha reportado otras especies de
Candida como C. tropicalis, C.glabrata, C.krusei, C. parapsilosis, C. guillermondii
y C. dubliniensis, que pueden causar estas micosis, aunque en menor proporción.7
La patogenicidad de este hongo está relacionada con su transición de levadura a
hifa, donde la formación de los tubos germinales juega un papel crucial en esta
capacidad (véase figura 7-4).5,8 Ambas morfologías (levadura e hifa) están presentes
en las biopelículas encontradas sobre las superficies mucosas de candidiasis oral y
orofaríngea. Aunque este tipo de infecciones por lo general no son letales, si tienen
una alta morbilidad, pues llegan a causar incomodidad bucal, dolor, disgeusia y
aversión a la comida.5,6
Entre las diferentes lesiones que pueden aparecer durante la candidiasis oral
primaria se encuentran tres variantes principales: candidiasis pseudomembranosa,
eritematosa e hiperplásica (también denominada por algunos autores como nodular
o parecida a placa), así como un grupo de lesiones asociadas a Candida (cuadro 73).5,6
Tabla 7-3. Tipos de candidiasis orales
Candidiasis oral
Formas agudas*
Seudomembranosa
Eritematosa
Formas crónicas*
Hiperplásica (nodular/parecida a placa)
Eritematosa
Lesiones relacionadas con Candida
Estomatitis protésica
Queilitis angular
Glositis romboidea media
Eritema gingival lineal
*Se establece que por lo general, pero no estrictamente, los diferentes subtipos de candidiasis oral se presentan en forma aguda o crónica,
según se indica.
Candidiasis pseudomembranosa
La candidiasis pseudomembranosa (también conocida coloquialmente como
algodoncillo) tiene como característica clínica el estar constituida por placas o
parches de color blanco-cremoso, no adherentes, que son removidos con facilidad
por medio de un abatelengua o espejo bucal. Los sitios afectados por esta infección
son la mucosa bucal y labial, paladar blando, borde de la lengua, orofaringe y encía.
Cuando se remueven las placas, se revela una zona mucosa eritematosa y erosiva
por lo regular indolora.5,6
El análisis microscópico de dichas placas revela que consisten en una mezcla de
hifas y levaduras entramadas con células epiteliales descamadas, contenido de
fibrina, queratina, debris necrótico y bacterias. Algunos autores mencionan que las
lesiones que se encuentran por debajo del parche o placa, pueden ser sangrantes; no
obstante, esto es erróneo, ya que las hifas difícilmente invaden más allá de los
estratos epiteliales superficiales (figura 7-4). En caso de que esta característica este
presente se debe establecer diagnóstico diferencial con otras entidades como liquen
plano erosivo y/o pénfigo.5,6
En ocasiones este tipo de lesiones por Candida suelen ser indicador de
enfermedades sistémicas como diabetes, leucemia, VIH/SIDA y del uso de
corticoesteroides inhalados. Pero también también afectan a las personas en los
extremos de la vida, presentándose en alrededor del 5% de los recién nacidos y el
10% de sujetos adultos mayores. El diagnóstico clínico se puede confirmar con
frotis y tinción– utilizando la técnica de Schiff- o por medio de cultivos (Agar
Sabourad), los cuales pueden ser útiles para determinar que especies están
involucradas y la terapéutica a seguir.5,9,10
Candidiasis eritematosa
La candidiasis eritematosa se trata de una lesión fúngica que tiene como
característica clínica el ser un parche o parches rojizos ubicados en la parte posterior
del dorso de la lengua, del paladar o de la mucosa bucal. Es mucho más frecuente
que la candidiasis pseudomembranosa; sin embargo, en ocasiones es asintomática y
comparativamente no tiene tan connotadas características por lo que suele pasar
desapercibida para el clínico. Se subdivide en candidiasis eritematosa aguda o
crónica.5,7,9
La forma aguda de esta infección también se denomina candidiasis atrófica aguda
y la forma la crónica suele ocurrir en la mucosa palatina debajo de dentaduras
parciales, o completas, existiendo una definida demarcación entre los tejidos
afectados de los que no lo están. Como auxiliar al diagnóstico clínico se puede
realizar frotis y tinción o cultivo en Agar Sabourad.5,7,9
Esta micosis se asocia a enfermedades como VIH/SIDA, al consumo de
corticosteroides y al uso crónico de antibióticos de amplio espectro como la
tetraciclina, ya que al disminuir la carga bacteriana, se facilita el crecimiento del
hongo al reducir la competencia interespecífica en el ecosistema oral. En estos casos
(relacionada al consumo de antibióticos) su presentación clínica es más difusa, el
sujeto suele referir sensación de “escaldado y quemado” y en la lengua suele ser
más notorio debido a la pérdida de papilas filiformes. Al término de la
antibioticoterapia desaparece también esta afección (razón por la cual, antes se le
denominaba legua dolorosa antibiótica).5,7,9
Candidiasis hiperplásica crónica (en placa/ nodular)
También denominada candidiasis leucoplásica. Esta infección fúngica presenta
lesiones interrumpidas, discretas, elevadas que varían desde ser pequeñas áreas
blanquecinas palpables y translucidas hasta constituir placas grandes, densas y
opacas con áreas duras y ásperas a la palpación. Asimismo, estas lesiones no se
remueven al manipularse y ocurren en el área de las comisuras, en la superficie del
carrillo de manera uni o bilateral. El 15% de estas lesiones se asocia con el
desarrollo de una neoplasia maligna, por lo que se suele dar vigilancia y
seguimiento a las mismas.5,11
Como coadyuvante al diagnóstico se puede realizar análisis histopatológico, donde
se observan hifas acompañadas de epitelio hiperplásico e infiltrado inflamatorio.
Algunos factores etiológicos locales como humo de tabaco y uso de dentaduras
postizas pueden predisponer a su aparición.5,11
Otras lesiones asociadas a Candida
Estas alteraciones pueden tener una etiólogica relacionada con la infección fúngica
o debido a otros agentes etiológicos como las bacterias. Constituyendo a este grupo
se encuentran lesiones como queilitis angular, estomatitis por dentadura (candidiasis
eritematosa crónica), glositis romboidal medial y eritema gingival lineal.5
Relación de C. albicans con la caries dental y la enfermedad
periodontal
Existe evidencia de la participación de C. albicans en el desarrollo de enfermedades
orales como caries y enfermedad periodontal, debido a su interacción con ciertas
especies bacterianas.6,12
En lesiones de caries tempranas en niños se ha encontrado la presencia de
bacterias como S. mutans, S. sobrinus en conjunto con C. albicans (en su forma de
levadura).13
En el caso de la enfermedad periodontal, se ha establecido que los factores de
virulencia de C. albicans pueden incrementar la proliferación de microorganismos
periodontopatógenos, permitiendo su penetración a los tejidos subgingivales.14 Sin
embargo, el papel de C. albicans en el establecimiento de estas enfermedades orales
aún se encuentra en etapas muy tempranas de investigación.
INFECCIONES FÚNGICAS POCO COMUNES EN
CAVIDAD ORAL
Además de las infecciones por Candida, también pueden ocurrir otras infecciones
oportunistas orales fúngicas menos comunes que conducen a micosis como:
aspergilosis, criptococcosis, blastomicosis, histoplasmosis, paracoccidioidomicosis
y mucormicosis. Este tipo de infecciones se suelen denominar infecciones micóticas
exóticas en cavidad oral.5
Aspergilosis
Es la segunda infección micótica oportunista más común después de la candidiasis.
El hongo causante de dicha micosis pertenece al género Aspergillus y la especie A.
fumigatus se considera el agente etiológico más común. Estos patógenos suelen
adquirirse por la inhalación de sus esporas, lo que conduce a la infección
broncopulmonar y de ahí puede diseminarse hacia el cerebro, hueso y endocardio.
La infección invasiva por este tipo de hongos, tiene una alta morbilidad y
mortalidad.15,16
La aspergilosis orofacial suele manifestarse en pacientes con neoplasias
sanguíneas y de órganos hematopoyéticos y puede involucrar estructuras adyacentes
como fosas nasales, senos paranasales y piel de la cara. La infección en la cavidad
oral, es poco común, pero cuando sucede se caracteriza por la aparición de lesiones
negras o amarillentas con una base necrótica ulcerada, por lo general en la región
del paladar o en la parte posterior de la lengua. Las hifas de dicho hongo suelen
invadir la mucosa oral y pueden llegar a penetrar arterias y venas de pequeño y
mediano calibre, lo que contribuye al desarrollo de trombosis, necrosis, infarto y
diseminación sistémica.15,16
El diagnóstico se da mediante cultivo o frotis, seguido tinción mediante la técnica
de Schiff, estableciendo un diagnóstico diferencial con infección por hongos del
género Mucor y bacterias del género Pseudomonas.15,16
Criptococcosis
Es una infección rara causada por Cryptococcus neoformans o Cryptococcus gatti,
los cuales son hongos encapsulados. Además de dicho recubrimiento de
polisacárido, estos hongos presentan otras características como la producción de
melanina, que les pueden brindar protección contra su degradación por medio de
fenómenos como la fagocitosis. En cavidad oral se establece como una infección
oportunista relacionada con la presencia de VIH/SIDA y se caracteriza por la
presencia de úlceras superficiales, nódulos violáceos, granulomas, senos drenantes y
lesiones que parecen cancerosas.4
El diagnóstico depende del aislamiento a partir de la muestra tomada, que puede
ser por biopsia de las lesiones y se hace diagnóstico diferencial con COCE
(carcinoma oral de células escamosas), tuberculosis y úlcera traumática.4
Histoplasmosis
Ésta puede ser por infección primaria o secundaria derivada a partir de infecciones
pulmonares causada por el hongo Histoplasma capsulatum (saprófito o dimórfico).
Su transmisión se da por la inhalación de esporas.4,17
En la cavidad oral se presenta en tres formas: aguda, crónica y diseminada
progresiva, con una ocurrencia muy variable al igual que su presentación
mucocutánea. Pueden tener apariencia parecida a carcinoma escamocelular y para
establecer el diagnóstico es necesaria la evaluación exhaustiva de la historia clínica
y la toma de biopsia. Se ha reportado que también se observa en pacientes
inmunodeprimidos como aquellos con VIH/SIDA.4,17
Blastomicosis
Es causada por Blastomyces dermatiditis y se considera una infección crónica. Los
signos tempranos de esta lesión se suelen manifestar en el tejido gingival.5 Debido a
que comparte signos y síntomas con la tuberculosis se debe hacer un diagnóstico
diferencial. Las lesiones orales causadas por este hongo, pueden involucrar hueso
mandibular y maxilar, así como lesiones ulcerativas, verrugosas, granulomas y
proyecciones sésiles.18
Paracoccidioidomicosis
Es causada por Paracoccidioides brasiliensis y se trata de una micosis crónica que
puede tener asociada lesiones blancas en boca y orofarínge. Ocurre comúnmente en
Brasil, aunque también se han reportado casos en México. Las lesiones orales
pueden ser granulares y presentarse con ulceración, como resultado tanto de
infección primaria como secundaria. Uno de los primeros signos es linfadenopatía y
las biopsias suelen mostrar granulomas de células gigantes multinucleadas
mezcladas con células inflamatorias.19
Mucormicosis
Es una infección asociada con hongos de la familia Mucoraceae, principalmente
Rhizopus y Mucor. Existen diferentes enfermedades que se han relacionado con esta
condición como cetoacidosis asociada a diabetes,20 malignidades hematológicas,21
quemaduras, malnutrición, uremia, cirrosis hepática, VIH/SIDA, transplante de
órganos y en pacientes que reciben quimioterapia.22
Cuando se presenta en cavidad oral suele existir necrosis tisular que puede causar
ulceración y perforación palatina. La mucormicosis es rara pero cuando sucede,
resulta ser mortal en la mayoría de los casos.15
TRATAMIENTOS FARMACOLÓGICOS DE LAS
INFECCIONES POR HONGOS
Los antifúngicos o antimicóticos se pueden administrar, ya sea solos o en
combinación, como tratamiento tópicos y sistémicos. Dichos medicamentos se
dirigen específicamente a esta clase de microorganismos gracias a que inhiben la
función o producción de moléculas que no comparten con otras células, como por
ejemplo los lípidos de tipo esterol de la membrana plasmática (figura 7-6).23
Figura 7-6. Efecto celular/molecular que inducen los fármacos antimicóticos.
Polienos
Estas moléculas se caracterizan por tener dobles enlaces conjugados e intercalados
en su estructura de macrólido y porque interactuán como los esteroles (ergosterol)
de la membrana de los hongos incrementando su permeabilidad celular.24
Los tres polienos comercializados actualmente son: nistatina, anfotericina B y
natamicina, y se pueden emplear, ya sea de manera tópica, sistémica o
combinada.4,23
Nistatina
Tiene una amplia actividad antimicótica con baja toxicidad, aunque por lo general
se usa para las infecciones dadas por Candida. Tiene actividad tanto fungicida como
fungistática y está disponible en cremas, tabletas, suspensiones, enjuagues orales y
geles.23
Anfotericina B
Este antimicótico administrado vía sistémica es el pilar para el tratamiento de
infecciones que amenazan la vida.23 También se encuentra disponible en
presentación tópica para infecciones menos severas, aunque esta presentación no
suele ser popular, y por lo tanto, tampoco de primera elección. El efecto sistémico
adverso más grave de este medicamento es la nefrotoxicidad y otros efectos menos
severos son la hipocalemia y anemia leve. En la actualidad existen formulaciones
liposomales que reducen este efecto de nefrotoxicidad.5
Natamicina
Este polieno suele ser usado para infecciones por Candida, Cephalosporium,
Fusarium y Penicillium. En específico para cavidad oral se encuentran
presentaciones en pastillas de lenta disolución y que no se absorben
gastrointestinalmente, por lo que suele ser empleado como medicamento para la
candidiasis oral. Se ha demostrado que tiene actividad contra las formas de levadura
como de hifas.23
Azoles: imidazoles y triazoles
Estos antifúngicos están compuestos por anillos orgánicos que contienen dos o tres
nitrógenos (imidazoles y triazoles, respectivamente), y que actúan mediante la
inhibición de enzimas dependientes del citocromo P450 que están involucradas en la
síntesis de los esteroles de membrana. Los triazoles cono el fluoconazol e
itraconazol se usan para el tratamiento de ciertas candidiosis cutáneas. Se ha
reportado toxicidad hepática por su utilización a largo plazo e incluso interacciones
medicamentosas en combinación con ciclosporina, algunos antihistamínicos,
anticonvulsionantes e hipoglucemiantes orales.23
5-fluorocitosina
Este antifúngico es una molécula análoga a la citosina, que tiene como característica
tener un átomo de flúor añadido, modificación por la cual logra inhibir la síntesis de
DNA durante la replicación y de RNA, durante la transcripción.23
Su uso está limitado para las especies Candida y C. neoformans, ya que las células
fúngicas susceptibles a este fármaco, deben poseer un transportador de citosina
denominado permeasa de citosina.24
Futuros tratamientos
Como futuros tratamientos es probable el uso de probióticos, proteínas antifúngicas
como Histatina-5 (véase capítulo de Saliva y Ecosistema Oral), en combinación con
los medicamentos comúnmente usados.6 Asimismo, se encuentran en desarrollo
algunos metabolitos, como enumafungin y SCHB, que son inhibidores de la sintasa
de glucano 1-3 beta, la cual es la enzima encargada de la síntesis del polisácarido
presente en la pared celular de algunas especies de hongos como Candida y
Aspergillus.25,26
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INTRODUCCIÓN
Los tejidos orales están constantemente expuestos a sufrir daño, debido a los
microorganismos y al esfuerzo mecánico para comer. En los tejidos orales sanos
existe un equilibrio entre las bacterias comensales y el sistema inmunológico. Sin
embargo, cuando se rompe este equilibrio se presenta inflamación y las células del
sistema inmunológico son reclutadas. Este desequilibrio es muy claro en el caso de
enfermedades, como la caries y la enfermedad periodontal.
El cuerpo humano tiene la capacidad de generar inmunidad, es decir ya no ser
vulnerable a ciertos microorganismos que causan enfermedad. Hoy en día, la
respuesta inmunológica se ha dividido en inespecífica y específica para su mejor
estudio y entendimiento. La respuesta inmunológica inespecífica se conoce como
respuesta inmune innata, mientras que la respuesta específica, que se genera ante un
patógeno específico, se conoce como respuesta inmune adaptativa.
El sistema inmunológico protege de constantes amenazas que pudieran alterar la
homeostasis de la ecología en la cavidad oral. Los neutrófilos y la inmunoglobulina
A (IgA) son algunos participantes importantes en los mecanismos de protección
ante la presencia de microbiota patógena o disbiótica. A continuación, se expondrá
la función de varios participantes de la respuesta inmune innata y adaptativa en el
mantenimiento de la salud oral.
RELACIÓN DEL SISTEMA INMUNOLÓGICO Y LA
SALUD DE LA CAVIDAD ORAL
Saliva e inmunidad en las mucosas
Las glándulas salivales mayores y menores de la cavidad oral secretan de medio a
litro y medio de saliva diariamente. La saliva contiene sales, bicarbonato, proteínas
y factores antimicrobianos como las mucinas que protegen la mucosa y otras
superficies orales,1,2,3 (cuadro 8-1) (véase capítulo 3, Papel de la saliva en el
ecosistema oral).
Cuadro 8-1. Moléculas antimicrobianas presentes en la cavidad oral
Factor
Características
Función
Péptidos antimicrobianos catiónicos
Adrenomedulina
Péptido catiónico anfipático con sólo un puente
disulfuro. Se encuentra en el fluido crevicular y en la
saliva
Grandes cantidades de este péptido se han reportado en
pacientes con periodontitis
Catelicidina
(LL-37)
Son péptidos antimicrobianos de la familia de péptidos
de estructura de α hélice sin cisteína y que contienen
una región parecida al inhibidor de catepsina L en el
carboxilo terminal
Producido por monocitos, neutrófilos y células cebadas.
Potente antimicrobiano contra bacterias Gram negativas y
positivas, hongos, virus y parásitos. Se unen a los
lipopolisacáridos de las membranas de las bacterias y
forman canales iónicos en sus membranas
Defensinas
Péptidos cortos, catiónicos, de bajo peso molecular,
contienen de 6 a 8 residuos de cisteína que forman de 3
a 4 puentes disulfuro
Tienen la capacidad de matar bacterias Gram positivas y
negativas, hongos y virus como el herpes simple.
Se clasifican en a-, b- y q-, dependiendo de su longitud,
localización, y posición de cisteinas
Histatinas
Familia de 12 péptidos catiónicos de saliva de bajo peso
molecular sintetizados por la glándula parótida.
Contienen de 7 a 38 residuos de los cuales 12, al menos
son de histidina, por eso se les conoce como proteínas
ricas en histidina
Inhiben el crecimiento de diferentes especies de Candida,
también regulan la homeostasis oral y la unión de iones
metálicos a la saliva
Proteínas adhesivas que median la aglutinación bacteriana
Estaterina
Es un péptido de bajo peso molecular perteneciente a la
familia de las histidina/estaterina. Se localiza tanto en
saliva como en fluido crevicular
Dificulta el crecimiento de bacterias anaerobias. Retiene
cristales de fosfato cálcico, por lo que probablemente
tenga un papel protector ante la formación de biopelícula
Mucina 7
Glucoproteína salival de 357 residuos.
Producida por las células de las glándulas salivales
Promueve la aglutinación bacteriana,
su concentración es baja en pacientes con periodontitis
Aglutinina
salival
Glucoproteína salival grande, de 340kDa, producida por
la glándula parótida
Aglutina un gran número de bacterias por sus múltiples
repeticiones ricas en cisteína. Su polimorfismo genético se
relaciona con alta incidencia de caries
Proteína
tensoactiva A
También llamada sulfactante pertenece a la familia de la
colectina y es un componente del sulfactante pulmonar
que también se expresa en las glándulas salivales
Aglutina bacterias y neutraliza virus mediante residuos de
ácido siálico
Microglobulina
β-2
Aglutina bacterias y su concentración aumenta en
pacientes con enfermedad periodontal
Proteínas ricas en Son producidas por las glándulas parótidas y
prolina
submandibulares.
El contenido de prolina en estas proteínas es del 25 al
40%
Las proteínas grandes promueven la adhesión bacteriana y
las proteínas pequeñas antagonizan esta adhesión
Fibronectina
Se une a las fimbrias de bacterias como P. gingivalis e
inhibe la función de las fimbrias. Es decir, la producción
de citocinas producidas por macrófagos
Glucoproteína de alto peso molecular
Quelantes de iones metálicos
Calgranulinas
Son proteínas que atrapan iones metálicos como Mg2+ y Inhiben la proliferación bacteriana.
La producción de calprotectina en el fluido crevicular en
Zn2+.
pacientes con enfermedad periodontal
El dímero de calgranulina A y B se conoce como
calprotectina y es producido por neutrófilos, monocitos
y queratinocitos
Lactoferrina
Glucoproteína de 80 kDa producida por células del
Fija hierro y bicarbonatos privando a los microorganismos
epitelio de la mucosa y neutrófilos. Se secreta a la saliva de estas fuentes. Funciona como bactericida. Su
y al fluido crevicular
deficiencia se relaciona con la periodontitis agresiva
Inhibidores de proteasas
Cistatinas
Familia de proteínas codificada por al menos 14 genes.
Son producidas en la saliva por las glándulas salivares
mandibulares y sublinguales
Acción antimicrobiana a través de la inhibición de
cisteínas de las proteasas bacterianas, que a su vez,
inhiben la proliferación y crecimiento bacteriano
Inhibidor de
proteasa
leucocítica
Proteína catiónica de 11.7 kDa expresada por
queratinocitos. Se secreta a la saliva
Efectos antimicrobianos, antimicóticos y
antiinflamatorios por su propiedad de proteasa inhibidora
de serinas
Enzimas que actúan contra la pared celular bacteriana
Lisozima
Proteína de 14.6 kDa presente en la saliva y el fluido
crevicular. Es una muramidasa que hidroliza el enlace
glucosídico α(1-4) entre el ácido N-acetilmurámico y
los residuos de N-acetilglucosamina en el péptido
glucano de la pared celular de bacterias
Proteínas de
reconocimiento
de
peptidoglucano
Son una familia de proteínas de alto peso molecular (de
90 a 115 kDa). En las glándulas salivales se expresan
las de tipo 3 y 4
Promueve la lisis bacteriana.
Activa la aglutinación de microorganismos
Además, en las glándulas salivales, los linfocitos B se diferencian en células
plasmáticas que producen una inmunoglobulina llamada IgA polimérica. Cuando la
IgA es secretada, lo hace en forma dimérica y entonces es denominada IgA
secretora o s-IgA. Los linfocitos T y B también se encuentran en la encía inflamada.
Los linfocitos B se diferencian en células plasmáticas que secretan principalmente
IgG, pero también pueden secretar IgM e IgA monomérica.4
La saliva es un medio que facilita la interacción entre la microbiota oral, las
células del sistema inmunológico del huésped y los moduladores inmunes
secretados por éstas, ya que la saliva cubre todas las superficies orales formando
una película protectora tanto en la superficie de los dientes como en la superficie del
epitelio oral. Las mucinas son componentes mayoritarios de estas películas, que
cubren la superficie de la mucosa como un gel hidratado que protege el epitelio de
enzimas secretadas por los microorganismos y de posibles daños mecánicos.
Inmunoglobulina A secretora (s-IgA)
La IgA sistémica es una molécula monomérica, mientras que la s-IgA es polimérica
(principalmente, dimérica). La s-IgA es la principal clase de anticuerpo encontrada
en saliva y en otras secreciones y está compuesta de dos o más monómeros de IgA,
una cadena J y un componente secretor (SC) (figura 8-1). Cada IgA contiene dos
cadenas pesadas y dos cadenas ligeras unidas covalentemente por puentes disulfuro.
La cadena J y el componente SC están unidos covalentemente por puentes disulfuro
a la región Fc del anticuerpo IgA. La cadena J es producida por las células
plasmáticas, mientras que el componente SC es una proteína glicosilada producida
por las células epiteliales de la mucosa. El SC estabiliza la estructura polimérica de
la IgA, protegiéndola de ataques proteolíticos.4
Figura 8-1. Estructura de la IgA secretora (s-IgA). Es una molécula dimérica que se conforma con dos
monómeros de IgA, una cadena J y un componente secretor.
La IgA de la saliva se produce en las células plasmáticas que se localizan
adyacentes a los núcleos y acinos de las glándulas salivales. La IgA polimérica
secretada por las células plasmáticas que contiene la cadena J es reconocida por su
receptor PIgR localizado en la superficie de las células de los ductos y de los acinos.
El complejo IgA-PIgR es endocitado y transportado a la parte apical de las células.
Una vez ahí, es exocitado y una parte del receptor PIgR es degrado por proteasas.
La región no degradada restante del PIgR es el componente secretor SC de la s-IgA
(figura 8-2).
Figura 8-2. Producción de IgA secretora (s-IgA) en la mucosa epitelial. Las células de la mucosa expresan el
receptor polimérico para inmunoglobulina (PIgR) en la región basal. El PIgR une a la inmunoglobulina IgA
polimérica secretada por las células plasmáticas de las glándulas salivales y forma un complejo PIgR-IgA. El
complejo se moviliza a la parte apical de las células donde se libera. Parte del PIgR se degrada y deja al
componente secretor unido a la IgA polimérica.
La s-IgA es abundante en la saliva y tiene diversos papeles en la inmunidad de la
mucosa oral. Los anticuerpos en sitios sistémicos opsonizan bacterias que son
removidas por fagocitosis, mediada por receptores Fc para inmunoglobulinas, tanto
de macrófagos como de neutrófilos. Las s-IgA en cavidad oral funcionan mediante
la exclusión inmune uniéndose y agregando bacterias y hongos en la saliva los
cuales son eliminados al deglutir.5,6
Inmunidad en el surco gingival
El periodonto constituye una serie de tejidos (la encía, el ligamento periodontal, el
cemento y el hueso alveolar) que dan soporte al diente. La unión entre la encía y el
diente se denomina surco gingival y es el sitio donde se acumulan microorganismos,
que de no ser mantenidos en concentraciones bajas pueden generar enfermedad
periodontal.
El mantenimiento del estado de salud en la cavidad oral, directamente de
neutrófilos que llegan al surco gingival eliminan el exceso de microorganismos y
luego son removidos para no causar daño. En general los neutrófilos hacen esto en
los sitios de infección y a este proceso se le conoce como homeostasis de
neutrófilos.
Homeostasis de neutrófilos
La homeostasis de neutrófilos se puede dividir en tres procesos: producción, tráfico
y eliminación. Los neutrófilos, que pertenecen al grupo de las células llamadas
polimorfonucleares (PMN), son producidos en grandes cantidades por la médula
ósea y se liberan diariamente a la circulación sistémica.7
Durante el proceso de diferenciación de neutrófilos en la médula ósea se pueden
distinguir tres grupos celulares; el grupo de células troncales, el grupo de células
mitóticas y el grupo de células postmitóticas. El primer grupo consiste en una
población de células troncales pluripotenciales hematopoyéticas indiferenciadas o
HSCs (por sus siglas en inglés de Hematopoietic Stem Cells), el segundo grupo está
compuesto por células progenitoras de granulocitos que proliferan y se diferencian y
en el tercer grupo están los neutrófilos diferenciados y listos para su liberación hacia
el torrente sanguíneo (figura 8-3).
Figura 8-3. Producción de neutrófilos en la médula ósea. Los neutrófilos se diferencian a partir de una
población de células troncales pluripotenciales hematopoyéticas indiferenciadas y forman el grupo de células
troncales que se autorrenuevan (HSCs). Los neutrófilos maduran en la médula ósea (grupo mitótico) y acumulan
diferentes tipos de gránulos. Los gránulos que se producen son los azurofílicos (círculos negros), los específicos
(círculos gris claro) y los de gelatinasa (círculos gris obscuro). Por último, también producen vesículas
secretoras (círculos blancos). Al conjunto de células en diferenciación se lo conoce como grupo mitótico. Los
neutrófilos diferenciados se mantienen en la médula ósea mediante la interacción entre el receptor de quimiocina
4 (CXCR4) y su ligando, la quimiocina 12 (CXCL12); en el grupo posmitótico. Cuando esta interacción se
pierde, los neutrófilos se liberan hacia la circulación sistémica. La interleucina 17 (IL-17) estimula al factor
estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF), que a su vez regula tanto la producción de neutrófilos o
granulopoyesis como la liberación de neutrófilos de la médula ósea.
El factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF, por sus siglas en inglés
de Granulocyte-Colony Stimulating Factor), regula tanto la producción o
granulopoyesis como la liberación de neutrófilos en la médula ósea.8 El grupo de
neutrófilos diferenciados y listos para su liberación es mantenido en la médula ósea
por la interacción entre el receptor de quimiocina 4 (CXCR4, por sus siglas en
inglés) que se encuentra en la superficie de los neutrófilos, con su ligando, la
quimiocina 12 o factor 1 derivado del estroma (CXCL12 o SDF-1, por sus siglas en
inglés) que se produce en la médula ósea. El G-CSF regula la liberación de
neutrófilos diferenciados desde la médula ósea interfiriendo la interacción de
CXCR4-CXCL12.9 Además, la interleucina 17 (IL-17) promueve la granulopoyesis
y la liberación de neutrófilos por la regulación positiva del G-CSF (figura 8-3).8
Una vez producidos, los neutrófilos viajan a través de la circulación sistémica y
pueden ser reclutados en los sitios de infección o inflamación. El proceso de
reclutamiento de neutrófilos que activa la transmigración de neutrófilos se conoce
como cascada de adhesión leucocitaria (figura 8-4).10
Figura 8-4. Atracción o cascada de adhesión leucocitaria que activa la movilización de neutrófilos al sitio de
infección o inflamación. Los neutrófilos se desplazan hacia el sitio de infección o inflamación mediante una
cascada de pasos que incluye la captura, el rodamiento, la adhesión firme y la movilización de los neutrófilos
(flechas negras).
Este proceso inicia con la activación de las células endoteliales que expresan
receptores de selectinas de tipo E y P. Los neutrófilos reconocen estas selectinas y
comienzan a rodar sobre el endotelio. Posteriormente, las quimiocinas inducen la
expresión de integrinas, otras moléculas de adhesión, en los neutrófilos. Tanto las
selectinas como las integrinas permiten a los neutrófilos rodar sobre las células
endoteliales hasta llegar a detenerse sobre el endotelio. Por último, los neutrófilos,
transmigran al sitio de inflamación o infección mediante diapédesis. Este último
paso es regulado por integrinas β-2. Las integrinas se unen a sus ligandos que
pertenecen a la familia de las moléculas de adhesión intracelular -1 y -2 (ICAM-1 e
ICAM-2).11 Los neutrófilos que se reclutan en los sitios de inflamación e infección,
siguen los gradientes quimiotácticos tales como componentes del sistema del
complemento (C5a) y componentes bacterianos (figura 8-4).
Después de la transmigración hacia el sitio de infección o inflamación, los
neutrófilos destruyen a los microorganismos por fagocitosis, degranulación o
formación de redes extracelulares de neutrófilos (NETs por sus siglas en inglés de
Neutrophil Extracellular Traps) (figura 8-5).12
Figura 8-5. Activación y remoción de neutrófilos. Los neutrófilos destruyen a las bacterias mediante
fagocitosis, degranulación y formación de redes extracelulares de neutrófilos (NETs). Los neutrófilos sufren
apoptosis una vez que han inducido su efecto y los macrófagos los fagocitan. Los macrófagos sintetizan a
continuación factor de crecimiento tumoral β (TGF-β) e interleucina 10 (IL-10) (flecha hacia arriba) y dejan de
producir IL-23 (flecha hacia abajo).
Una vez que han realizado su efecto bactericida, los neutrófilos sufren apoptosis y
expresan en su superficie señales para ser fagocitados. Los fagocitos residentes, es
decir, las células dendríticas y los macrófagos eliminan neutrófilos en estado de
apoptosis. Cuando los macrófagos fagocitan neutrófilos apoptóticos sufren una
reprogramación e inician una respuesta antiinflamatoria, caracterizada por la síntesis
de factor de crecimiento tumoral β (TGF-β, por sus siglas en inglés de Transforming
Growth Factor beta) e interleucina 10 (IL-10), así como la disminución en la
síntesis de la interleucina 23 (IL-23).13
La IL-23 induce la síntesis de IL-17, por lo tanto, cuando la concentración de IL23 disminuye, la concentración de IL-17 también, teniendo como consecuencia una
disminución en la concentración de G-CSF y tanto la granulopoyesis como la
liberación de neutrófilos de la médula ósea se inhiben. La homeostasis en la
producción, el tráfico y la correcta eliminación de neutrófilos de sitios de infección
e inflamación es un proceso clave en la resolución de la inflamación (figura 8-5).
RELACIÓN DEL SISTEMA INMUNOLÓGICO Y Candida
albicans
La cavidad oral es un nicho perfecto para el crecimiento de Candida albicans, en
especial en personas inmunocomprometidas o inmunosuprimidas (véase capítulo 7,
Hongos en el ecosistema oral). Una primera línea de defensa que previene la
candidiasis es la microbiota oral residente, la cual compite con C. albicans por
espacio y nutrientes, y libera moléculas que previenen la inflamación local. Sin
embargo, C. albicans es capaz de activar a las células del sistema inmunológico y la
producción de citocinas.
La saliva es un medio para transportar proteínas capaces de interactuar con C.
albicans. La disminución en la función de las glándulas salivales puede ser
consecuencia de tratamientos médicos, de uso de medicamentos o de una respuesta
autoinmune que afecta a las glándulas salivales. Un ejemplo de respuesta
autoinmune es el síndrome de Sjögren. La deficiencia en la producción de saliva
conlleva a infecciones fúngicas en la cavidad oral como la candidiasis,14 ya que al
disminuir la producción de saliva se favorece la disbiosis, misma que promueve la
proliferación de C. albicans. La saliva de pacientes con síndrome de Sjögren poseen
altas concentraciones de calprotectina y péptidos antimicrobianos, tal vez debido a
inflamación de la mucosa. Los cambios en la producción y composición de la saliva,
modifican la película protectora de saliva que cubre los tejidos orales, reduciendo
así, la barrera funcional epitelial. Como consecuencia de todos estos cambios en
saliva, la homeostasis del sistema inmunológico oral se rompe y C. albicans causa
candidiasis orofaríngea.
Las mucinas, las estaterinas y las s-IgA presentes en la saliva, son capaces de
aglutinar C. albicans y una vez formados estos agregados, se pueden eliminar al
deglutir (figura 8-6). No obstante, si esta aglutinación se encuentra en la película
adquirida presente en las superficies de la cavidad oral, entonces se promueve la
adhesión de C. albicans al epitelio oral.15
Figura 8-6. Mecanismos de eliminación de Candida albicans. La s-IgA, las mucinas y las proteínas ricas en
prolina (PRPs) son algunas de las moléculas que se unen a las hifas de C. albicans para su eliminación por
deglución.
C. albicans expresa Hwp1, una proteína de la pared de sus hifas que tiene
homología a las proteínas ricas en prolina de la saliva. La proteína Hwp1 puede
funcionar como sustrato de la glutaminasa permitiendo la unión de C. albicans a las
células epiteliales, ya que en condiciones normales, la glutaminasa unida a la
membrana de células epiteliales de la mucosa oral une proteínas ricas en prolina.
RELACIÓN DEL SISTEMA INMUNOLÓGICO Y LA
CARIES
La caries es la enfermedad oral con mayor prevalencia y es resultado de una falta de
balance provocada por la exposición crónica a múltiples factores de riesgo y
factores protectores a lo largo del tiempo (véase capítulo 5, Metabolismo bacteriano
de la biopelícula dental y bioquímica de la caries).
La patogenia a nivel molecular de la caries dental está relacionado con
microorganismos como Streptococcus mutans. Las enzimas glucosiltransferasas
(GTF, por su nombre en inglés glucosyltransferase) son expresadas por estos
microorganismos. El antígeno I/II es una adhesina de los Streptococcus que utilizan
para poderse unir al diente, este antígeno interactúa con galactósidos de la saliva
derivados de la película del diente. Otras moléculas de superficie de estos
microorganismos son las proteínas de unión a glucanos (GBP, por sus siglas en
inglés glucan binding protein). La acumulación de S. mutans en la superficie del
diente en presencia de sacarosa, depende de las proteínas GTF y GBP. Una vez
adheridos, estos microorganismos metabolizan los azúcares y secretan ácido láctico
que desmineraliza la superficie del diente y que eventualmente se convierte en una
caries (figura 8-7).
Figura 8-7. Patogenia molecular de la caries dental relacionada con Streptococcus mutans.
La respuesta inmunológica humoral es capaz de regular la actividad cariogénica,
en especial la inmunoglobulina A secretora. La habilidad de un patógeno para unirse
a la película adquirida en el esmalte es el evento principal para la instalación de la
caries. La s-IgA previene la unión de los microorganismos cariogénicos a las
superficies duras de los dientes además de inhibir la actividad de
glucosiltransferasas (GTF), neutraliza virus y toxinas, inactiva enzimas, elimina
antígenos de la saliva y previene la colonización de microorganismos cariogénicos.
El papel de la s-IgA para el control de la actividad cariogénica es aún
controversial. Sin embargo, se ha mostrado que existe una asociación entre la caries
dental y altos niveles de s-IgA.
A pesar de la caries dental es un problema de salud pública mundial, aun no se
cuenta con una vacuna para prevenir este padecimiento. Entre las bacterias
patógenas que causan la caries de encuentran bacterias de los géneros
Streptococcus, Lactobacillus y Actinomyces principalmente, aunque hoy se conoce
que la etiología de la caries es más compleja de lo que se había pensado,16 (véase
capítulo 6, Etiología microbiana de la caries).
Inmunidad en contra de caries
Se ha observado que los individuos jóvenes con concentraciones bajas o no
detectables de S. mutans, se mantienen libres de caries hasta la edad adulta;17
también se sabe que la susceptibilidad a padecer caries es inversamente
proporcional a la cantidad en saliva de IgA en niños y adultos jóvenes.18
Por otra parte, anticuerpos IgG contra S. mutans pueden ser detectados en niños
debido a que, dentro del seno materno, los prenatos adquieren inmunidad como
consecuencia de transferencia placentaria o al nacer cuando consumieron leche
materna.19 Durante la niñez se comienzan a sintetizar anticuerpos de la clase IgG
contra antígenos de S. mutans seguidos de la producción de IgA. La cantidad de
anticuerpos producidos es detectable a lo largo de la vida del individuo. En adultos
mayores, la concentración sérica de IgG contra Streptococcus cariogénicos está
directamente relacionada con la cantidad de caries presentada, mientras que la
concentración de IgA está inversamente relacionada.20
Esta relación recíproca entre la respuesta de IgG y de IgA a lo largo de la vida,
indica que la respuesta inmune adaptativa inicial a los antígenos de S. mutans puede
influenciar el tiempo y grado en que estas bacterias se unen a la biopelícula dental.
Cambios en el ambiente como aumento en el consumo de alimentos ricos en
azúcares, promueve la proliferación de ácidos por bacterias y por ende una marcada
progresión de la caries. Después de la erupción dental, la formación de biopelícula
en los dientes reflejará el tipo de respuesta inmune. Sin embargo, los factores
ambientales siempre jugarán un papel determinante en el desarrollo de caries.21
Estrategias de inmunización activa y pasiva se han perseguido para tratar las
infecciones que conducen a la caries dental. Varios microorganismos acidogénicos
han sido relacionados con varias etapas de la caries dental. Hasta la fecha, S. mutans
sigue siendo una de las especies identificadas en manchas blancas de
desmineralización inicial del esmalte. Dado que S. mutans se comporta como un
patógeno clave, es un objetivo razonable para una vacuna de caries. Al igual que
otros estreptococos del grupo viridans, S. mutans presenta una serie de antígenos en
su pared celular y en su región extracelular que son imprescindibles para su unión al
diente y para su acumulación en la biopelícula oral. Dentro de las proteínas que
sirven para su adhesión se encuentran el antígeno I/II y péptidos de unión a
glucanos, los cuales han sido candidatos para vacunas probadas en ratones y ratas.22
Procedimientos de inmunización pasiva también han mostrado resultados
prometedores. Suplementos alimenticios que contienen IgG o anticuerpos contra
GTF o GBP y anticuerpos monoclonales reactivos con especificidad para antígenos
como el antígeno I/II, han demostrado reducir la caries dental cuando se infectan
animales con S. mutans.23
RELACIÓN DEL SISTEMA INMUNOLÓGICO Y LA
ENFERMEDAD PERIODONTAL
Cuando existe salud periodontal, la interacción entre la microbiota simbiótica y los
neutrófilos está fuertemente regulada para prevenir el daño de los tejidos
periodontales.24 La interacción entre neutrófilos y microbiota se ha estudiado en
ratones libres de gérmenes o libres de patógenos específicos. Los resultados de estos
estudios demostraron que la microbiota oral comensal no tiene ningún impacto en el
tejido gingival a diferencia de la microbiota del intestino que sí tiene injerencia
sobre la histología de este órgano.
Los neutrófilos son reclutados a los tejidos periodontales mediante el receptor de
quimiocina 2 (CXCR2). Este receptor posee dos ligandos que son la quimiocina 1
(CXCL1) y la quimicoina 2 (CXCL2). Los ligandos son secretados por el epitelio de
unión, pero se ha reportado que el CXCL2 es el que induce el reclutamiento activo
de neutrófilos.25
Los neutrófilos juegan un papel fundamental en el mantenimiento de la salud oral,
dado que la falta y el exceso de estos conllevan a problemas periodontales.
En general, todas las superficies de la cavidad oral son nichos para la colonización
de bacterias específicas, que resultan en la formación de una biopelícula formada
por comunidades polimicrobianas. El estado de salud oral se mantiene si la
microbiota oral está en simbiosis con el sistema inmunológico (figura 8-8). Sin
embargo, cuando algún factor altera este equilibrio, se produce una disbiosis o
alteración de la microbiota oral que promueve la periodontitis,26 así como la
consecuente respuesta del sistema inmunológico a esta alteración (figura 8-9).
Figura 8-8. Mantenimiento de la microbiota en homeostasis. El epitelio de unión de la encía produce
interleucina 8 (IL-8) y genera un gradiente hacia el tejido conectivo que se encuentra vascularizado. Este
gradiente permite que los neutrófilos sean atraídos y lleguen hasta el surco gingival que delimita el diente y el
epitelio de unión. Las bacterias se acumulan en el surco gingival y favorecen la movilización de neutrófilos a
esta zona. Los neutrófilos eliminan el exceso de bacterias por fagocitosis o degranulación. En consecuencia, los
neutrófilos mantienen de forma constante la homeostasis de la microbiota de la cavidad oral.
Figura 8-9. Aparición de microbiota disbiótica. Cuando existe un desbalance en el ecosistema oral, la
microbiota se torna disbiótica. Esta microbiota disbiótica prolifera de manera considerable y ejerce varios
efectos en el sistema inmunitario. Inhibe el gradiente de interleucina 8 (IL-8), lo que produce que se detenga el
desplazamiento de los neutrófilos hacia el surco gingival (cruz negra) y se acumulen grandes cantidades de
neutrófilos en el tejido conectivo. Además, la microbiota disbiótica inhibe la fagocitosis de los neutrófilos y les
impide la fagocitosis por los microorganismos que se han acumulado. Por último, los neutrófilos que no se
eliminan comienzan a dañar el tejido del huésped.
La acumulación de la biopelícula dental conlleva un reclutamiento desmedido de
infiltrado inflamatorio. Este último, está compuesto principalmente por neutrófilos
que se acumulan en los tejidos orales. Los neutrófilos son los leucocitos más
abundantes en la sangre y son considerados la primera línea de defensa en los
procesos inflamatorios e infecciosos.27
En general, cuando los microorganismos invaden al organismo, se promueve una
respuesta inflamatoria. Los neutrófilos destruyen microorganismos en los sitios de
inflamación e infección ya sea por fagocitosis, degranulación o formación de redes
extracelulares de neutrófilos (figura 8-5).12 Los neutrófilos al activarse, producen
una gran variedad de quimiocinas y citocinas, que reclutan componentes del sistema
inmunológico en los sitios de inflamación e infección.28
Desafortunadamente, si los neutrófilos no son eliminados del sitio de inflamación
o infección después de realizar su trabajo, las proteínas que se liberan de sus
vesículas dañan los tejidos del huésped.29 En la cavidad oral, los microorganismos
no necesariamente promueven una respuesta inflamatoria. Se sabe que la presencia
de la biopelícula que se deposita en los dientes induce un constante reclutamiento de
neutrófilos al surco gingival.30,31 Por lo tanto, la homeostasis entre los neutrófilos y
las biopelículas es importante para evitar que los neutrófilos dañen el tejido del
huésped. Es decir, la cantidad y distribución de neutrófilos en la cavidad oral es
esencial para mantener la salud de la cavidad oral.
La periodontitis se asocia con un cambio en la microbiota oral, de simbiótica a
disbiótica. La acumulación de la microbiota disbiótica conlleva un incremento en el
infiltrado inflamatorio, que se compone principalmente por neutrófilos que se
liberan a los tejidos orales. Si no es resuelta esta inflamación en los tejidos
periodontales, puede convertirse en una inflamación crónica.
La inflamación crónica tiene como consecuencia la formación una bolsa
periodontal, que se caracteriza por un surco gingival profundo, debido a la pérdida
de inserción de la encía y la destrucción de hueso alveolar. Se sabe que
Porphyromonas gingivalis tiene la capacidad de interferir con el gradiente de la
interleucina 8 (IL-8) que permite la transmigración de los neutrófilos al surco
gingival, esto tiene como consecuencia que los neutrófilos se acumulen en el tejido
conectivo del periodonto. Además, P. gingivalis también puede escapar de la
fagocitosis de los neutrófilos, ya que puede sobrevivir dentro de los fagosomas de
los neutrófilos, en ambientes muy ácidos.32
Los neutrófilos forman una barrera que previene la invasión de bacterias dentro de
los tejidos y son esenciales para mantener un periodonto sano. Pacientes con
deficiencia de adhesión de leucocitos presentan infecciones frecuentes y manifiestan
periodontitis severa, a temprana edad. Este tipo de periodontitis no suele responder
al tratamiento con antibióticos o a la remoción mecánica de la biopelícula dental, lo
que sugiere que otros mecanismos están participando.33 Por otra parte, pacientes
con exceso de neutrófilos también presentan enfermedad periodontal, pues el alto
número de neutrófilos promueve un estado de inflamación crónica.
Participación de la respuesta inmunológica en la resorción
ósea
Durante la periodontitis, las bacterias se adhieren a la superficie del diente e invaden
el epitelio de unión y el tejido conectivo promoviendo la acumulación de infiltrado
inflamatorio. Si el infiltrado se acerca al hueso alveolar, se inicia la degradación del
hueso (figura 8-10).34 El balance entre la formación de hueso y la resorción de éste,
está controlado por varios sistemas de regulación, como el sistema endocrino y el
sistema inmunológico. Una regulación osteoinmunológica, depende de las citocinas
derivadas de leucocitos (tanto PMN, como linfocitos y macrófagos) en la lesión.35
Figura 8-10. Relación espacial entre el infiltrado inflamatorio y la pérdida de hueso alveolar. Durante la
periodontitis, las bacterias se adhieren a la superficie del diente e invaden el epitelio de unión y el tejido
conectivo. Esto da origen a la formación de un infiltrado de neutrófilos. A, en un proceso de gingivitis, el
infiltrado se encuentra lejos del hueso por lo que la osteoclastogénesis no se estimula. B, en la periodontitis, el
infiltrado se halla cerca del hueso alveolar y estimula a los osteoclastos y la resorción ósea.
La presencia de las biopelículas dentales desencadena la producción de citocinas
proinflamatorias, tales como la interleucina (IL)-1α, IL-17 y el factor de necrosis
tumoral (TNF) α y β. Tanto el TNF como la IL-17 estimulan la expresión y
activación de metaloproteasas que degradan la matriz extracelular (MMPs) y de
osteoclastos, células que degradan hueso.36
Otro sistema de activación de los osteoclastos está integrado por el receptor
activador del factor nuclear kappa-B (RANK), el ligando de RANK (RANKL) y la
osteoprotegerina (OPG). RANK es un receptor expresado por las células
progenitoras de los osteoclastos. RANKL y OPG son citocinas que pertenecen a la
familia del TNF y son producidas por osteoblastos y células del estroma de la
médula ósea. RANKL promueve la activación de osteoclastos y OPG promueve la
inhibición de los osteoclastos. Por lo tanto, la unión de RANKL a RANK
determinará la diferenciación de las células progenitoras de los osteoclastos en
osteoclastos activos, mientras que la unión OPG a RANKL inhibirá este proceso de
diferenciación.34,35
El óxido nítrico, la IL-1α y la IL-17 estimulan la expresión de RANKL lo que
conduce también a la diferenciación y activación de osteoclastos. La combinación
de la respuesta inmune innata y la adaptativa favorece la inflamación y la resorción
ósea. Estas citocinas proinflamatorias tienen una retroalimentación positiva que
amplifica la señal y promueve la progresión de la lesión periodontal. Por el
contrario, las citocinas producidas por los linfocitos T, la IL-4 y la IL-10 tienen el
efecto contrario, en parte, a través de la estimulación de la producción de
inhibidores tisulares de las metaloproteinasas de la matriz (TIMP) y OPG.34,35
El reclutamiento de leucocitos en áreas lesionadas o infectadas es esencial para
una defensa efectiva del huésped. La constante migración de los linfocitos T y otros
leucocitos a los tejidos del todo el cuerpo permite que el sistema inmunológico
proteja al huésped de una gran variedad de desafíos antigénicos.
La migración de los leucocitos a los tejidos es particularmente intensa durante la
respuesta inflamatoria y resulta de la expresión de las moléculas de adhesión
inducidas por las citocinas en la superficie de las células endoteliales. La selectina E
y la molécula de adhesión intercelular-1 (ICAM-1) son cruciales en el tráfico
celular.37 Además de las proteínas de adhesión, existen moléculas como Del-1 que
inhiben a la IL-17 y el paso de PMN. Del-1 inhibe la inflamación y la pérdida hueso
durante la periodontitis en ratones jóvenes. En los ratones viejos o durante la
infección con patógenos periodontales, la expresión de Del-1 es menor y la
producción de IL-17 por las células T CD4+ y los neutrofilos es mayor.
Por otra parte, la IL-17 induce la producción del factor estimulador de colonias de
granulocitos (G-CSF) y citocinas CXC para atraer a los PMN al tejido inflamado.
Al mismo tiempo, la IL-17 inhibe la expresión de Del-1, lo cual permite mayor
adhesión y por tanto mayor extravasación de PMN en el tejido gingival inflamado.
IL-17 también actúa en sinergia con otras citocinas proinflamatorias para inducir
metaloproteinasas de la matriz (MMP) y RANKL; esto promueve
osteoclastogénesis dando por resultado la pérdida de hueso alveolar. La inflamación
asociada a la pérdida de hueso promueve la disponibilidad de nutrientes a las
bacterias, aumentando la diversidad y la proliferación bacteriana. La mayor cantidad
de bacterias amplifica aún más la cascada inflamatoria.38
Respuestas específicas de los anticuerpos
Muchos estudios han demostrado que los títulos de anticuerpos contra especies
consideradas peridontopatógenas, son más elevados en los pacientes con
periodontitis que en las personas sin enfermedad periodontal. Más aún, los títulos
séricos de anticuerpos contra P. gingivalis se reducen en sujetos con periodontitis
avanzada luego de un tratamiento exitoso.39
Es probable que los niveles de anticuerpos dependan de varios factores que
incluyen exposiciones previas a la microbiota subgingival y la capacidad del
huésped de responder a ciertos antígenos. El efecto del tratamiento sobre los niveles
de los anticuerpos puede ser resultado de la inoculación (bacteriemia transitoria)
provocada por el procedimiento de limpieza profunda de la bolsa periodontal
(raspado y alisado radicular). La reducción de la cantidad de bacterias, que se
produce después de este procedimiento puede permitir la actividad de clonas de
linfocitos B para que generen anticuerpos con gran avidez por las bacterias.
La respuesta inmune humoral en especial de la IgG y de la IgA, desempeña un
papel protector en la patogenia de la enfermedad periodontal pero el mecanismo
preciso todavía se desconoce. La terapia periodontal puede mejorar la magnitud y la
calidad de la respuesta inmunológica humoral a través de un proceso de
inmunización.40
PERSPECTIVAS DE TRATAMIENTO INMUNOLÓGICO
CONTRA ENFERMEDADES ORALES
Como se mencionó anteriormente, la falta o exceso de neutrófilos en el periodonto
es un factor innegable para el desarrollo de enfermedad periodontal. Dado que en
ambas situaciones, el estado de inflamación y la pérdida de hueso, dependen de IL1741 es acertado pensar que inhibidores para IL-17 o para el receptor de IL-17 sean
blancos prometedores para el tratamiento de la periodontitis humana.
Al bloquear la acción de la IL-17, el reclutamiento de neutrófilos hacia los tejidos
periodontales se reduce y en consecuencia también la inflamación. Por lo tanto al
bloquear la IL-17 se previene el daño a los tejidos periodontales y la pérdida de
hueso.
Especies como Aggregatibacter actinomycetemcomitans y Staphylococcus aureus
producen toxinas bacterianas que inducen la lisis de neutrófilos y su degranulación,
estos productos bacterianos podrían ser neutralizados con anticuerpos específicos, lo
que ofrece otra alternativa de tratamiento.42,43,44
Un péptido antimicrobiano que parece ser prometedor es la histatina, que funciona
como enjuague bucal para la candidiasis en pacientes con inmunodeficiencia
adquirida por VIH.1 Adicionalmente, el análisis proteómico de bacterias unidas y
aglutinadas a proteínas de la saliva de pacientes ha revelado un potencial de la
estaterina para ser utilizada como marcador de infecciones en la cavidad oral.45
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INTRODUCCIÓN
Las biopelículas se pueden formar prácticamente en cualquier superficie que esté
expuesta a un ambiente natural. La formación de la biopelícula dental es sin duda,
uno de los ejemplos más conocidos. Las biopelículas en el medio ambiente oral se
pueden formar en las superficies dentales, en los tejidos blandos presentes en la
cavidad oral y también sobre una multitud de superficies de biomateriales y
dispositivos empleados para restaurar o rehabilitar funciones perdidas en la cavidad
oral.
La formación de biopelículas, en diversos biomateriales presentes en la cavidad
oral, puede impactar de manera importante la salud bucal de las personas. Se sabe
que de manera similar al desarrollo de la periodontitis, la presencia de las
biopelículas sobre implantes dentales está relacionada con la periimplantitis;
infección que afecta los tejidos circundantes al implante dental.1
Otro ejemplo es la colonización bacteriana, en una restauración clase II mal
ajustada en el margen gingival, lo cual afecta la salud gingival del órgano dentario
restaurado.2,3 La formación de biopelículas en resinas compuestas no sólo degrada
el material y afecta la rugosidad del mismo, sino que también facilita que las
bacterias colonizadoras puedan invadir la interfase entre la restauración y el tejido
dental, causando caries secundaria y posiblemente a una patología pulpar.4,5,6 En el
caso de las biopelículas alrededor de aparatos de ortodoncia, éstas pueden causar
desmineralización en el esmalte dental contiguo al bracket, lo cual es un efecto no
deseado del tratamiento ortodóncico.7,8
Con esto en mente, el desarrollo de nuevos biomateriales o dispositivos con
capacidad antibacteriana que logren disminuir la formación de las biopelículas sin
afectar su comportamiento biológico, es tan importante como necesario.
INFECCIONES ASOCIADAS A BIOPELÍCULAS EN
DISPOSITIVOS BIOMÉDICOS
Una biopelícula es una estructura compleja formada por agregados bacterianos, por
lo general existentes como comunidades cercanamente asociadas, que se adhieren a
una variedad de superficies naturales o artificiales, en un medio acuoso que contiene
una concentración suficiente de nutrientes para sostener las necesidades metabólicas
de la microbiota.9
Debido a esta arquitectura específica y a las interacciones que existen entre las
especies que forman la biopelícula, existe un incremento de la tolerancia a los
antimicrobianos y resistencia al sistema inmune del huésped, si se compara con las
bacterias que se encuentran en estado libre o planctónico.10,11,12
Una infección relacionada con un dispositivo biomédico o implante inicia con la
adhesión de los microorganismos a la superficie de este dispositivo. Posteriormente,
ocurre el crecimiento bacteriano y la formación de la biopelícula, donde las
bacterias son más resistentes al tratamiento antibiótico y sistema inmune, de tal
manera que comienzan a causar daño tisular local. Si esta infección no es
controlada, se puede llegar a la pérdida del dispositivo biomédico o implante, con
consecuencias como dehiscencia de la herida o hasta reacciones sistémicas como
fiebre y embolia.13
Entre los principales dispositivos biomédicos implantables, que son susceptibles a
presentar infecciones asociadas a biopelículas se encuentran: catéteres intravenosos,
válvulas cardiacas, dispositivos de asistencia ventricular, extensores coronarios,
estimuladores neurológicos, artroprótesis, dispositivos de fijación para fracturas,
implantes de mama, cocleares, intraoculares e implantes dentales.14 a 20
INFECCIONES POR BIOPELÍCULAS EN
DISPOSITIVOS ORALES Y CRANEOFACIALES
Una de las principales infecciones asociadas a dispositivos biomédicos de uso
odontológico, son las infecciones relacionadas con implantes dentales o
periimplantitis. Esta afección, se define como la inflamación de los tejidos presentes
alrededor de un implante dental (encía y hueso) debido a la colonización bacteriana,
la cual puede llegar a provocar la pérdida del implante.21 Se ha observado que,
aunque la sobrevida de los implantes es alta, la periimplantitis puede provocar la
pérdida de los implantes en un 5 a 11%.22,23,24
Otros aditamentos utilizados en odontología son las membranas para la
regeneración tisular y la regeneración ósea. Éstas (absorbibles y no-absorbibles),
son barreras que previenen la inclusión del epitelio en el sitio de regeneración,
permitiendo así la regeneración del tejido óseo y periodontal.25 Su uso quirúrgico en
odontología regenerativa ha sido empleado y documentado desde hace algunas
décadas.26 a 30 Sin embargo, la predictibilidad del tratamiento con este tipo de
aditamentos puede verse afectada por la exposición de la membrana al ambiente
oral y la consecuente colonización bacteriana durante el periodo de cicatrización.31
Esto ha sido confirmado por diversos ensayos clínicos, donde se realizaron
procedimientos regenerativos alrededor de dientes e implantes, y se evaluó la
regeneración de estos sitios al estar las membranas expuestas y no expuestas al
medio ambiente oral. Los resultados fueron contundentes al encontrar que la
regeneración fue significativamente menor en las membranas expuestas.29,32,33 Por
tanto, es evidente que la exposición de la membrana a los microorganismos del
medio oral durante la fase de cicatrización, tiene un efecto negativo en los procesos
de regeneración ósea alrededor de los implantes, así como la regeneración tisular
alrededor de dientes.35
En cirugía traumática y ortognática maxilofacial, el uso de dispositivos para
fijación rígida en forma de mini placas y tornillos para reducción de una fractura
ósea, también son procedimientos comúnmente utilizados. Dentro de las
complicaciones existentes están las infecciones relacionadas con la presencia de
biopelículas en el dispositivo. O’ Conell et al., realizaron un estudio retrospectivo a
10 años, y observaron que la causa de la remoción del 40% de los implantes para
fijación rígida se debió a la infección superficial.36 En otro estudio retrospectivo a
cuatro años, se observó que la causa principal de la remoción de un total de 37
implantes fue la infección (46%), y además concluyeron que la exposición de un
implante dental a la cavidad oral es más probable en la pared anterior del seno
maxilar y la mandíbula (cuerpo y línea oblicua externa).37 De forma similar, otro
estudio a cinco años reportó que el 24% del total de implantes retirados en cirugía
traumatológica maxilofacial se debió a infección y dehiscencia de la herida.38 Del
mismo modo se ha reportado que el 75% de las complicaciones asociadas a un
implante cuando se realizan osteotomías bilaterales sagitales del área maxilofacial,
es la presencia de infecciones y por tanto, causa principal de la remoción del
implante.39
MECANISMOS DE ADHESIÓN BACTERIANA A
SUPERFICIES DE BIOMATERIALES Y DISPOSITIVOS
BIOMÉDICOS
La adhesión bacteriana en una superficie es el primer paso en la formación de las
biopelículas. Este fenómeno ha sido estudiado con amplitud en diversas áreas como:
biomateriales implantables de uso médico y dental, tuberías de agua, industria
alimentaria y superficies en la cavidad oral.40
Propiamente, la adhesión bacteriana a superficies puede ser estudiada desde un
punto de vista bioquímico o físico-químico. Desde un enfoque bioquímico, lo más
sobresaliente son las interacciones ligando-receptor. Las interacciones célula-célula
y estructuras como los flagelos, fimbrias y otros receptores proteicos que son
esenciales para lograr la adhesión bacteriana a superficies. Sin embargo, los
cambios en expresión génica y la comunicación intra e interespecies complican el
entendimiento en los procesos de adhesión y formación de la biopelícula.41
Por otra parte, otros investigadores se han enfocado en los mecanismos de
adhesión físico-químicos, dando valor al modelo termodinámico (basado en las
energías libres interfaciales de los líquidos y superficies en interacción).42 Sin
embargo, otros autores mencionan que la adhesión bacteriana no puede ser
encasillada en un solo mecanismo válido.43 En la cavidad oral es fácil entender lo
complejo del proceso de adhesión bacteriana, debido a la gran diversidad
microbiana presente.44 Aunado a esto, la presencia de una película adquirida
proteica proveniente de la saliva formada sobre las superficies orales y factores
como cambios en la presencia de nutrientes, temperatura, humedad y fuerzas de
estrés.45,46
Cuando los microorganismos y el sustrato o superficie están en un ambiente
acuoso como el agua, sangre, lágrimas, saliva, etc., las superficies se cubren
inmediatamente (segundos) por una película delgada de moléculas orgánicas
pertenecientes al fluido presente, esta película es llamada “película adquirida”. Por
tanto, la adhesión bacteriana ocurre entre la película adquirida formada en la
superficie y las proteínas o adhesinas presentes en las bacterias.47 Con respecto a las
propiedades físico-químicas de la película adquirida, como composición, grosor,
densidad y configuración se ha visto que son ampliamente dependientes de la
naturaleza física y química de la superficie del material o sustrato.48 a 56
Existen estudios que han demostrado que hay una clara relación entre las proteínas
adsorbidas y las características de hidrofilicidad/hidrofobicidad relacionadas
directamente con la energía libre superficial del material. Por ejemplo, superficies
de polietileno expuestas a suero sanguíneo, mostraron que en su extremo
hidrofóbico tenían menos proteínas adsorbidas y relativamente más fibrinógeno,
mientras que en su extremo hidrofílico tenían más proteínas adsorbidas, en especial
albúmina.57
La adhesión de microorganismos orales a superficies bucales es mediada
específicamente por proteínas extracelulares bacterianas (adhesinas) y la película
adquirida de la superficie, la cual está constituida de numerosos componentes de la
saliva que incluyen glicoproteínas, proteínas ricas en prolina, fosfoproteínas,
proteínas ricas en histidina, enzimas (amilasa) y otras moléculas que pueden
funcionar como moléculas de adhesión para bacterias (receptores). Muchas de las
bacterias poseen diversos mecanismos específicos de adhesión; por ejemplo,
Porphyromonas gingivalis posee elementos para unirse a diferentes proteínas de
matriz extracelular como fibronectina, fibrinógeno y colágena, además de adherirse
e invadir células epiteliales.58 Otro ejemplo es Streptococcus gordonii que se
adhiere a la hidroxiapatita cubierta por saliva y se coagrega con Actinomyces
naeslundii.59 Se sabe que múltiples adhesinas presentes en una misma bacteria
pueden mediar diversas interacciones con superficies ya sea animadas o inanimadas.
En relación con los mecanismos fisco-químicos no-específicos en la adhesión
bacteriana sobre superficies en ambientes acuosos, han sido descritas 4 fases bien
definidas.43,60,61,62
Fase 1: transporte a la superficie. El transporte inicial de la bacteria hacia la
superficie o sustrato puede ocurrir a través del movimiento Browniano, (velocidad
de 40 µm/h), a través de sedimentación de la bacteria en el medio, a través del
movimiento del líquido (más veloz que la difusión), a través de movimiento celular
y ser transportadas bacteria sobre bacteria por coagregación bacteriana.
Fase 2: adhesión inicial. En esta fase, la resultante es una adhesión débil y
reversible a través de fuerzas con la superficie a una distancia no mayor a 50 nm.
Los microorganismos pueden ser atraídos o repelidos. El fenómeno termodinámico
puede describir las interacciones en la adhesión bacteriana inicial. Este se basa en la
energía superficial libre (SFE) de las fuerzas interactuantes de las superficies y no
incluye las fuerzas electrostáticas. Antes de que las bacterias puedan estar en
contacto directo con la superficie, el agua entre las superficies interactuantes debe
ser removida. La interacción energética para este proceso puede ser calculado
asumiendo que la interfase entre bacteria-líquido (bl) y superficie-líquido (sl) es
remplazado por la interfase superficie-bacteria (sb).63,64
Fase 3: adhesión. Después del contacto establecido entre la superficie y las
bacterias, tanto directamente como a través de fimbrias, la adhesión firme e
irreversible puede ser establecida por diferentes interacciones (covalentes, iónicas,
puentes de hidrógeno). Una vez que la adhesión es irreversible, varios
microorganismos comienzan a secretar una matriz orgánica, compuesta de
exopolisacáridos, se ha descrito que esta matriz provee de mayor resistencia a las
bacterias a través de la protección contra componentes humorales y celulares del
sistema inmune.43,62,65
Fase 4: colonización o maduración de la biopelícula. Cuando los
microorganismos están firmemente adheridos, comienzan a reproducirse y las
nuevas especies permanecen adheridas, entonces la biopelícula está desarrollada por
completo. El grado de crecimiento se ha visto que es parcialmente dependiente del
biomaterial en cuestión. Por igual se ha visto que en esta fase, otros fenómenos
como el “Quorum sensing” (fenómeno asociado con el control poblacional
bacteriano a través de moléculas de señalización), juegan un papel preponderante
adicional (véase capítulo Biopelículas en el medio ambiente oral).
Características superficiales del biomaterial o dispositivo
que afectan la formación de las biopelículas
La adhesión y formación de biopelículas sobre un biomaterial o dispositivo
biomédico, está altamente influenciada por las características de la superficie de
estos sustratos. Estas características incluyen la rugosidad, la energía libre
superficial y la composición química del material.
La rugosidad superficial afecta la colonización bacteriana de diversas formas. Una
superficie muy rugosa tiene mayor área superficial, lo que provee más sitio de
colonización bacteriana. En una superficie rugosa, las bacterias están mejor
protegidas en contra de las fuerzas de cizallamiento las cuales pueden generar
desprendimiento de las bacterias en la fase reversible. Adicionalmente, también se
ha observado que la rugosidad puede influenciar la composición de las biopelículas
presentes sobre implantes colocados en la cavidad oral.66 a 70
La energía libre superficial de un material o SFE (por sus siglas en inglés, Surface
Free Energy), es otro de los factores importantes a considerar en la formación de
una biopelícula; ya que esta puede alterar la hidrofilicidad o hidrofobicidad de la
superficie del biomaterial. Esta característica es importante, ya que la película de
agua debe ser removida entre las superficies interactuantes (bacteria-sustrato) para
que las fuerzas de corto alcance (contacto directo o a través de puentes como las
fimbrias) puedan llevarse a cabo.70,71 Glantz fue el primero que observó que a
mayor energía superficial es mayor la adhesión de bacterias orales. Realizó un
estudio in vivo observando superficies de materiales con diferentes energías
superficiales montadas en una dentadura parcial y analizó el crecimiento de placa
bacteriana a 1, 3 y 7 días, encontrando un mayor crecimiento en superficies con
mayor energía libre superficial. De manera similar, Quirynen et al., estudiaron la
influencia de la SFE en la formación de las biopelículas in vivo durante nueve días y
reportaron que superficies hidrofóbicas, como el teflón, albergaban 10 veces menos
placa que superficies hidrofílicas como el esmalte.72,73
Finalmente, otra de las características relevantes en la superficie de un biomaterial
o dispositivo, es su composición química, ya que la especificidad en la adhesión
bacteriana dependerá en gran medida de la carga superficial que generen los átomos
que componen al biomaterial.74 Más adelante en este capítulo, se describirán
diferentes ejemplos del efecto de la composición química del biomaterial en la
formación de biopelículas.
FORMACIÓN DE BIOPELÍCULAS EN DIVERSOS
BIOMATERIALES UTILIZADOS EN LA CAVIDAD
ORAL
La cavidad bucal alberga un ecosistema compuesto por más de 700 especies
bacterianas que interactúan entre si y con el huésped.4,75 Uno de los procesos más
importantes que ocurren durante la formación de las biopelículas en la cavidad oral,
y que las hace tan complejas, es la coagregación bacteriana.59 Dicho proceso
permite que existan comunidades con distintas especies bacterianas unidas entre sí.
Las bacterias presentes producen factores de crecimiento que requieren otras de las
bacterias coagregadas y así dependen unas de otras para sobrevivir.76,77
Los microorganismos endógenos de la cavidad oral, intervienen en la adhesión,
colonización y formación de biopelículas en dispositivos biomédicos empleados en
la región oral y maxilofacial, y se sabe que la presencia de un dispositivo puede, por
sí mismo, incrementar la virulencia o resistencia bacteriana.78
Biopelículas en dispositivos implantables
Diversos estudios han develado que la secuencia en la colonización microbiana en
implantes dentales y la formación de biopelículas es similar a la de la formación
sobre los tejidos dentarios.79 En la superficie dental, estas biopelículas o placa
dentobacteriana se encuentra asociada en complejos descritos por Socransky et
al.76,77
La diversidad de especies capaces de colonizar implantes dentales, incluye
especies encontradas tanto en salud gingival como Streptococcus oralis y
Streptococcus sanguinis, como especies encontradas en sitios con gingivitis como
Fusobacterium y Peptostreptococcus.80,81 Estudios realizados a través de muestras
de fluido crevicular gingival y usando sondas de DNA reportaron que en los
implantes de titanio expuestos a la cavidad oral, las especies de Streptococcus
predominaron como colonizadores tempranos. Aún más, las especies de
Streptococcus seguían predominando después de cuatro horas y fue hasta las 48
horas que especies anaeróbicas como P. gingivalis comenzaron a
incrementarse.81,82,83,84 Estos estudios indican que las superficies de los implantes
pueden ser colonizadas de manera temprana y que además permiten la maduración
de la flora o biopelícula oral. También se ha reportado que, al igual que en la placa
dentobacteriana, las especies patógenas putativas como Prevotella, Fusobacterium,
Capnocytophaga y patógenas reconocidos como P. gingivalis, Aggregatibacter
actinomycetemcomitans y Treponema denticola están relacionadas con infecciones
como la periimplantitis. Estos patógenos producen exotoxinas como la colagenasa y
la hialorunidasa que dirigen la respuesta inflamatoria resultando en pérdida de tejido
óseo de soporte y tejidos periodontales alrededor del implante.85
Un estudio evaluó la influencia del estado periodontal en la formación inicial de
biopelículas en superficies de titanio in vivo. Los resultados mostraron que especies
bacterianas patógenas como T. denticola, Eikenella corrodens y Tannerella
forsythia se encontraban colonizando en proporciones significativamente mayores,
las superficies de Ti colocadas en los sujetos con periodontitis y no así en el mismo
tipo de superficies de Ti colocadas en sujetos con salud periodontal. Confirmando la
noción de que el estado periodontal también juega un papel en la colonización de las
superficies de los implantes de Ti.86
Otro material implantable con amplio uso en el área odontológica son las
membranas utilizadas para regeneración ósea y periodontal. Con respecto a la
adhesión de bacterias orales en este tipo de biomaterial se ha observado una relación
entre el fracaso quirúrgico de estos aditamentos con la presencia de especies
periodontopatógenas reconocidas. Mombelli et al., encontraron que alrededor del
31% de los microorganismos cultivados sobre membranas de Politetrafluoroetileno
expandido (e-PTFE) con exposición a la cavidad oral, eran bacilos Gram negativos
anaeróbicos, dentro de los cuales se observaron altas proporciones de Prevotella
intermedia, P. gingivalis, y Prevotella melaninogenica.87
Otros estudios empleando sondas de DNA, mostraron que en los sitios donde hubo
mayor pérdida de inserción clínica después del retiro de la membrana, las especies
P. gingivalis y A. actinomycetemcomitans fueron detectadas en altas
concentraciones.88 Del mismo modo demostraron que P. intermedia, Parvimonas
micra y Campylobacter rectus fueron detectados en altas proporciones en
membranas de sitios quirúrgicos que mostraron ligera o nula ganancia de inserción
clínica. Observándose una tendencia negativa en cuanto a la inserción clínica, en
membranas retiradas después de seis semanas, relacionada con la detección de P.
gingivalis.89 Estudios similares para determinar el efecto de la adhesión bacteriana
de especies orales en membranas, analizaron la adhesión de tres especies
periodontopatógenas reconocidas (P. gingivalis, A. actinomycetemcomitans y T.
denticola)
sobre
membranas
de
composición
diferente:
colágena,
politetrafluoroetileno (PTFE) y politetrafluoroetileno expandido (e-PTFE). Los
hallazgos revelaron que todas las membranas permitieron la colonización
bacteriana, siendo la membrana de colágena la que estadísticamente presentaba
mayor adhesión bacteriana de las tres especies orales.90 De igual forma se evaluó la
adhesión de once especies bacterianas de la cavidad oral sobre membranas con
diferente composición; colágena, e-PTFE y ácido poliláctico, el principal hallazgo
fue que la adhesión bacteriana era igual en los tres materiales y sólo hubo
diferencias estadísticas en la adhesión de los diferentes microorganismos a través
del tiempo.91
Biopelículas en resinas acrílicas
La resina acrílica conocida como polimetilmetacrilato tiene una amplia variedad de
aplicaciones en el área odontológica, desde la fabricación de cucharillas de
impresión, dientes artificiales y bases para sobre dentaduras. Este material que fue
comercializado a partir de 1933 y llegó a ser tan popular, que para el año de 1946 la
mayoría de las sobre dentaduras eran hechas de polímeros a base de
metilmetacrilato.
Uno de los principales problemas con el uso de acrílicos en la cavidad oral es la
estomatitis causada por la colonización de hongos y levaduras, principalmente de
especies de Candida.92 Las especies de Candida más frecuentemente aisladas en
pacientes con estomatitis asociada al uso de dentaduras son Candida albicans (75%)
y en menor porcentaje Candida glabrata (30%), aunque también han sido aisladas
especies como Candida dubliniensis, Candida parapsilosis, Candida krusei y
Candida tropicalis.93
C. albicans es un hongo dimórfico que es comensal de la microbiota
gastrointestinal y órganos reproductivos de individuos sanos.94 Más aún, en la
cavidad oral C. albicans ha sido identificada en biopelícula relacionada con
bacterias.95,96 Algunos de los géneros bacterianos que han sido identificados
formando biopelículas sobre la superficie de las dentaduras son Streptococcus,
Veillonella, Lactobacillus, Prevotella, y Actinomyces.97 Además se ha sugerido que
la adhesión bacteriana favorece la adhesión de especies de Candida, lo cual parece
posible, ya que las bacterias pueden ser detectadas horas posteriores de la
exposición del acrílico al ambiente oral, mientras que las levaduras son detectadas
días después.98
Biopelículas en restauraciones con amalgama
La amalgama ha sido uno de los materiales metálicos de restauración dental más
ampliamente usado en odontología. Este material ha sido efectivamente empleado,
desde mediados de 1800, en millones de pacientes en el mundo debido a sus
características de bajo costo, fácil aplicación y durabilidad. La amalgama dental es
una mezcla de metales, que incluye mercurio, plata, estaño y cobre.
Se ha sugerido que la transferencia electrónica juega un papel importante en la
adhesión bacteriana en materiales conductores, como el oro y la amalgama. Por
ejemplo, se ha observado que biopelículas orales in vivo formadas sobre superficies
a base de oro y amalgama con cinco días de maduración, por lo general cubren todo
el sustrato, sin embargo, su viabilidad es generalmente baja, alrededor del 8%,99
comparándola con la viabilidad de las biopelículas en el esmalte dental in vivo, que
es del 41 al 56%, aproximadamente.100 La baja viabilidad en las biopelículas orales
en amalgama podría ser explicada por la liberación de compuestos tóxicos de la
aleación. Se sabe que la amalgama consiste aproximadamente 50% de plata (Ag) y
35% de mercurio, los cuales podrían difundir lentamente de la amalgama a la
biopelícula.101
Por otra parte, la baja viabilidad de la biopelícula sobre superficies de oro, no
puede ser totalmente explicada debido a la liberación de compuestos tóxicos, ya que
el oro es completamente inerte. Una probable explicación, es que el relativo espesor
de la biopelícula en estos casos podría afectar el suplemento de nutrientes a la
totalidad de la biopelícula, generando así la disminución de la viabilidad.99
Biopelículas en restauraciones cerámicas
Los materiales cerámicos son utilizados para la rehabilitación oral. Se caracterizan
de varias formas de acuerdo a su dureza, fragilidad, capacidad de aislamiento
térmico y eléctrico, así como su biocompatibilidad. Las cerámicas más utilizadas en
odontología son óxidos como el dióxido de silicio o silica (SiO2), óxido de aluminio
o alúmina (Al2O3), y dióxido de zirconio o zirconia (ZrO2). Aunque la cerámica se
introdujo a mediados de 1800 en odontología, no fue sino hasta 1960 que se mejoró
su técnica de diseño que llevo el uso popular de las cerámicas estéticas en
odontología hasta años recientes, tanto para restauraciones cerámicas totales, así
como metal-cerámicas.102
Aunque la información de biopelículas en restauraciones cerámicas es
relativamente poca, se ha observado que las restauraciones cerámicas pueden
albergar menor cantidad de placa dentobacteriana en un periodo de tres días,
comparado con otras superficies dentales de la cavidad oral.103 Comparada con el
oro y la amalgama, donde se han observado espesores de biopelículas de 11 a 17
μm, en la cerámica se observa con una biopelícula relativamente delgada de 1 a 6
μm pero con una alta viabilidad (30 a 80 %).99
Biopelículas en resinas compuestas
Las resinas compuestas están formadas a partir de Bis-GMA (Bisfenol-A-Glicidil
Metacrilato) u otros monómeros de dimetil-metacrilato, un material de relleno como
la sílica y en la mayoría de las resinas actuales, un foto-iniciador. Uno de sus
problemas principales en el inicio de su desarrollo en 1960, era la contracción por
polimerización, que afectaba la viabilidad de su uso. En la actualidad, el desarrollo
de mejores materiales a base de resinas compuestas con mínima contracción por
polimerización, así como un requerimiento de la población por restauraciones
estéticas, han generado una demanda mayor que restauraciones metálicas a base de
amalgama.
La formación de biopelículas en resinas compuestas conlleva una serie de eventos
que causan el deterioro de la restauración, lo cual posteriormente promueve una
mayor formación de biopelículas y de nuevo, mayor deterioro de las superficies. Las
manifestaciones clínicas resultantes de este ciclo, son caries alrededor o debajo de la
restauración.104
El deterioro de las resinas compuestas es demostrado por el incremento en la
rugosidad, exposición de las partículas de relleno y en ocasiones, por disminución
en la microdureza de los biomateriales, cuando éstos se exponen a biopelículas in
vitro. Por ejemplo, se ha observado que después de la exposición a una biopelícula
de Streptococcus mutans, la resina compuesta con relleno de partículas entre los
0.04 µm y 0.2 µm muestra un incremento en la rugosidad mayor a los 40 nm, esto
sin afectar la microdureza. Por otra parte, las resinas compuestas con un tamaño de
partícula más grande (0.1 a 3.5 µm) se mantienen significativamente menos rugosas
(alrededor de 15 nm), posterior al crecimiento de la biopelícula.4
ESTRATEGIAS PARA LA REGULACIÓN DE LA
FORMACIÓN DE BIOPELÍCULAS EN SUPERFICIES DE
DISPOSITIVOS Y BIOMATERIALES DE
RESTAURACIÓN
En las últimas décadas han sido desarrolladas diferentes estrategias con el objetivo
de prevenir la adhesión bacteriana, así como la formación de biopelículas en
biomateriales o dispositivos implantables. Éstas, incluyen estrategias antiadhesivas,
colocación de recubrimientos antimicrobianos y sistemas de liberación de
antibióticos entre otros.
Los sistemas de liberación de antibióticos se utilizan con frecuencia en los
cementos empleados en cirugías de reemplazo total de cadera y artroplastia de
rodilla, con el fin de alcanzar altas concentraciones locales del antimicrobiano que
no pueden ser logradas con administración sistémica.105 Estos cementos óseos son
basados en material acrílico y cargados con hasta 2% en peso con algún antibiótico,
sin afectar sus capacidades de carga. En aplicaciones libres de carga, como para
tratamiento de osteomielitis, pueden ser empleadas concentraciones más altas. La
liberación del antibiótico ocurre en una alta liberación inicial, la cual debe ser
efectiva para eliminar los microorganismos durante el tiempo perioperatorio y
postoperatorio tempano; sin embargo, la liberación posterior del antibiótico, al
parecer nunca es completa. Por ejemplo, en cementos cargados con gentamicina se
ha observado que pueden liberar antibiótico hasta cinco años después a su
implantación, pero en una concentración mucho más baja que la inicial, lo que
podría relacionarse con el desarrollo de resistencia microbiana.106
La plata (Ag) y sus sales han sido utilizadas como agentes aplicados a catéteres.
Los iones solubilizados de plata constituyen su forma bioactiva y pueden ser
liberados en diferentes maneras, a través de recubrimientos o películas cargadas de
plata.107 La liberación sostenida de plata en su fase bioactiva (fase Ag (I)) durante
periodos de días hasta semanas es difícil de obtener, e igualmente existe
preocupación de que la liberación de plata pueda generar resistencia lo cual
disminuya su utilidad. Más aún, en resultados in vitro e in vivo, se ha observado que
la eficacia antimicrobiana de los recubrimientos con plata, depende de la
concentración que puede ser alcanzada en su fase bioactiva, lo cual depende tanto
del volumen del fluido donde es liberada, como del recambio del mismo. Se ha
sugerido que esta causa es una de las razones por que la eficacia de los cementos de
ionómero de vidrio basados en plata se ha limitado a experimentos in vitro.108
Los compuestos de amonio cuaternario son utilizados como agentes para la
inhibición del crecimiento bacteriano. La actividad antimicrobiana de estos
compuestos se debe a las interacciones tanto iónicas como hidrofóbicas entre los
compuestos y los componentes de la pared bacteriana, lo cual lleva a una muerte
celular o alteración en los procesos metabólicos celulares.109
Una de las características de este tipo de compuestos es que pueden mantener sus
propiedades antimicrobianas cuando están acoplados a una superficie sin ser
liberados dentro del cuerpo.110 Sin embargo, los recubrimientos a base de
compuestos de amonio cuaternario antimicrobianos por contacto, dejan una capa de
bacterias muertas que facilitan la colonización de nuevas bacterias. En el caso de
dispositivos implantables, estos compuestos podrían ser usados sólo cuando exista
un reto bacteriano único o cuando el sistema inmune ayude a la remoción de los
restos bacteriano.
Otra de las estrategias en biomateriales dentales son las resinas compuestas con
liberación mejorada de fluoruro, las cuales son desarrolladas con el fin de reducir la
formación de biopelículas y sus efectos en el esmalte adyacente.
Se ha observado que la cantidad de flúor liberada de estas resinas es menor que la
de los cementos a base ionómeros de vidrio, y esta decrece a través del tiempo.111
Los estudios clínicos que han comparado este tipo de resinas con resinas
compuestas sin liberación de flúor, reportan datos contradictorios en relación a su
capacidad de prevenir o inhibir el desarrollo de caries secundaria o afectar el
crecimiento de especies bacterianas asociadas a caries dental.112 Es importante
mencionar que, como en el caso de los sistemas de liberación de antibióticos, los
resultados que en ocasiones son contradictorios, podrían ser causa de las diferencias
experimentales en el área de liberación donde es colocado el biomaterial y el
volumen del fluido en el cual el compuesto antibacterial es liberado.
CONCLUSIONES
Como se ha discutido, la formación de las biopelículas en dispositivos y
biomateriales utilizados en las áreas médica y odontológica, puede constituir un
problema de salud importante cuando éstos son implantados en el cuerpo humano.
Por lo tanto, la necesidad de comprender los mecanismos de formación y
crecimiento de las biopelículas en dispositivos o biomateriales de restauración y
rehabilitación empleados en la cavidad oral y otras áreas del cuerpo, es de gran
relevancia si pretendemos tener tratamientos exitosos a largo plazo.
En la actualidad, existen estrategias para poder tener cierto control sobre el
desarrollo y maduración de las biopelículas formadas sobre diferentes biomateriales,
las cuales se basan en estrategias antiadhesivas, recubrimientos antimicrobianos y
sistemas de liberación de antibióticos, tratando de evitar principalmente, el primer
paso en la formación de la biopelícula; la adhesión bacteriana. Sin embargo, muchas
de estas estrategias han mostrado su potencial, en modelos in vitro y estudios
preclínicos, observándose por tanto la necesidad de realizar modelos basados en
fases clínicas.
Finalmente, es importante tener en mente la particularidad del ambiente oral y su
ecología microbiana compleja, para poder desarrollar nuevas estrategias en el
control de formación de biopelículas en dispositivos de implantación. De esta
manera se podrá alargar el tiempo de duración exitosa, mejorando la calidad de vida
del individuo rehabilitado con algún tipo de estos biomateriales o dispositivos.
* Los autores agradecen el apoyo del proyecto UNAM-PAPIIT #IN220416.
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INTRODUCCIÓN
Las biopelículas representan el modo dominante de existencia bacteriana en
ambientes naturales como la cavidad oral y también en ambientes no-naturales
como las superficies de tuberías. El establecimiento y desarrollo de la biopelícula
asociada a superficies dentales (también llamada “placa dental”), sigue una
secuencia ordenada de eventos que resultan en una estructura compleja bien
organizada.1,2
En estado de salud oral, la placa dental se encuentra en homeostasis con su
ambiente y con el huésped. Sin embargo, dos de las enfermedades orales más
comunes: caries y enfermedad periodontal, son el resultado de una biopelícula
microbiana que ha llegado a convertirse en una disbiótica, debido a la existencia de
variaciones en la fisiología del huésped y factores ambientales que aún no han sido
entendidos por completo.
Los beneficios de la higiene oral diaria en la salud oral han sido reconocidos desde
hace mucho tiempo.3 Durante décadas, el control de la acumulación de placa
bacteriana sobre las superficies dentales ha sido la piedra angular de la prevención
de la caries y la enfermedad periodontal. La limpieza mecánica dental a través del
cepillado con pasta dental es considerada la estrategia de higiene oral más común y
potencialmente más efectiva. Sin embargo, el hecho de que siga existiendo una alta
prevalencia de estas enfermedades a nivel mundial, sugiere que una proporción
significantemente alta de la población está fallando en realizar una eliminación
adecuada de la biopelícula dental.
A pesar de las innovaciones tecnológicas, el nivel de la higiene oral mecánica
diaria sigue siendo inadecuado.4,5,6 Los esfuerzos de los pacientes por llevar a cabo
una higiene oral eficiente, con frecuencia se ven comprometidos por la presencia de
áreas de difícil alcance dentro de la cavidad oral, así como de falta de destreza y
baja motivación. Por consiguiente, el uso de enjuagues orales antimicrobianos,
adjunto a los regímenes de higiene oral mecánica, pude ser considerado un auxiliar
útil en la prevención de la acumulación de placa dental.7,8,9,10
Los enjuagues orales son un vehículo ideal para la incorporación de químicos para
reducir la biopelícula, además de ser apreciados por los pacientes debido a su
facilidad de uso y efecto refrescante del aliento.11,12,13 Su utilización no es nueva, se
remonta hasta hace más de 4000 años y ha sido atribuido primero a los chinos, cerca
del año 2700 a. de C. Desde entonces, el enjuague bucal ha sido utilizado por varias
civilizaciones, como la Romana y la Griega, para el tratamiento de condiciones
relacionadas con la salud bucal (incluyendo el tratamiento de los desórdenes de la
encía) y para la promoción de la limpieza oral.14 En la década de 1880, el dentista
entrenado en microbiología Willoughby D. Miller fue el primero en sugerir el uso
de un enjuague antimicrobiano que contenía componentes fenólicos, para combatir
la inflamación gingival.15
En las últimas décadas, el uso generalizado de los enjuagues bucales ha provocado
una gran competencia entre los fabricantes por el mercado disponible. Esto ha
llevado a que se hagan afirmaciones comerciales sobre la eficacia de los productos,
sin que a veces se cuente con el soporte científico adecuado. Por lo tanto, teniendo
en cuenta el nivel de competencia entre las diferentes marcas comerciales
disponibles, es importante que cuando un enjuague oral determinado sea aconsejado
como auxiliar en el control de la biopelícula dental, se conozca la evidencia
científica sobre los beneficios reales en la salud oral prometidos por un producto.
En el presente capítulo, se presenta una breve revisión de las diferentes
alternativas mecánicas, químicas y biológicas que han sido comúnmente utilizadas
para controlar el crecimiento de biopelículas orales. De igual manera, se presentan
nuevas estrategias con un enfoque más ecológico, cuya meta se enfoca en controlar
la biopelícula para restaurar la homeostasis, mediante la modulación de la
composición y crecimiento de la biopelícula, más que la eliminación completa de la
comunidad microbiana.
CONTROL MECÁNICO DE LA BIOPELÍCULA DENTAL
Desde que Löe et al., a mediados de la década de 1960, establecieron el papel
esencial de la placa dental como el agente etiológico responsable de la gingivitis,16
el control de la acumulación de la biopelícula en los dientes ha sido la clave de la
prevención de la enfermedad periodontal. La remoción física de la placa dental por
métodos mecánicos es una de las estrategias más simples, eficientes y más
comúnmente usadas para el control de las biopelículas orales. Sin embargo, requiere
de un paciente motivado, que use los dispositivos de remoción mecánica en forma
adecuada, con un tiempo de duración suficiente y una frecuencia apropiada, lo cual
es raramente el caso.
Existen estudios que han demostrado que la eliminación de la biopelícula oral
cada 48 horas es suficiente para prevenir el desarrollo de caries y gingivitis.17,18
Aunque la recomendación por los profesionales dentales, es de una frecuencia de
cepillado de 2 a 3 veces al día. Esta recomendación está justificada por la idea de
que una frecuencia de cepillado mayor, incrementará la eficacia de eliminación de la
biopelícula y por otro lado, aumentará los efectos benéficos de los componentes
terapéuticos de la pasta dental como el flúor,17 así como los abrasivos de
eliminación de manchas,19 cumpliendo además con la demanda de un aliento fresco.
Por lo general, el cepillado dental es acompañado por el uso de pasta dental, que
suele contener un agente antimicrobiano. Los agentes antimicrobianos más comunes
agregados a las pastas dentales son sales de flúor y triclosán. La eficacia de la pasta
dental fluorada en la reducción de caries dental ha sido bien establecida,20 mientras
que el triclosán ha probado ser efectivo en controlar el crecimiento de la placa
dental.21
Aún con un cepillado dental efectivo para remover la biopelícula presente en las
superficies dentales bucal, lingual y oclusal, no alcanzará las áreas interdentales de
los dientes presentes, resultando en partes de aquellos que permanecen sin limpiar.
En un periodonto sano, la encía interdental llena el espacio entre dos dientes, apical
a su punto de contacto. Ésta es un área “protegida”, a la cual es difícil acceder
cuando los dientes están en su posición normal. Cuando existe inflamación de la
papila, el área interdental presentará condiciones locales que permiten el
establecimiento y maduración de la placa bacteriana. Esto, a su vez, favorecerá al
desarrollo de la enfermedad periodontal, por lo cual una higiene interdental efectiva
contribuye directamente al mantenimiento de la salud periodontal.22 Una buena
higiene oral interdental requiere de un dispositivo que pueda penetrar entre dientes
adyacentes.6
Evidencia indica que lograr un control de placa ideal por medio del cepillado
dental, combinado con la eliminación de la placa interdental una vez cada 24 horas,
es adecuado para prevenir el inicio de la gingivitis y prevenir la caries interdental.18
Desafortunadamente, el uso de dispositivos de limpieza interdental, adjunto al
cepillado dental es poco frecuente, incluso en países desarrollados, el porcentaje de
individuos que utilizan dispositivos de limpieza interproximal de forma diaria, va
del 11 al 51%.23
Hoy en día, numerosos dispositivos de limpieza interdental en el mercado cubren
las necesidades de control personal de los pacientes. No obstante, la abundancia de
productos dificulta a los pacientes decidir por ellos mismos cuál es el dispositivo
adecuado. Esto también aplica para el profesional dental, para quien puede resultar
un reto dar recomendaciones individualizadas a los pacientes acerca de la selección
y uso apropiados de estos dispositivos. Las preferencias y la probabilidad esperada
del uso del producto de limpieza interdental de los pacientes son aspectos
importantes a considerar. Además es importante conocer la evidencia científica
existente sobre los resultados esperados del uso de tales dispositivos antes de hacer
una recomendación. Un dispositivo de limpieza interdental ideal debería ser
amigable, remover efectivamente placa y no tener efectos dañinos en los tejidos
duros y blandos.
Las recomendaciones de control personal para la limpieza interdental se han
enfocado en la utilización del hilo dental, el cual quizás es el método más
recomendado.24 A pesar de esto, la evidencia científica que soporta su uso como
adjunto a la limpieza mecánica es controversial. Mientras que datos reportados en la
revisión sistemática realizada por Berchier et al., en 2008, apuntan a un efecto
benéfico del uso del hilo dental, junto al cepillado, en la disminución de los niveles
de placa,25 y la revisión Cochrane realizada por Sambunjak et al., concluye que en
términos de reducción de la inflamación gingival, el uso del hilo dental más el
cepillado tiene un beneficio estadísticamente significativo, comparado con el uso
del cepillado dental por sí solo;26 otra publicación sugiere que la evidencia para
recomendar el uso del hilo dental como adjunto en la reducción de placa no es
fidedigna.27
Sin embargo, aunque la evidencia disponible no apoya de manera consistente la
utilización del hilo dental como un auxiliar útil en el cuidado de la salud
periodontal, la baja evidencia sobre su eficacia, no excluye su uso para ciertas
situaciones. Por ejemplo, en situaciones interdentales que sólo permiten la
penetración de una hebra de hilo dental, el hilo dental es la mejor herramienta
disponible. Pero para que la utilización del hilo dental se realice de forma apropiada,
el profesional dental deberá ofrecer al paciente, la instrucción adecuada y la
suficiente motivación28
Otro aditamento utilizado para limpieza mecánica interdental son los cepillos
interdentales, de los cuales se ha reportado una eficacia en la reducción de la
gingivitis del 34% y una reducción del 32% en los niveles de placa, cuando fue
utilizado junto al cepillado dental y comparado con el cepillado dental solo.4 Esto
sugiere que, en comparación con la utilización del hilo dental, los cepillos
interdentales son dispositivos más efectivos para remover la placa interdental.
Además, cuando las preferencias del paciente son evaluadas comparando cepillos
interdentales e hilo dental, los pacientes prefieren cepillos interdentales, debido a
que son más simples de usar.29
En la revisión sistemática hecha por Slot et al.,30 y la revisión Cochrane, realizada
por Poklepovic et al.,31 enfatizan la efectividad de los cepillos interdentales como
un adjunto al cepillado dental para la eliminación de placa interdental en pacientes
adultos. La evidencia derivada de estas revisiones apoya la recomendación de los
profesionales dentales a sus pacientes, para la utilización de cepillos interdentales.
La principal ventaja de los cepillos interdentales yace en su superioridad en alcanzar
surcos interdentales o fisuras, las cuales pueden no ser tocadas físicamente por
ningún otro dispositivo de limpieza interdental.32
Aunque el cepillado interdental tiene un excelente efecto en la parte central del
espacio interdental y puede remover placa hasta por 2 a 2.5 mm por debajo del
margen gingival,33 la elección del tipo de dispositivo debe ser hecha en relación a
las características de los espacios interdentales, si están abiertos o cerrados.34 Una
gran variedad de cepillos interdentales con diferentes formas y tamaños son
necesarios en la práctica clínica para acomodarse a la diversidad de los espacios
interdentales de los pacientes, ya que la mayoría de los espacios interdentales en los
dientes anteriores son pequeños y con una forma que sólo posibilita el uso del hilo
dental. Mientras que premolares y molares tienen espacios interdentales más
grandes y son accesibles con cepillos interdentales.35
Desafortunadamente, no existe un auxiliar “universal” que se ajuste a todos los
sujetos y a todas las situaciones y que haga el trabajo por sí mismo. La elección del
mejor régimen de control mecánico de placa para cada paciente, no depende ni del
juicio del clínico ni de la evidencia científica disponible, sino en el arte de combinar
los dos a través de la interacción con el paciente para encontrar la mejor opción
personalizada para cada individuo,36 para así asegurar la utilización a largo plazo de
los dispositivos de limpieza interdental.37
Por último, se debe tener en mente que incluso con una buena higiene oral, la
acumulación y mineralización de biopelícula dental puede ocurrir, por esto es que
para mantener la salud oral, la limpieza profesional es necesaria. Esta profilaxis
usualmente es realizada con un equipo manual, sónico o ultrasónico para remover el
cálculo y la placa.
La intervención profesional especializada es obligada una vez que una biopelícula
patogénica ha colonizado las superficies dentales, causando caries o enfermedad
periodontal. Los procedimientos usados para tratar la periodontitis son el raspado y
alisado radicular, el cual consiste en la eliminación de placa y cálculo dentro de las
bolsas periodontales, entre la encía y el diente, eliminando o perturbando tanto
como sea posible la comunidad microbiana oral, para de esta forma, reiniciar el
proceso de colonización por microorganismos asociados con salud.
CONTROL QUÍMICO DE LA BIOPELÍCULA DENTAL
Como ya se mencionó, el uso del enjuague oral por los seres humanos se remonta a
más de 4000 años. Sin embargo, fue hasta la década de los años sesenta, que los
progresos en la comprensión de la etiología bacteriana de la caries y la enfermedad
periodontal, permitieron que el interés en el uso los antimicrobianos para combatir
estas enfermedades ganara terreno.
Podría decirse que la comercialización de la clorhexidina como antiséptico oral
anunció la introducción del concepto del “control químico de la placa”, por medio
del uso de enjuagues orales.
Las propiedades que un enjuague oral debe cumplir son: 1) ser seguro; 2) ser
capaz de eliminar las bacterias de la placa en áreas difíciles de alcanzar; 3) tener
buen sabor; 4) ser de bajo costo y, 5) ser fácil de usar.38
La lista de agentes químicos que han demostrado beneficios científicamente
comprobados es larga41 (cuadro 10-1). Sin embargo, en este capítulo sólo se
revisarán con más profundidad los agentes antiplaca más utilizados en los enjuagues
orales recomendados en la práctica clínica odontológica.
Cuadro 10-1. Agentes antiplaca usados comúnmente en formulaciones comerciales de enjuagues orales
Agente
Mecanismo de acción
Referencia
Clorhexidina
Inhibe la adhesión bacteriana.
Bacteriostático a altas concentraciones.
En concentraciones subletales inhibe:
a) Transporte de azúcares y producción de ácidos en especies de Streptococcus asociados con la
caries dental.
b) Varias funciones de membrana en Streptococcus sp., incluyendo inhibición de las enzimas
responsables de mantener un pH apropiado intracelular.
c) Producción de la proteinasa gingipaina del patógeno periodontal P. gingivalis.
Baehni y
Takeuchi, 2003;
Hope y Wilson,
2004;
Houari y Di
Martino, 2007;
Löe y Schiott,
1970; Modesto y
Drake, 2006;
Pratten et al.,
1998;
Rölla y Melsen,
1975
Triclosán
Inhibe la biosíntesis de ácidos grasos y la enzima reductasa ACP-enoyl relacionada a FabI.
Disrupción de la pared celular bacteriana.
Binney et al.,
1997;
Heath et al., 2001;
Owens et al.,
1997;
Scheie y Petersen,
2008
Aceites
esenciales
(timol,
eucaliptol)
Destrucción de la pared celular bacteriana, inhibición enzimática y extracción de
lipopolisacáridos bacterianos.
Leszczynska et
al., 2011; Myel,
1994
Cloruro de
cetilpiridinio
(CPC)
Desestabilización de la membrana celular bacteriana.
Leszczynska et
al., 2011
Fluoruro de
amina/Fluoruro
de estaño
Los iones de estaño se unen al ácido lipoteicoico de la superficie de bacterias Gram positivas
revirtiendo su carga superficial, o bien, los iones de estaño desplazan iones calcio, alteryo las
funciones enzimáticas de la célula bacteriana.
Bansal et al.,
1990;
Bullock et al.,
1989;
Kay y Wilson,
1988; Mayhew y
Brown, 1981;
Delmopinol,
Octapinol
Inhibición de la formación de la placa dentobacteriana por medio de la interferencia con la
formación de la matriz de exopolisacáridos y reducción de la adhesión bacteriana.
Addy y Moran,
2008;
Eley, 1999
Clorhexidina
La clorhexidina fue descubierta a finales de 1940, cuando científicos que buscaban
desarrollar agentes antipalúdicos (antimalaria), desarrollaron un grupo de
compuestos llamados polibisguanidas, que demostraron tener un amplio espectro
antimicrobiano. Años después, Davies et al., en 1954 encontraron que ciertas
bisguanidas tenían un espectro antimicrobiano muy amplio. Por variaciones
estructurales, ellos lograron obtener un agente catiónico sintético con amplias
características bacteriostáticas y bactericidas, dicho agente fue referido como
clorhexidina (CHX).42
La CHX es una bisguanida catiónica que es activa contra una amplia variedad de
microorganismos Gram positivos y Gram negativos, anaerobios facultativos,
aerobios y levaduras. Una característica importante de la CHX y que la hace tan
efectiva en el control la biopelícula dental es que puede incorporarse a la película
salival adquirida que cubre la superficie de los dientes, de forma que la adhesión
bacteriana es inhibida.43,44 Además, la CHX presenta un efecto de sustantividad, es
decir, cuando se adhiere a la superficie de los dientes, permanece ahí por largos
periodos antes de ser diluida o removida por el flujo salival, manteniendo su
actividad antiplaca por largo tiempo. Sin embargo, debido a esta misma propiedad,
la CHX tiene un efecto negativo que contraindica su uso diario, ya que provoca
pigmentaciones pardo-amarillentas en los dientes si es usada por largos periodos.
A bajas concentraciones la CHX es bacteriostática contra la mayoría de las
bacterias orales. Puede interferir con el metabolismo bacteriano por medio de la
inhibición del transporte de azúcares, la producción de ácidos, y en varias funciones
de la membrana de especies de Streptococcus cariogénicos, también interfiere en
una proteasa principal (gingipaina) del patógeno periodontal Porphyromonas
gingivalis.45,46 En altas concentraciones, la CHX es bactericida y actúa como un
detergente dañando la membrana de la célula bacteriana.47
Los efectos benéficos del uso de la CHX adjunto al del cepillado dental en la
prevención de la acumulación de placa y la inflamación gingival han sido
enfatizados en revisiones sistemáticas publicadas previamente. En la revisión
sistemática realizada por Gunsolley, el análisis mostró una reducción del 40.4% del
índice de placa.8,48 Mientras que en la revisión sistemática por Van Strydonck et al.,
se concluyó una reducción del 33% de la acumulación de placa y una reducción del
26% de la gingivitis.49 Finalmente, en la revisión sistemática más reciente, realizada
por Serrano et al., donde se evaluó la eficacia del uso de las formulaciones químicas
antiplaca como auxiliares al control mecánico oral, en el manejo de la gingivitis se
encontraron mejoras estadísticamente significativas en términos de acumulación de
placa e índice gingival con el uso de enjuagues con CHX. Sin embargo, es
importante mencionar que todos los grupos que usaron CHX, mostraron de manera
significativa mayor pigmentación de las superficies dentales.41
En el mercado están disponibles dos diferentes formulaciones de CHX, una al
0.12% y otra al 0.2%, para lograr la dosis ideal de 18 a 20 mg/uso. Berchier et al.,
en su revisión sistemática evaluaron las dos diferentes concentraciones de CHX en
relación a la prevención de la acumulación de placa y la inflamación gingival. En
general, en esta revisión sistemática, el análisis mostró que no hubo diferencias en
los parámetros clínicos evaluados, comparando las dos concentraciones de CHX.50
Las preparaciones con CHX han estado disponibles por muchas décadas y han
probado, hasta ahora una insuperable efectividad antiplaca. Sin embargo, la
pigmentación de los dientes asociada con el uso de CHX, y otros efectos adversos
locales como la disgeusia, continúan como barreras que contraindican el uso a largo
plazo de este agente.51
Hoy en día, la CHX sigue siendo el “estándar de oro” de los antisépticos orales.
Aunque ya han pasado casi 50 años desde el inicio de su comercialización como
agente antiplaca, parece sorprendente que un producto químico alternativo con
eficacia equivalente o superior no haya sido descrito hasta ahora.52,53
Triclosán
El triclosán (TCL) es un compuesto aromático clorado no iónico que tiene grupos
funcionales representativos de éteres y fenoles. Tiene propiedades antibacteriales y
antifúngicas, y su mecanismo de acción se debe a la inhibición de la reductasa
enoyl-ACP [acyl-carrier-protein] relacionada a enzima FabI (enzima clave en la
biosíntesis de ácidos grasos esenciales para la formación de la membrana
bacteriana).54,55 Su uso es generalizado en productos de consumo cotidiano como
jabones y detergentes antibacteriales, así como en productos de salud oral como
enjuagues orales y pastas dentales.
En enjuagues orales se conbina con sulfato de zinc o un copolímero. Se sabe que
las formulaciones con TCL no son tan efectivas como las formulaciones con
CHX,56 probablemente debido a la habilidad limitada del TCL para unirse a tejidos
intraorales.57,58 No obstante, diversos estudios clínicos han demostrado que las
pastas dentales que contienen triclosán y citrato de zinc, reducen significativamente
la acumulación de placa y la inflamación gingival.41,59,60 Además, se ha evaluado el
efecto de los enjuagues adicionados con TCL como agentes precepillado dental en
la eliminación de la placa, y los resultados han mostrado efectos benéficos
significativos.61
Aceites esenciales
Los aceites esenciales (Aes) son usados en enjuagues orales, los cuales contienen
una fórmula fija de timol al 0.064% y eucaliptol al 0.092%, mezclados con mentol
al 0.042% y salicilato de metilo al 0.060%, en un vehículo de alcohol al 22%.
El mecanismo de acción antimicrobiano de los Aes contra las bacterias es
complejo. En altas concentraciones, hay una disrupción de la pared celular y
precipitación de proteínas celulares, mientras que a bajas concentraciones, hay
inactivación de enzimas esenciales. Además, se ha propuesto una acción
antiinflamatoria basada en su actividad antioxidante. Uno de los principales efectos
adversos derivado de la utilización de enjuagues bucales con Aes es la pigmentación
de los dientes.62,63
Al día de hoy existen varias revisiones sistemáticas en donde se ha evaluado la
eficacia de los Aes como adjuntos al cepillado dental en la prevención de la
acumulación de placa y en la inflamación gingival. La revisión sistemática por
Gunsolley reportó una reducción del 27% en el índice de placa tras el uso del
enjuague oral con Aes. Mientras que los datos con respecto al índice gingival
mostraron un porcentaje de reducción del 18.2%.8 La revisión sistemática realizada
por Stoeken et al., la cual incluyó 11 estudios con duración de seis o más meses,
evaluó los efectos del enjuague oral con Aes en la acumulación de placa y en los
parámetros de inflamación gingival. Los autores concluyeron que el enjuague oral
con Aes proporciona un beneficio adicional en la reducción de placa y gingivitis
cuando es usado como un auxiliar a la higiene oral mecánica, esto comparado con el
control (enjuague bucal con hidroalcohol al 5%).64 Estos hallazgos fueron
confirmados en otra revisión sistemática más reciente.41
La utilización de un enjuague bucal con Aes parece una alternativa razonable al
uso de la CHX. La revisión sistemática por Van Leeuwen et al.,9 identificó 19
estudios que evaluaron el efecto adjunto al cepillado dental de los enjuagues con
Aes, contra el efecto de CHX en diseños de estudios a largo plazo (≥ 4 semanas).
Los resultados mostraron que el enjuague con CHX proporcionó efectos
significativamente mejores con respecto a la reducción de placa, en comparación
con los enjuagues orales con Aes. Sin embargo, no se encontraron diferencias
significativas con respecto a la reducción de la inflamación gingival entre los
enjuagues bucales con Aes y con CHX.
Posteriormente, otra revisión sistemática comparó el efecto de un enjuague oral
con Aes, contra el efecto de enjuagues con CHX en concentraciones al 0.1% y
0.2%. Los parámetros evaluados fueron: acumulación de placa y cálculo, manchado
dental e inflamación gingival, en diseños de estudio a corto plazo (<4 semanas) o
largo plazo (>4 semanas). Los resultados mostraron que la CHX fue
significativamente mejor en cuanto a la reducción de la acumulación de placa en
comparación con la formulación de Aes en los estudios a corto y largo plazo. No
obstante, el manchado de los dientes y la acumulación de cálculo fueron mayores
entre los sujetos que usaron CHX en comparación con los que usaron la formulación
con Aes. Los Aes y la CHX no tuvieron diferencias significativas con respecto al
control de la inflamación gingival a largo plazo.65
En conjunto, los datos sugieren que los Aes podrían ser una alternativa confiable a
la CHX para el control de la inflamación gingival; sin embargo, la evidencia indica
que la CHX sigue siendo la primera opción, cuando el control de placa es la
prioridad de la terapia.
Cloruro de cetilpiridino
El cloruro de cetilpiridinio o CPC (por sus siglas en inglés, Cetylpyridinium
chloride), es un componente de amonio cuaternario catiónico con actividad
antibacteriana de amplio espectro, que se absorbe con rapidez a las superficies
orales. Su molécula tiene grupos hidrofílicos e hidrofóbicos, lo que posibilita
interacciones hidrofílicas e hidrofóbicas.
La región hidrofílica de la molécula del CPC cargada positivamente tiene una alta
afinidad de unión para las células bacterianas cuya superficie tiene carga neta
negativa. La fuerte carga positiva y la región hidrofóbica del CPC, posibilitan su
interacción e integración dentro de la membrana citoplasmática de la célula
microbiana. Como resultado de esta interacción, hay alteración de la integridad de la
membrana provocando pérdida de los componentes celulares, alteración del
metabolismo celular, inhibición del crecimiento celular y finalmente a la muerte
celular.66,67
Se ha sugerido que los enjuagues orales con CPC pueden ser auxiliares
importantes en pacientes con alta susceptibilidad de enfermedad periodontal o
quienes carecen de la destreza para limpiar sus dientes efectivamente con métodos
mecánicos.68 a 71
Varios grupos de investigación han reportado efectos secundarios inducidos por el
uso del CPC como la pigmentación de dientes y lengua, ulceraciones72, 73 y
sensación quemante.74,75
Según la revisión sistemática realizada por Haps et al., donde se evaluó la
aparición de efectos adversos, sólo uno de los cinco estudios incluidos, reportó
manchado de la lengua y de los dientes como significativamente relevante.76 El
manchado causado por el CPC tiene una etiología dietética similar a las inducidas
por soluciones de CXH, pero ésta parece ser menos severa.77
Estos fenómenos reflejan la baja sustantividad del CPC, lo cual también puede
explicar su menor eficacia en comparación con la CHX. A pesar de su retención
inicial más alta, el CPC es eliminado de la cavidad oral más rápidamente, ya que la
duración del efecto terapéutico medido a través de la actividad antibacteriana salival
residual, está presente por 90 min después del enjuague con CPC, mientras que el
enjuague con CHX está presente hasta después siete horas después de su uso.77 a 80
No obstante, sus efectos secundarios menos prominentes, apoyan la idea de que el
CPC podría tener uso auxiliar a más largo plazo para la higiene oral incluso con su
potencia, aparentemente menor en comparación con la CHX.
A la fecha, algunas revisiones sistemáticas con respecto a la eficacia del efecto de
CPC como adjunto al cepillado dental en la prevención de la acumulación de placa
y la inflamación gingival han sido publicadas. En la revisión sistemática de
Gunsolley,8 que incluyó siete estudios con duración de seis meses o más, el
resultado del efecto con respecto al índice de placa demostraron un porcentaje de
reducción del 15.4%. Mientras que los resultados con respecto al índice gingival
mostraron un porcentaje de reducción del 13.4%.
Considerando los estudios realizados, cabe señalar que las formulaciones con CPC
son útiles como auxiliares al control mecánico de la biopelícula dental, pero esta
conclusión debe ser tomada con precaución debido a la heterogeneidad de los
estudios incluidos para el análisis, la evaluación de diferentes formulaciones con
diferentes concentraciones del agente, además de la corta duración de algunos
estudios.
Delmopinol
El delmopinol es un alcohol amino derivado del morfolinoetanol y es considerado
un agente antiplaca de tercera generación, que ha mostrado capacidad de inhibir la
gingivitis.81 a 84
Estudios sobre el delmopinol, revelaron que la formación de una biopelícula de
Streptococcus expuesta a este compuesto, estaba laxamente adherida a la
superficie,85 y que ocasionaba una reducción significativa en la viabilidad de estas
especies.86 Estos hallazgos sugieren que el delmopinol puede interferir con la
formación de la matriz de exopolisacáridos de la biopelícula, reduciendo la
adherencia de las bacterias colonizadoras secundarias.87
La efectividad del delmopinol, acoplada con el potencial reducido de
pigmentación de los dientes, en comparación con la CHX, hacen de este compuesto
una alternativa potencial al uso de la CHX para el control de la placa.88
En el meta-análisis realizado por Addy et al.,89 se reportaron los resultados de los
efectos de los enjuagues con delmopinol al 0.2% en pacientes con gingivitis. Los
resultados de este metaanálisis con más de 1000 pacientes incluidos, confirmaron la
efectividad del delmopinol al 0.2%, en el manejo de la placa y la gingivitis cuando
es usado en conjunto con prácticas de higiene oral mecánica regulares.
Por otra parte, también han sido reportados efectos secundarios al uso del
delmopinol, como la pigmentación de los dientes y de la lengua.88,90,91 Sin
embargo, la incidencia de estos fenómenos ha sido similar o menor a la reportada
con el uso de la CHX.88,89,91
Fluoruro de amina y fluoruro de estaño
Los fluoruros juegan un papel importante en la promoción de la salud oral,
promoviendo la remineralización e inhibiendo la desmineralización del esmalte, así
como agentes con actividad antibacterial. Estos efectos benéficos pueden ser
mejorados cuando el fluoruro está asociado con iones amina o estaño.92 Se sabe
que, tanto el fluoruro de amina (FAm), como el fluoruro de estaño (SnF2), poseen
actividad bactericida.93,94
El FAm está asociado con una reducción en la adhesividad de la placa dental,
debido a su afinidad por la superficie del esmalte. Este compuesto se esparce
rápidamente sobre las superficies de la cavidad oral, debido a su carácter
tensoactivo, además de desarrollar un efecto bacteriostático y bactericida.95
También se ha reportado que el FAm inhibe el crecimiento de poblaciones
bacterianas mixtas encontradas en la biopelícula subgingival.96,97
Por otro lado, el SnF2 ha sido utilizado en formulaciones de dentífricos, y en gel al
0.4% ha sido usado para reducir la gingivitis.98,99 El SnF2 libera iones F- y Sn2+ en
la cavidad oral, lo cual provoca un efecto antimicrobiano.100 También se ha
reportado que el SnF2 puede causar pigmentaciones marrón-amarillentas en los
dientes.
Un estudio mostró que el efecto inhibidor de la placa dental utilizando una
solución con SnF2, fue equivalente al efecto de la CHX, cuando cada agente fue
usado dos veces al día.101 Adicionalmente, otro estudio mostró por microscopia
electrónica de barrido, una inhibición casi total de la placa con el uso de un
enjuague con SnF2 al 0.1% dos veces al día.102 A este respecto se ha reportado que
el SnF2 provoca una alteración de las propiedades adhesivas de las bacterias al
esmalte103 y que la acumulación de estaño dentro de las bacterias puede provocar
alteración en el metabolismo bacteriano.102
Los resultados de las revisiones sistemáticas que han evaluado la eficacia del SnF2
como auxiliar al cepillado dental en la prevención de la acumulación de placa e
inflamación gingival son contradictorios. En la revisión sistemática realizada por
Paraskevas y van der Weijden, se reportó que los enjuagues con SnF2 no
disminuyeron de manera consistente la acumulación de placa o la presencia de
gingivitis.99 Mientras que una revisión sistemática más reciente, reportó una
reducción significativa en los niveles de placa y en la inflamación gingival, cuando
estos agentes fueron utilizados.41
La combinación de FAm/SnF2 ha mostrado una inhibición mucho mayor que
cuando estos productos son usados de forma individual.104 Sin embargo, el efecto
antibacteriano de FAm/SnF2 parece ser más prolongado en pacientes con cantidades
pequeñas de placa.105
Consideraciones importantes para la selección de agentes
químicos para el control de la biopelícula dental
Antes de que los profesionales de la salud prescriban o se recomienden un agente
químico para el control de la placa, deberán tomar en cuenta la efectividad clínica
comprobada del producto seleccionado. Sólo los productos que han demostrado
actividad clínica usando criterios de seguridad y eficacia aceptados, deberán ser
recomendados a los pacientes, de acuerdo con las necesidades clínicas específicas.68
A continuación se describen algunos factores importantes a considerar para la
selección de un agente químico para el control de la placa:
• Contenido de alcohol en el agente antiplaca. El alcohol en los enjuagues bucales
es usado para incrementar el impacto del sabor, para solubilizar algunos
ingredientes activos y para mejorar el transporte de ingredientes activos dentro de
la biopelícula.106 En las últimas décadas, ha habido una preocupación de que el
alcohol en los enjuagues orales sea convertido a acetaldehído en la cavidad oral,
lo cual podría causar daño y mutaciones en el DNA de las células de la cavidad
oral.
A este respecto, un metaánalisis realizado por Gandini et al. en donde se evaluó la
relación del uso de enjuagues bucales que contenían más del 25% de alcohol y la
aparición de cáncer oral. Con base en el análisis realizado, los investigadores no
encontraron asociación estadísticamente significativa entre el uso de enjuagues
bucales y el riesgo de cáncer oral, tampoco existió una tendencia significativa
observada en el riesgo incrementado de ocurrencia de cáncer oral con el uso
diario.107
• Efectos secundarios derivados del uso prolongado de agentes químicos
utilizados en el control de la biopelícula dental. Varios efectos adversos han
sido reportados para los productos químicos presentes en enjuagues bucales, de
los cuales la pigmentación de los dientes es la queja más común, asociada al uso
de agentes como la CHX, el CPC, el delmopinol, el AEs y el SnF2. Esta
pigmentación puede empeorar cuando son consumidos al mismo tiempo, otros
productos, que también causan tinción de los dientes, como el té, café, vino y el
cigarro.
Otro problema atribuido al uso de la CHX, el CPC, el delmopinol y el AEs son las
alteraciones del gusto. Por ejemplo, la CHX que tiene un sabor amargo, reduce de
forma importante la intensidad percibida de la sal.108 El desarrollo de alteraciones
del gusto y la pigmentación de los dientes, así como la promoción de formación
de cálculo, contraindica el uso generalizado y prolongado de la CHX como un
auxiliar a los procedimientos diarios de higiene oral regular. El uso de la CHX
por lo tanto, debe de estar restringido a situaciones clínicas especiales y durante
periodos de tiempo cortos.49
• Relación costo-efectividad. El uso auxiliar a largo plazo de agentes antiplaca,
adicionales a la pasta dental, puede impactar la economía de una familia
promedio. Con los precios actuales, el costo de los enjuagues orales generalmente
es mayor que el precio de los cepillos dentales o de la misma pasta. Sin embargo,
si un enjuague bucal demuestra su efectividad en términos de ganancia de salud
oral, el costo adicional derivado de su uso se ve recompensado. Adicionalmente,
en casos especiales, como pacientes física/mentalmente discapacitados, el costo
adicional de agentes químicos antiplaca puede estar justificado.109,110
• Limitaciones de los agentes químicos utilizados en el control de la biopelícula
dental. El uso de enjuagues bucales con agentes antimicrobianos y antiplaca tiene
un efecto limitado en individuos con enfermedad periodontal existente, debido a
que dichos agentes no son tan efectivos en la disminución de flora microbiana
subgingival.11,111 Un hecho importante es que los pacientes que mantienen un
buen control de placa mecánico se benefician mucho más con el uso de agentes
químicos adicionales, en oposición a los pacientes con pobre control mecánico de
la placa38,112,113,114 Por lo tanto, la importancia de la instrucción y reforzamiento
constante por parte del clínico en las técnicas de control mecánico es primordial
para obtener el mayor beneficio derivado del uso de un agente antiplaca.
CONTROL DE LA BIOPELÍCULA DENTAL CON
PRODUCTOS NATURALES
El uso de productos naturales para prevenir o tratar enfermedades data desde hace
cientos de años en casi todas las civilizaciones alrededor del mundo. El término
“producto natural” se refiere a una sustancia producida por un organismo viviente
que tiene efectos farmacológicos distintivos. Uno de los compuestos activos
derivados de productos naturales más usado en el cuidado de la salud oral son los
polifenoles.
Polifenoles
Los polifenoles son metabolitos de plantas caracterizados por la presencia de
muchos grupos fenol (p. ej., anillos aromáticos con hidroxilos), los cuales derivan
del aminoácido L-fenilalanina.115,116,117 Las clases más importantes de polifenoles
son los ácidos fenólicos, los cuales incluyen estructuras poliméricas como taninos,
lignanos, estilbenos y flavonoides. Los flavonoides incluyen a los flavonoles (como
la quercetina y kaemferol, que son de los flavonoides más ubicuos presentes en los
alimentos), flavones, isoflavones, flavanones y antocianina (o antocianidina,
presente en los pigmentos responsables del color de la mayoría de las frutas), entre
otros.118,119
Se han reportado una gran variedad de mecanismos potenciales de acción por los
cuales los polifenoles ejercen su efecto antimicrobiano.120,121,122,123 Tienen la
habilidad de inactivar toxinas bacterianas, lo cual ha generado un gran interés por la
posibilidad de usar polifenoles de plantas como agentes contra patógenos humanos
resistentes a antibióticos. Por ejemplo, se ha mostrado que el extracto de cáscara de
manzana, rico en polifenoles, inhibe la vacuolación en células eucariotas por la
toxina bacteriana vacuolante (VacA) de Helicobacter pylori.124
Además, un gran número de polifenoles presentes en una variedad extensa de
productos como el té, jugo de uvas, cacao, café y vino tinto, han mostrado inhibir la
adhesión bacteriana inicial a la superficie del diente, especialmente en el caso de
Streptococcus mutans.120,123 Un ejemplo muy claro es lo que ocurre a la enzima
glucosiltransferasa (GTF) producida por S. mutans, la cual es esencial en la
producción de glucanos, que facilitan su adhesión al esmalte, y que es inhibida por
los polifenoles del té, dificultando las etapas iniciales de colonización de S.
mutans.125 Los polifenoles presentes en manzanas también inhiben las GTFs de S.
mutans. También se ha descrito un polifenol de alto peso molecular, el HBP (por
sus siglas en inglés Hop Bract Polyphenol) con capacidad de inhibir la adhesión de
S. mutans vía interacción con enzimas GTFs involucradas en la síntesis de
glucano.126 Otros polifenoles con actividades similares han sido aislados de
arándanos,127 uvas,128 té,128,129 cacao130 y vino tinto.121
Existen reportes de polifenoles que inhiben la adhesión de patógenos
periodontales. El extracto enriquecido con polifenoles de la planta Myrothamnus
flabellifolia, inhibe la adhesión y la invasión celular de P. gingivalis por interacción
con proteínas de la membrana externa de la célula bacteriana.131 Otro estudio
mostró que la epigalocatequina galato (EGCg), que es el componente dominante de
los polifenoles del té, inhibió el crecimiento y adhesión de P. gingivalis a células
epiteliales bucales.132 Finalmente, otro estudio reportó que los polifenoles derivados
de los arándanos, inhibieron la formación de una biopelícula de P. gingivalis.133
Otros compuestos
Existen otros compuestos naturales que también tienen presentan actividad
antibacteriana. Un ejemplo es la Camellia sinensis, utilizada para hacer té verde y té
de oolong, sus propiedades antibacterianas, han sido ampliamente estudiadas en
modelos in vitro e in vivo, debido a su actividad contra bacterias asociadas a
caries.134,135 Aunque la composición del té verde es compleja, las catequinas
específicas de este té han sido asociadas con actividad antibacteriana contra S.
mutans y Streptococcus sobrinus.136 Este efecto inhibitorio parece estar relacionado
con la presencia de tres motivos hidroxi-(3’, 4’ y 5’) en el anillo B de la catequina y
de la estructura molecular epicatequina.137 No obstante, el mecanismo exacto de
acción y su blanco putativo todavía tiene que ser elucidado. Adicionalmente se sabe
que el té verde posee catequinas con propiedades antioxidantes, antimicrobianas,
anticolagenasa, antimutagénica y quimiopreventiva reportadas.138
Otro producto natural interesante con actividad antimicrobiana, es la miel. Aunque
el número de estudios es pequeño, la miel ha mostrado tener actividad
antimicrobiana contra S. mutans139 y podría tener un uso terapéutico potencial en el
control de la enfermedad periodontal.140
CONTROL DE LA BIOPELÍCULA DENTAL
UTILIZANDO PRODUCTOS BIOLÓGICOS
Probióticos
El término probiótico que significa “para la vida”, fue originalmente propuesto en
1965 por Lilly y Stillwell,141 como un antónimo al término antibiótico. El concepto
de probiótico no es nuevo, éste data de principios del siglo 20, cuando Elie
Metchnikoff, (conocido como el padre de la inmunidad natural), reportó que el
consumo de yogurt búlgaro que contiene bacterias vivas como Lactobacillus
bulgaricus y Streptococcus thermophilus, era benéfico para la salud.
Los probióticos son definidos por la Organización Mundial de la Salud, como
microorganismos vivos, que cuando son administrados en cantidades adecuadas
confieren un beneficio de salud a quienes los consumen.142 Los probióticos son
encontrados naturalmente en productos alimenticios como yogurt y la leche. Las
primeras bacterias probióticas estudiadas fueron bacterias productoras de ácido
láctico.143 Los lactobacilos son bacterias endógenas que colonizan la cavidad oral y
el tracto digestivo, y existe evidencia de que cepas de lactobacilos orales aislados de
sujetos con salud y enfermedad periodontal, ejercen actividad antimicrobiana contra
bacterias periodontopatógenas, como Aggregatibacter actinomycetemcomitans, P.
gingivalis y Prevotella intermedia.144
Aunque el uso de los probióticos para el control de las biopelículas orales todavía
está bajo investigación, existen ya algunos ejemplos prometedores. En un estudio
clínico aleatorizado realizado por Vivekananda et al., se demostró que Lactobacillus
reuteri inhibió la acumulación de placa y redujo la inflamación gingival en
pacientes con periodontitis crónica.145 En otro estudio, Iwamoto et al., encontraron
que Lactobacillus salivarius también tuvo efectos benéficos en la halitosis y en la
reducción del sangrado al sondeo.146
Idealmente, una formulación terapéutica probiótica para tratar enfermedades
orales debería ser capaz de reducir la prevalencia de microorganismos patogénicos.
Mayanagi et al., usaron L. salivarius como un probiótico para la inhibición de una
serie de patógenos orales, específicamente: A. actinomycetemcomitans, P.
intermedia, P. gingivalis, Treponema denticola y Tannerella forsythia. Al final de
este estudio hubo una disminución significativa en el número de todos los patógenos
periodontales probados en el grupo experimental, en comparación con el grupo
control.147
Además de las cepas probióticas clásicas, otros residentes orales o cepas
genéticamente modificadas también han sido probados para su habilidad de inhibir
microorganismos cariogénicos. Hillman et al., diseñaron una cepa de S. mutas
deficiente en producción de ácido láctico que produjo una actividad de bacteriocina
contra otras cepas de S. mutans y pudo ser introducida en la cavidad oral para
reemplazar las cepas patogénicas de ocurrencia natural.148,149
El balance entre bacterias patogénicas y benéficas es esencial para mantener la
salud oral. Por lo tanto, la cavidad oral representa un blanco importante para la
utilización de probióticos. Y aunque es un concepto prometedor, todavía no existe
evidencia conclusiva de que los probióticos actualmente evaluados tengan un efecto
benéfico en las enfermedades orales, por lo tanto, son necesarios más estudios
clínicos aleatorizados para clarificar el potencial de los probióticos en la prevención
y tratamiento de infecciones orales.
UTILIZACIÓN DE PÉPTIDOS ANTIMICROBIANOS
PARA EL CONTROL DE LA BIOPELÍCULA DENTAL
Los péptidos antimicrobianos (Pams) son un grupo heterogéneo de moléculas
producidas por varios tejidos en un amplio rango de especies de invertebrados,
plantas y animales. Como componente de la respuesta inmune innata de organismos
multicelulares, los Pams poseen actividad biocida contra muchos microorganismos,
reduciendo de manera significativa las infecciones. Se han identificado péptidos
antimicrobianos contra virus, hongos, protistas, parásitos e incluso contra insectos y
células tumorales.150
Los mecanismos de acción de los Pams, no han sido entendidos por completo,
pero algunas teorías acerca de cómo estas moléculas actúan en la membrana celular
y en el metabolismo bacteriano han sido propuestas. En el modelo de actividad
biocida atribuido a estas moléculas, los Pams son inicialmente atraídos a la
superficie de los microorganismos por interacciones electrostáticas entre el péptido
catiónico o aniónico y estructuras en la superficie celular.151 La penetración de los
Pams en la membrana celular, llevará a la formación de poros que
subsecuentemente provocará la muerte celular.152
A pesar de las ventajas que los Pams poseen, incluyendo actividad a bajas
concentraciones, actividad antimicrobiana selectiva y bajas tasas de inducción de
resistencia microbiana,153,154 hay algunas limitaciones para su utilización
terapéutica. Una de ellas, es la disminución de la alta actividad catiónica que
presentan la mayoría de los Pams en condicionen no fisiológicas (in vitro), cuando
se encuentran en fluidos biológicos como la saliva. Otra de sus limitaciones, es su
baja o nula actividad sobre biopelículas principalmente debido al efecto protector de
exopolisacáridos en la biopelícula.155
Dentro de los intentos que se han realizado para mejorar la efectividad de los
Pams, se incluye el diseño de péptidos sintéticos con las mismas características
antimicrobianas del Pam original, pero con dominios citotóxicos alterados.156 La
defensina B humana 2 (hBD-2, por sus siglas en inglés Human B Defensin-2), es un
péptido antimicrobiano catiónico, el cual es producido por células epiteliales orales
ya sea en respuesta a la infección bacteriana o por estimulación con citosinas
inflamatorias. Cuando el efecto antibacteriano de la hBD-2 sintética fue probado in
vitro contra A. actinomycetemcomitans, P. gingivalis, S. mutans, y Escherichia coli,
se encontró que su actividad antimicrobiana fue aproximadamente igual que el
efecto de la minociclina a concentraciones equimolares. Además, esta defensina
sintética mantuvo su actividad al 80% en presencia de saliva, lo que sugiere la
posibilidad de su uso para la prevención de infecciones orales por bacterias
patogénicas.157
Otro ejemplo, es la utilización de péptidos sintéticos para inhibir la adhesión de S.
mutans, como un medio para controlar la biopelícula cariogénica. El paso más
temprano en la infección microbiana, es la adhesión de las bacterias a los tejidos del
huésped a través de la unión de las adhesinas microbianas específicas a estos
tejidos. Una forma para bloquear este primer paso de colonización es mediante el
uso de epítopes de adhesión para bloquear sitios receptores que los patógenos
utilizan para adherirse a microorganismos comensales en la biopelícula. En el caso
de S. mutans, la adhesión inicial a la superficie del diente es mediada por una
adhesina expresada en la superficie de la bacteria, el antígeno estreptococcal I/II
(SA I/II). Al respecto, un péptido sintético (p1025) correspondiente a los residuos
1025-1044 de dicha adhesina, ha sido usado para bloquear la recolonización de S.
mutans a los dientes. Dicho péptido fue selectivo para S. mutans y no interfirió con
la adhesión y colonización de microorganismos asociados con salud periodontal
como los Actinomyces.158,159
Un enfoque con gran potencial es el desarrollo de péptidos antimicrobianos
específicamente dirigidos o STAMPs (por sus siglas en inglés, Specifically Targeted
Antimicrobial Peptides), tales moléculas son modificadas para portar un péptido de
reconocimiento de dominios específicos en un grupo específico de
microorganismos.160 Esta característica posibilita el daño de los STAMPs sólo a
microorganismos blanco, sin cambiar la totalidad de la población microbiana
indígena.161,162
CONCLUSIONES Y DIRECCIONES FUTURAS
En el futuro, las estrategias para el control de las biopelículas orales se deberán
enfocar en la preservación de una comunidad microbiana asociada con salud y en la
eliminación o control de microorganismos con potencial patogénico.
Se sabe que estrategias que podrían restaurar la homeostasis de la biopelícula oral
son cambios en los hábitos de la dieta a una ingesta baja de azúcar, lo cual podría
ser la mejor prevención de la caries pero no específicamente un blanco para prevenir
la enfermedad periodontal. Por tal motivo, la necesidad de la elaboración de nuevas
estrategias para el control de las biopelículas orales, para mantener un estado salud
oral permanente es evidente.
Estrategias como la vacunación contra patógenos orales, el control de las
biopelículas orales mediante la utilización de inhibidores del Quorum sensing, y el
uso de la terapia con bacteriófagos han sido propuestos como terapias
potencialmente efectivas. Sin embargo, todavía no hay evidencia adecuada y
suficiente para apoyar el efecto benéfico de estos tratamientos a nivel clínico.
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INTRODUCCIÓN
Actualmente es bien reconocido que existe una relación directa entre el microbioma
oral humano que comprende bacterias, hongos y arqueas, y el proceso saludenfermedad. La literatura sugiere que, tanto las especies cultivables como las no
cultivables que componen la gran diversidad microbiana de la cavidad oral, pueden
estar presentes en cualquier individuo y en su mayoría, son especies bacterianas;
varias de estas pueden afectar tejidos y órganos distantes, teniendo un impacto en la
homeostasis del individuo. De aquí la importancia del conocimiento de la
microbiota oral en distintas condiciones sistémicas.
La descripción de la microbiota oral de distintas infecciones endógenas como son
las enfermedades periodontales, y su relación con diferentes condiciones sistémicas
se encuentra descrita en la literatura. Particularmente, el síndrome metabólico que
incluye resistencia insulínica, obesidad, hipertensión e hiperlipidemias es de los más
estudiados, ya que se sabe que hay una modificación de la flora endógena oral por el
estado inflamatorio crónico que prevalece en dichas patologías. Particularmente, se
han reportado discrepancias entre la microbiota de sujetos diabéticos y sujetos no
diabéticos, así como recientes estudios que describen la microbiota de adolescentes
con obesidad y sobrepeso.
Por otro lado, se ha sugerido que la microbiota oral podría influir en el riesgo de
padecer distintos tipos de cáncer. En particular, se ha observado que la enfermedad
periodontal crónica podría estar asociada a algunos tipos de cáncer incluyendo
gástrico, esofágico y oral de células escamosas. Asimismo, se ha estudiado la
vinculación de las complicaciones inmunológicas por el virus de la
Inmunodeficiencia Humana (VIH), con las interacciones huésped–microbiota oral,
lo cual podría generar una rápida progresión de infecciones en dicha entidad clínica.
La comprensión de las asociaciones microbianas con el huésped puede ser
trasladada en aplicaciones clínicas, con el fin de incrementar la eficacia de
indicadores de diagnóstico y terapias para cada una de las condiciones sistémicas y
sus repercusiones orales, de ahí la importancia del conocimiento de la descripción
microbiológica en sujetos con distintas condiciones sistémicas.
SÍNDROME METABÓLICO (metS)
La Organización Mundial de la Salud (OMS), el Grupo Europeo para el Estudio de
Resistencia Insulínica (EGIR) y el Programa Nacional de Educación en Colesterol –
Tercer Panel de Tratamiento al Adulto (NCEP ATP III), son las tres instancias que
recientemente han llegado a acuerdos en donde definen a la obesidad, la resistencia
insulínica, las dislipidemias y la hipertensión como los principales componentes del
síndrome metabólico (metS, por sus siglas en inglés). Adicionalmente, la OMS
agrega a su definición que la resistencia insulínica es uno de los mayores
componentes del metS; sin embargo, debe incluirse para su diagnóstico intolerancia
a la glucosa (IGT) o diabetes. El grupo EGIR por otro lado, propone una versión
modificada aplicada en individuos prediabéticos con resistencia insulínica y los
demás componentes del metS. El programa NCEP ATP III por último, decide
definir el metS cuando un individuo cumple con al menos 3 de los 5 componentes
principales: obesidad, triglicéridos elevados, niveles bajos de lípidos de alta
densidad (HDL), presión arterial elevada, y elevados niveles de glucosa en sangre
(cuadro 11-1).1
Cuadro 11-1. Definiciones de síndrome metabólico1
OMS
EGIR
Glucosa en
plasma
Intolerancia a la glucosa (IGT) o
Diabetes y/o resistencia insulínica.
Resistencia insulínica (hiperinsulinemia >25%
de valores insulínicos de no diabéticos)
≥ 6.1 mmol/L (110 mg/ dL) no-diabetes
Presión arterial
≥ 140/90 mm Hg
≥ 140/90 mm Hg o en tratamiento
> 2.0 mmol/L (178 mg/ dL) o en tratamiento
Triglicéridos
Triglicéridos en plasma:
≥ 1.7 mmol/L (150 mg/ dL)
Colesterol (HDL)
Hombres: < 0.9 mmol/l (35 mg/dL)
Mujeres: < 1.0 mmol/l (39 mg/ dL)
< 1.0 mmol/L (39 mg/dL) o en tratamiento
Obesidad
Hombres: circunferencia de cintura>
0.90
Mujeres: circunferencia de cintura>
0.85
y/o IMC > 30 kg/m2
Hombres: circunferencia de cintura ≥ 94 cm
Mujeres: circunferencia de cintura ≥ 80 cm
Microalbuminuria
Rango de albúmina urinaria
≥ 20 μg/min or albúmina: creatinine
ratio
≥ 30 mg/g
NCEP ATP III
Tres o más de los
siguientes parámetros:
≥ 5.6 mmol/L (100
mg/dL) (ADA)
≥ 130/ ≥ 85 mm Hg
≥ 1.7 mmol/L (150
mg/dL)
Hombres: < 1.03
mmol/L (40 mg/dL)
Hombres: < 1.03
mmol/L (40 mg/dL)
Hombres:
circunferencia de
cintura> 102 cm
Mujeres: circunferencia
de cintura> 88 cm
OMS: Organización Mundial de la Salud. EGIR: Grupo Europeo para el Estudio de Resistencia Insulínica. NCEP ATP III: Programa
Nacional de Educación en Colesterol – Tercer Panel de Tratamiento al Adulto. ADA: con los parámetros de la Asociación Americana de
Diabetes. IMC: Índice de masa corporal.
La prevalencia del metS varía entre distintas poblaciones del mundo. Por ejemplo,
en EUA se reportó recientemente una prevalencia del 33% en el total de la
población, con mayor predisposición en poblaciones hispánicas.2 Mientras que en
poblaciones europeas la prevalencia varió años atrás entre un 14 y 41% en adultos
mayores de 40 años.3 En México, diversos estudios hechos en poblaciones rurales y
urbanas han reportado alta prevalencia del metS en años recientes, con una
tendencia al incremento. En el año 2009 se reportó una prevalencia del 27%,4 en el
2010 del 49.8%,5 y del 68.7% en el 2012. Dicho aumento se le atribuye al estilo de
vida que incluye: sobrepeso, obesidad, inactividad física, dieta alta en carbohidratos
consumo de alcohol y tabaco y predisposición genética.6
En la región de América del Norte y la región del Caribe, un estimado de 44.3
millones de personas presentan diabetes. Los países con mayor prevalencia de
diabetes son Belice (16.5%) y México (14.2%), y los países con mayor número de
habitantes con diabetes son EUA (29.3 millones) y México (11.5 millones).7 En
particular la incidencia de diabetes mellitus tipo 2 (DMT2) reportada de manera
previa en México, fue de un 14.4 y 13.7 por cada 1000 habitantes (hombres y
mujeres, respectivamente). Aunado a que México presenta la incidencia más alta a
nivel mundial en incremento de obesidad (índice de masa corporal ≥30 kg/m2) de un
2% por año.8
En la literatura se ha establecido que tanto la obesidad como la DMT2 comparten
un estado inflamatorio crónico. Sin embargo, es de reciente interés el esclarecer
cómo es que se relacionan los componentes de la inflamación con los desórdenes
metabólicos del metS, con la finalidad de establecer una mejor terapéutica para
dicho síndrome y sus complicaciones.9,10 Las consecuencias crónicas de un estado
prolongado de inflamación se encuentran en estrecha relación con complicaciones
metabólicas. La obesidad puede considerarse una característica común de dichas
complicaciones (figura 11-1).
Figura 11-1. Complicaciones de la DMT2 y la obesidad.
Asimismo, la obesidad, la resistencia insulínica y la DMT2, presentan en común la
sobreproducción de citocinas proinflamatorias, mediadores de la inflamación aguda
y activación de vías de la inflamación.9 El desequilibrio en la producción de
citocinas proinflamatorias se manifiesta a partir de alteración en la respuesta
inmunitaria, lo cual puede inducir a la destrucción de tejidos como son los
periodontales.
Aunque está bien establecido que la enfermedad periodontal es inducida por un
desequilibrio ecológico de la biopelícula subgingival y la presencia de especies
específicas,11,12 el grado de severidad y riesgo de padecerla, es determinado por la
respuesta del huésped. Por lo tanto, el metS comprende un factor de predisposición
para periodontitis por el estado metabólico crónico de inflamación.13,14
En el aspecto ecológico, la relación del microbioma oral y el metS ha sido
pobremente estudiada con las patologías en conjunto. Sin embargo, en la actualidad
la microbiota de la DMT2 y la obesidad se encuentran bien descritas en la literatura.
Metabolismo en diabetes mellitus tipo 2
Se reconoce a la diabetes mellitus (DM) como un síndrome de anormalidad de
carbohidratos y metabolismo de proteínas que provoca complicaciones agudas y
crónicas, resultado de la carencia absoluta o relativa de insulina.15 Dicha
enfermedad se caracteriza por una concentración de glucosa en plasma (en ayuno)
mayor que el límite superior de referencia (60 a 110 mg/dL).16
La saliva juega un papel importante en la protección de la cavidad oral (Ver
Capítulo Papel de la saliva en el ecosistema oral). La disminución en el flujo de la
misma también llamada xerostomía, provoca alteraciones dramáticas de salud, por
ejemplo, la recurrencia de infecciones por microorganismos oportunistas.17 El
paciente diabético presenta xerostomía, lo que se cree que puede predisponer a
ciertas patologías como infecciones de la mucosa bucal y patologías
neurológicas.15,16
Existe una relación manifiesta entre infecciones bucales severas y la diabetes
mellitus tipo 2 (DMT2). La periodontitis es considerada la sexta de las principales
complicaciones de la diabetes.15,19 Diversos autores han demostrado que la
presencia de diabetes incrementa la prevalencia, incidencia y severidad de la
periodontitis20,21,22 e inclusive han demostrado que la DM es más frecuente en
sujetos con periodontitis que en sujetos periodontalmente sanos.23 Las asociaciones
epidemiológicas entre la periodontitis y la diabetes se pueden deber a vías similares
de patogenicidad en dónde las complicaciones de la diabetes pueden ser
modificadores de la presentación de la enfermedad periodontal o en dónde el
individuo puede presentar susceptibilidad genética para una de ellas o para ambas
patologías.19,24,25,26
Las infecciones crónicas a su vez, alteran el estado metabólico endócrino del
huésped, dificultando el control de sus niveles de glucosa en sangre.26 Las
infecciones bacterianas producen resistencia de los tejidos a la insulina al estimular
la secreción de citocinas, primordialmente TNF–α e IL -1b, que disminuyen la
acción de la misma sobre los tejidos.27 El receptor tirosin-cinasa para la insulina, la
expresión de segundos mensajeros y la acción de la protein-cinasa C, de forma
individual o en conjunto, median algunos de los efectos de la insulina, como son la
translocación y activación de las proteínas transportadoras de glucosa.28 Un estudio
realizado por Kanety et al., sugiere que el TNF–α es el principal responsable de
inducir resistencia tisular frente a la insulina, al suprimir la fosforilación del sustrato
1 del receptor para la insulina IRS-1 (por sus siglas en inglés, insulin receptor
substrate-1).29 Las infecciones por tanto, provocan resistencia de los tejidos frente a
la insulina y mal control de la diabetes al favorecer el estado de hiperglucemia,
aumentándose así el riesgo de aparición de complicaciones diabéticas.30
En pacientes diabéticos con periodontitis se observa una exacerbada elevación de
citocinas proinflamatorias (mucho mayor a la de individuos no diabéticos) que
representan un potencial de incremento a la resistencia insulínica, provocando
dificultad para un adecuado control de glucemia.31 Así, la reducción en la
inflamación periodontal ayuda al descenso de niveles séricos de mediadores de la
inflamación y disminuyen los niveles elevados de glucemia22 (figura 11-2).
Figura 11-2. Disbiosis microbiana y riesgo de cáncer.
Existen posibles explicaciones que establecen los mecanismos para dilucidar la
relación entre periodontitis y diabetes. Una de ellas referente a los efectos de
alteración metabólica que producen la hiperglucemia e hiperlipidemias de la
diabetes, lo cual exacerba desafíos bacterianos que pueden instigar respuestas
inmunológicas destructivas como la periodontitis.25,24 Otra explicación, podría ser
la presencia de una combinación de genes de susceptibilidad para cada enfermedad
en un mismo individuo y que además se encuentra expuesto a factores
modificadores o de predisposición de cada patología que podrían desencadenar una
o ambas (figura 11-2). Por lo tanto, la asociación de bidireccionalidad indica, que no
sólo la prevalencia de periodontitis es alta en diabetes, sino que la prevalencia de
diabetes es mayor en sujetos con enfermedad periodontal que en sujetos
periodontalmente sanos. Además, es posible que ambos mecanismos se presenten
juntos en la patogenicidad de dichas enfermedades32
Microbiota periodontal en diabetes mellitus tipo 2
En las primeras investigaciones respecto a la composición de la microbiota
periodontal de sujetos con DMT2, se había descrito como similar a la encontrada en
sujetos con periodontitis crónica sin compromiso sistémico, esto siempre y cuando
el control metabólico de los sujetos diabéticos fuera adecuado. En 1988 se
analizaron muestras de placa dentobacteriana subgingival de sujetos con
periodontitis sin compromiso sistémico y sujetos con DMT2 y ambos grupos
mostraron una alta prevalencia y proporción de especies como: Porphyromonas
gingivalis y Prevotella intermedia.33,34
Otros estudios analizaron la prevalencia de especies periodontopatógenas de placa
dentobacteriana subgingival en sujetos con DMT2, y control metabólico variable,
las especies más prevalentes fueron P. gingivalis (28%) y Fusobacterium nucleatum
(21%). Estos resultados reportaron no haber encontrado relación con el pobre
control metabólico y la prevalencia de alguna especie en particular. Asimismo, no
se encontraron diferencias en la detección de P. gingivalis, Aggregatibacter
actinomycetemcomitans y Tanerella forsythia, entre sujetos con DMT2 y sujetos no
diabéticos con periodontitis crónica.35,36 Sin embargo, otros estudios demostraron
algunas diferencias en la composición de la placa subgingival entre sujetos sin
compromiso sistémico y con DMT2, especies tales como Capnocytophaga
ochracea y Capnocytophaga granulosa, fueron encontradas como patógenos
predominantes en la placa dentobacteriana subgingival en sujetos con DMT2.37
Estudios más recientes reportaron ciertas particularidades en la descripción de la
microbiota de sujetos diabéticos. Se han identificado niveles altos de especies
patógenas putativas como Prevotella nigrescens, e inclusive altos niveles de
especies compatibles con salud periodontal como Streptococcus sanguinis,
Streptococcus oralis y Streptococcus intermedius, en comparación con la placa
subgingival de no diabéticos.38 Análisis de del microbioma oral humano realizados
con secuenciación de 16S-RNAr de pacientes con DMT2 y periodontitis, reportan
un grupo de pacientes con alta proporción y/o frecuencias de especies compatibles
con salud periodontal tales como Actinomyces sp., Capnocytophaga sp. y
Streptococcus sp.,39,40 así como especies de Campylobacter gracilis, P. nigrescens
y Parvimonas micra.10 Dicha prevalencia de especies, no se había encontrado en
estudios previos, sin embargo en el caso de Streptoccoccus sp. y Capnocytophaga
sp., pareciera ser un resultado esperado por ser especies sacarolíticas de pacientes
con niveles de glucemia inestables41 (cuadro 11-2).
Cuadro 11-2. Microbiota subgingival en DMT2.
Análisis
realizado
Complejo
Identificación bacteriana
Grupos de
estudio
Zambon et al.,
1988
Prevalencia NS
Rojo:
Porphyromonas gingivalis
No-DM y DMT2
Naranja:
Prevotella intermedia
con periodontitis
Novaes et al.,
1997
Prevalencia NS
Rojo:
P. gingivalis y Tannerella forshytia
DMT2
con pobre CM (CM)
Tervonen et al.,
1994
Prevalencia alta
Rojo:
P. gingivalis
en -CM
Naranja:
Fusobacterium nucleatum
DMT2 con -CM
Collin et al.,
1998
Ciantar et al.,
2005
Hintao et al.,
2007
Casarin et al.,
2013
Rojo:
P. gingivalis y T. forshytia
No-DM y DMT2
Otras:
Aggregatibacter actinomycetemcomitans
con periodontitis
Prevalencia alta
Verde:
Capnocytophaga ochracea
No-DM y DMT2
en DMT2
Otras:
Capnocytophaga granulosa
con y sin EP
Niveles altos
Naranja:
Prevotella nigrescens
No-DM y DMT2
en DMT2
Amarillo:
Streptococcus sanguinis, Streptococcus oralis y
Streptococcus intermedius
Sitios ≥ 4 mm
PB
Prevalencia alta
Actinomyces:
Actinomyces sp.
No-DM y
DMT2
en DMT2
Verde:
Eikenella sp. y Capnocytophaga sp.
Sitios > 5
mm PB
Naranja:
Fusobacterium
Morado:
Veillonella
Amarillo:
Streptococcus sp.
Otras:
Selenomonas y Aggregatibacter.
Rojo:
Porphyromonas sp., y Tanerella sp.
Prevalencia NS
Prevalencia baja
Treponema sp.
en DMT2
Hong et al.,
2015
Verde:
Eubacterium sp.
Otras:
Filifactor y Synergistetes
Prevalencia
alta
Actinomyces:
Actinomyces sp.
No-DM y
DMT2
en diabetes y ECR
Verde:
Capnocytophaga sp.
+ ECR
Naranja:
Prevotella nigrescens, Parvimonas micra,
Sitios ≥ 5 mm
PB
Campylobacter gracilis
Rodriguez-H et
al.,
2015
Alta DMT2 EP
Amarillo:
Streptococcus mitis
Naranja:
C. gracilis, P. micra, P. nigrescens,
No-DM y
DMT2
Streptococcus constellatus
SP y EP
(Niveles y
proporciones)
Alta DMT2
Otras:
Selenomonas noxia
Morado:
Veillonella parvula
Amarillo:
Streptococcus anginosus,
(Niveles y
proporciones)
S. intermedius, S.mitis,
SP y EP
Streptococcus gordonii, y S. sanguinis
Streptococcus oralis
NS: diferencia no significativa. no-DM: no diabetes. DMT2: diabetes mellitus tipo 2. -CM: pobre control metabólico. EP: enfermedad
periodontal. SP: salud periodontal. PB: profundidad de bolsa. ECR: enfermedad crónica de riñón. Complejo: de acuerdo a los complejos
bacterianos de la placa subgingival de Socransky.
Estudios de secuenciación por clonación de la fracción 16S rRNA, a su vez
reportaron, frecuencias relativas significativamente mayores en especies patógenas
putativas como TM7, Aggregatibacter sp., Selenomonas, F. nucleatum, Eikenella
corrodens, y bajas frecuencias de especies periodontopatógenas reconocidas como
Porphyromonas, Filifactor, Eubacterium, Synergistetes, Tannerella y Treponema en
sujetos con DMT2 a diferencia de individuos no diabéticos.40 En otro estudio
realizado con la técnica de identificación microbiológica de checkerboard para
hibridaciones DNA-DNA, 39 de las 40 especies identificadas (excepto por T.
forsythia) en individuos con DMT2 y periodontitis crónica, mostraron mayor
número de cuentas bacterianas que los individuos no diabéticos con periodontitis
crónica. Asimismo, las especies con proporciones significativamente mayores en los
pacientes con DMT2, fueron patógenos putativos como C. gracilis, P. micra, P.
nigrescens, Selenomonas noxia y Streptococcus constellatus, y especies compatibles
con salud periodotal como Streptococcus anginosus, Streptococcus gordonii, S.
intermedius, Streptococcus mitis, S. oralis, S. sanguinis y Veillonella parvula42
(cuadro 11-2).
La literatura sugiere que la baja proporción de especies periodontopatógenas y la
alta proporción de patógenos putativos e inclusive de especies compatibles con
salud periodontal, podrían considerarse un perfil microbiológico para sujetos con
DMT2.10,42 Este perfil podría representar una transición de salud–enfermedad, que
puede constituir una comunidad independiente de individuos con alto riesgo a
infecciones crónicas como es la periodontitis,39 e inclusive pueden ser
características específicas microbiológicas, que comparten individuos con
deficiencias inmunológicas, como se ha reportado con anterioridad en poblaciones
con tipos de periodontitis refractaria recurrentes.43
De ahí la importancia de definir cuáles son las características microbiológicas de
sujetos con DMT2, con y sin periodontitis crónica, y con otras alteraciones
metabólicas; ya que el tratamiento del metS debe ser en conjunto con las patologías
secundarias crónicas, derivadas de la inflamación, como es la periodontitis.
Metabolismo en obesidad
La obesidad ha sido asociada con una serie de problemas de salud, incluyendo
incremento en la resistencia insulínica, DMT2, dislipidemias, aterosclerosis,
enfermedades cardiovasculares, desórdenes degenerativos como demencia,
enfermedades respiratorias, enfermedades endócrinas y algunos tipos de cáncer
(figura 11-1)10,44,45
El tejido adiposo junto con el hígado, juegan un papel importante por tener acceso
inmediato al torrente sanguíneo y presentar una respuesta inmune y metabólica
inmediata. Los receptores Tipo Toll (por sus siglas en ingles TLR) de las células del
hígado (Kupffer) son un ejemplo de moléculas de señalización que participan como
receptores de microorganismos patógenos, en la homeostasis de la glucosa
intracelular en hígado y desencadenando vías de transducción de señales que
conducen a la secreción de citocinas proinflamatorias. Asimismo, tanto el tejido
adiposo como el hígado, son intermediarios en la comunicación con el páncreas y el
músculo, por lo que su deficiencia contribuye al desarrollo de patologías
metabólicas como es la DMT2.10,47,48
La disfunción nutricional por otro lado, puede iniciar respuestas inmunológicas
aberrantes. Estudios realizados desde hace más de una década reportaron que en
tejido adiposo de ratones de experimentación con obesidad se presentaba la
sobreexpresión de moléculas como el factor de necrosis tumoral alfa (por sus siglas
en inglés TNF-α). Esta molécula es una citocina proinflamatoria (TNF-α) que
también se ha observado sobrexpresada en tejido adiposo y en músculo de seres
humanos con obesidad10,48 y también se sabe que cuando es administrada
exógenamente, induce a resistencia insulínica, diabetes e inflamación crónica.
Como ya se mencionó anteriormente, la liberación desbalanceada de citocinas
proinflamatorias puede desencadenar de manera crónica patologías como son la
diabetes y las enfermedades periodontales.
Por otro lado, también se ha demostrado que la condición de obesidad, tanto en
ratones de experimentación como en humanos, induce el infiltrado de macrófagos
en tejido adiposo.10 Con lo cual se sugiere que la expansión de adipocitos podría
iniciarse en adipocitos vecinos, así como la señalización quimiotáctica para la
atracción de nuevos macrófagos al tejido adiposo, lo que provocaría necrosis de
adipocitos que a su vez causarían inflamación secundaria.9
Microbiota periodontal en obesidad
En la actualidad es bien reconocido que existen cambios en la microbiota oral entre
sujetos catalogados con peso normal (IMC <25), sobrepeso (IMC de 25 a 29.9) y
obesidad (IMC >30). Se han realizado diversos estudios comparando poblaciones de
individuos obesos y no obesos en condiciones de salud y enfermedad periodontal.
Los resultados reportan mayores proporciones de T. forsythia en placa subgingival
de sujetos con sobrepeso y obesos, tanto en sujetos sanos periodontales y con
gingivitis, menores de 46 años.49 También se han reportado altas proporciones de S.
noxia en saliva de mujeres con obesidad, periodontalmente sanas;50 y cuentas
bacterianas seis veces mayores para las especies Campylobacter rectus y Neisseria
mucosa en placa subgingival de adolescentes obesos periodontalmente sanos.51
Cabe considerar que, aunque existen diferencias en la microbiota bajo condiciones
de sobrepeso y obesidad, la mayoría de los sujetos evaluados no presentan
periodontitis. Esto sugiere que la obesidad influye como modificador en la
microbiota en una edad temprana; sin embargo, la exposición prolongada a esta
microbiota periodontopatógena, eventualmente podría desencadenar periodontitis en
los sitios dónde se esté favoreciendo su crecimiento. Por otro lado, debe haber
momentos en los que el sistema inmunológico del individuo luche contra dicha
flora, y logre una homeostasis periódica, de ahí la cronicidad de las infecciones
periodontales.
Otra de las consideraciones es que, a una edad adulta, la cronicidad de la obesidad
se debe relacionar con indicadores sistémicos del individuo como: niveles en suero
de proteína C reactiva, niveles de glucosa en sangre, estado nutricional, niveles de
citocinas proinflamatorias en fluido crevicular (en particular TNF-α) entre otras,
mismas que deben ser consideradas en la evaluación microbiológica del individuo
con sobrepeso y obesidad.49 Con la evidencia mostrada, podemos decir que la
obesidad y el sobrepeso son indicadores de riesgo para presentar enfermedades
periodontales que deben tomarse en consideración para su diagnóstico, tratamiento
oral y sistémico.
VIH/SIDA. CARACTERÍSTICAS CLÍNICAS
El virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) tiene como blanco las células del
sistema inmune llamadas linfocitos T CD4+. Esto causa que no haya una correcta
respuesta en contra de infecciones y algunos tipos de cáncer en los individuos
infectados con este virus. El estado más avanzado de la infección por VIH es el
síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA), el cual puede tomar desde 2 hasta
15 años en desarrollarse dependiendo del individuo. El SIDA puede ocasionar el
desarrollo de ciertos tipos de cáncer, infecciones y otras manifestaciones clínicas.
La infección por VIH continúa siendo un problema mayor de salud pública, se
estima que hasta el momento se han perdido aproximadamente 35 millones de vidas.
En el caso particular de México, se estima que alrededor de 200,000 mil personas
viven con VIH en el país y que podría haber hasta 7,500 nuevos casos por año.
Específicamente, en el caso de mortalidad según las cifras oficiales del Instituto
Nacional de Estadística y Geografía (INEGI) y al Secretaría de Salud (SS), al cierre
de 2013, se reportaron 4,971 defunciones por VIH, lo que representa una tasa de 4.2
por 100 mil habitantes. Durante el periodo 1988 al 2013, cerca de 102,868 personas
murieron por esta causa en México.52
Los síntomas de VIH varían dependiendo del estado de evolución de la infección.
En las primeras semanas después de la infección inicial, el individuo puede no
experimentar síntomas, o en su caso, presentan un estado similar a infecciones por
influenza, que puede incluir fiebre, cefalea, exantema y odinofagia. Al tiempo que
la infección progresa, el sistema inmune se deprime y el individuo puede desarrollar
otros signos y síntomas, lo cual puede incluir inflamación de nódulos linfáticos,
pérdida de peso, fiebre, diarrea y tos. Sin tratamiento, el paciente puede desarrollar
enfermedades más severas que pueden incluir; tuberculosis, meningitis criptocócica,
y algunos tipos de cáncer como linfomas y sarcoma de Kaposi, entre otros.
La vía de transmisión del VIH puede ser a través del intercambio de una variedad
de fluidos de individuos infectados, como sangre, leche materna, semen y
secreciones vaginales. Por otra parte, se sabe que no puede infectarse a través del
contacto diario que puede incluir el acto de besarse, abrazarse, saludarse de mano,
compartir objetos, comida o agua. El diagnóstico de esta entidad clínica, puede ser
realizado a través de pruebas serológicas o inmunoensayos como la prueba de
ELISA (por sus siglas en inglés, Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) para
detectar la presencia o ausencia de anticuerpos HIV-1/2 y/o el antígeno HIV p24.
Cabe mencionar, que estas pruebas detectan anticuerpos producidos por el mismo
individuo, como parte del ataque del sistema inmune al patógeno externo, más que
detectar directamente al VIH per se. La mayoría de individuos desarrollan
anticuerpos HIV-1/2 a los 28 días y por tanto, los anticuerpos no pueden ser
detectables de manera más temprana. Este periodo inicial, representa el tiempo de
mayor infectividad; sin embargo, la transmisión de VIH puede ocurrir el cualquier
estado de la infección. Al igual que es una buena práctica volver a analizar a los
individuos inicialmente diagnosticados VIH-positivos, antes de canalizarlos a
terapia o tratamiento antirretroviral, para descartar cualquier falso positivo en el
diagnóstico. El VIH puede ser suprimido con una terapia que combina el uso de tres
o más medicamentos antirretrovirales (ARV). Es importante mencionar que la
terapia antirretroviral no elimina o cura la infección por VIH, sino que controla la
replicación viral en el cuerpo del individuo y por tanto permite al sistema inmune
recobrar el potencial de combatir a las diferentes infecciones que es expuesto.53
Microbiota oral en VIH/SIDA
A pesar de que se considera efectiva la supresión viral a través de la terapia
antirretroviral, los individuos con VIH han mostrado un exceso de morbilidad y
mortalidad no asociada al SIDA, lo cual parece estar relacionado en parte con la
translocación microbiana y su resultante activación del sistema inmune.54,55 Se ha
tratado de dilucidar el mecanismo por el cual la microbiota puede causar disrupción
de la barrera intestinal (traslocación), respuesta inmune a antígenos, así como la
activación inmune. Por tanto, la modulación de la microbiota en infección por VIH
podría ser un importante coadyuvante en la reducción de la morbilidad y mortalidad
en esta entidad clínica.
En el caso de la microbiota intestinal en sujetos VIH positivos, los resultados son
inconsistentes. Esto debido probablemente a estudios con poblaciones pequeñas,
falta de controles apropiados, así como diferencias regionales en la dieta y factores
ambientales. Por ejemplo, un cambio o variación en el reemplazo del genero
Bacteroides por Prevotella en pacientes con VIH se ha observado en diferentes
estudios.56 a 60 Sin embargo, Nowak et al., encontraron exactamente lo opuesto,
mientras que otros grupos no encontraron diferencia en la relación de estos géneros
bacterianos.61,62 Mientras que algunos investigadores sugieren que los cambios en
la proporción Bacteroides-Prevotella parece ser secundario a prácticas sexuales y
estilos de vida más que la infección por VIH.63 Se ha observado también, que la
disbiosis asociada en paciente VIH positivos parece estar menos marcada en
pacientes tratados, así como en pacientes no progresivos, en comparación con
pacientes de infección progresiva, lo cual sugiere que las células CD4+ juegan un
papel importante en el manejo de la microbiota.57,58
Por otra parte, ha sido reportado que una gran variedad de manifestaciones orales,
son asociadas a individuos infectados con VIH.64 Por lo general es aceptado que la
disminución de células CD4+ se encuentra asociada a un incremento en la presencia
de lesiones orales.65 Respecto a la microbiota/microbioma en paciente VIH
positivos de la cavidad oral esta parece contener altas proporciones del genero
Prevotella, Megasphaera, Campylobacter y bajas proporciones en la flora normal
del genero Streptococcus. Aunque, al igual que para los estudios en microbiota
intestinal, análisis más amplios empleando 16S rRNA no han mostrado diferencias
importantes entre pacientes con VIH y pacientes no infectados (cuadro 11-3).66,67
Cuadro 11-3. Microbiota en enfermedades infecciosas en pacientes coinfectados con VIH
Sitio
Microbiota
Enfermedad
Cavidad
Oral
Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Dialister, pneumosintes,
Actinobacillus actinomycetemcomitans, Fusobacterium sp., Eubacterium sp.,
Streptococcus mutans, Treponema spp, Sthapyloccocus sp., Enteroccocus sp.,
Pseudomonas, Veillonella, Candida sp.
Periodontitis, gingivitis
ulceronecrotizante aguda (GUNA),
eritema linear gingival, caries y
candidiasis
Tracto
gastrointestinal
Salmonella, Shigella, Campylobacter, Isospora, Rochalimaea, Mycobacterium
avium, M. xenopi, Entamoeba histolytica, Chlamydia, Candida,
Cryptosporidium, Bacillus cereus, Clostridium perfringens
Diarrea aguda o persistente, esofagitis y
otras infecciones entéricas
Vía
respiratoria
S. pneumonia, Haemophilus influenza, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella
pneumonia, Staphylococcus aureus, M. tuberculosis, M. kansasii, M. avium
Infecciones de vías respiratorias altas:
sinusitis, faringitis y bronquitis aguda.
Neumonía bacteriana, tuberculosis y
sarcoma de Kaposi pulmonar
Treponema pallidum, Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia
Trachomatis
Órgano
reproductor
masculino
Enfermedades de transmisión sexual
(ETS)
Órgano
Gardnerella vaginalis, Mobiluncus sp, Prevotella sp., Mycoplasma hominis
reproductor Atopobium vaginae, C. trachomatis, N. gonorrhoeae, M. genitalium,
femenino
Bifidobacterium, Megasphaera elsdenii, Dialister, Leptotrichia
Vaginosis bacterial y enfermedades de
transmisión sexual
A pesar del éxito de la terapia con antrirretrovirales altamente activos para VIH,
dicho tratamiento parece tener efectos inesperados en pacientes VIH positivos,
observándose un incremento en la incidencia del virus del papiloma humano (VPH)
relacionado con lesiones orales y ulceración oral recurrente.68,65 Por otro lado, para
la candidiasis oral y enfermedad periodontal asociada a VIH, se ha observado una
disminución en la incidencia de estas.69 Aunque dichas infecciones se han asociado
al pobre acceso de los individuos al sector salud (sobre todo al odontólogo), a
factores sociales y demográficos, así como a las vías de transmisión del VIH;
también han sido relacionados tipos de coinfección, constitución inmune y
composición de la microbiota oral a la alteración de la microbiota local. Esto por
tanto sugiere, que la microbiota oral puede cambiar de manera significativa a la par
de la progresión de la infección por VIH. En conjunto, los hallazgos ya antes
mencionados indican que no sólo la infección por VIH, sino también el subsecuente
tratamiento antirretroviral, puede tener un impacto significativo en la microbiota
oral afectando la colonización y composición microbiana.
CÁNCER
El cáncer es un término que abarca un grupo de enfermedades las cuales pueden
afectar cualquier zona del cuerpo. Términos similares que pueden emplearse son
tumor maligno o neoplasia maligna. Una de las características sobresalientes del
cáncer es el rápido crecimiento de células anormales más allá de los límites
normales en los tejidos y por el cual pueden invadir zonas adyacentes en el cuerpo,
así como diseminarse a otros órganos, este último proceso conocido como
metástasis. La metástasis es la causa principal de muerte por cáncer.70
El cáncer es una de las principales causas de muerte alrededor del mundo, en el
2012 aproximadamente 8.2 millones de personas murieron por esta causa. Entre los
tipos de cáncer que más muertes ocasionaron se encuentran: cáncer pulmonar (1.59
millones), cáncer hepático (750,000), cáncer gástrico (723,000), cáncer de mama
(521,000) y cáncer cervico-uterino (265, 600). En México se estima que alrededor
de 79,700 personas mueren por algún tipo de cáncer al año, siendo los más
comunes: cáncer pulmonar (7,608), cáncer prostático (6,367), cáncer gástrico
(6,281), cáncer hepático (6,068), cáncer de mama (5,680) y cáncer cervico-uterino
(4,761).70
Cáncer de cabeza y cuello
El cáncer de cabeza y cuello se considera dentro de un grupo de cánceres que
involucran tanto la cavidad oral como la faringe y la laringe. La mayoría de los
cánceres de estas zonas son carcinoma de células escamosas derivadas de las células
epiteliales que revisten estos espacios anatómicos. Otros tumores pueden
desarrollarse en esta área como cáncer de glándulas salivales, aunque son
relativamente poco comunes.70
La causa más importante para el desarrollo de cáncer en cabeza y cuello es el
consumo de tabaco y alcohol. La exposición a estos factores se considera que
influencia aproximadamente el 80% para tales cánceres, de manera global con
algunas variaciones dependiendo de la zona (65% para cavidad oral y 86% para
laringe.71 Los cánceres de cabeza y cuello en conjunto, son la causa de 375,000
muertes anualmente, divididos en laríngeos (83,000) y cavidad oral-faríngeo
(292,000). Para el caso específico de México el cáncer de cabeza y cuello son la
causa de muerte de cerca de 2,053 personas, divididos en laríngeos (893) y de
cavidad oral-faríngeo (1,162).70
El carcinoma de células escamosas de los sitios oral-faríngeo y laríngeo, son
similares uno al otro. La literatura reporta que existe una progresión general de la
hiperplasia epitelial a displasia epitelial, continuando a carcinoma in situ y
finalizando en carcinoma invasivo. Respecto a las alteraciones genéticas, se ha
observado que estas son complejas e igualmente interrelacionadas. Estas incluyen la
activación de proto-oncogenes como ciclina D1, MYC, RAS, PIK3CA, EGFR así
como la inactivación de genes supresores de tumores como p16, TP53 y PTEN.72
Por otra parte, los cánceres en estadios tempranos de estas zonas aerodigestivas
altas pueden ser curadas; mientras los estadios tardíos de tales entidades en estas
zonas tienen un pobre pronóstico.
Microbiota oral relacionada al cáncer
Como se ha mencionado anteriormente, el microbioma o microbiota del cuerpo
humano, puede encontrarse alterado en diferentes enfermedades, se ha sugerido que
puede influir o modificar el riesgo en el desarrollo de algún tipo de cáncer. La
suceptibilidad a padecer algún tipo de cáncer se ve influenciada por diversos
mecanismos los cuales incluyen: la nutrición en el idividuo, su metabolismo, la
homeostasis hormonal y especialmente a través de los mecanismos de la
inflamación (figura 11-2).73,74,75
La disbiosis, que habla sobre un microbioma alterado relacionado a una
enfermedad, parece estar originada por un “microorganismo alfa” el cual aprovecha
un nicho ecológico (p. ej., P. gingivalis y enfermedad periodontal) para inducir
tanto inflamación como una respuesta compensatoria en la microbiota comensal o
nativa. Por otra parte, se ha propuesto que esta inflamación relacionada con
disbiosis, así como la generación químicos carcinogénicos como el acetaldehído y
compuestos N-nitrosos, son algunos de los mecanismos por los cuales la microbiota
parece tener un papel en el proceso de carcinogénesis.73,74
La mayoría de los estudios epidemiológicos entre cáncer y microbiota usan tres
tipos de muestras: oral, fecal y tisular. El microbioma oral difiere del microbiota
fecal en la dominancia del taxa lo cual puede representar diferencias en el proceso
de carcinogénesis. El phylum que predomina en heces es Bacteroidetes mientras que
el phylum que predomina tanto en saliva como en raspados orofaríngeos es el
Firmicutes.76
Específicamente se ha observado que el microbioma oral puede influenciar el
riesgo de diferentes tipos de cáncer incluyendo; cáncer gástrico, pancreático,
pulmonar, así como los cánceres de cabeza y cuello. Para el caso del cáncer
esofágico se ha sugerido que el riesgo a este se puede incrementar cuando se asocia
a pérdida dental.77 Más aun, estudios que han evaluado la microbiota de saliva,
esofágo e intestino a través de microarreglos en chip, en pacientes con presencia y
ausencia de displasia escamosa esofágica y carcinoma de células escamosas
esofágico, reportan que estas alteraciones parecen estar relacionadas con una
composición alterada de la microbiota de la zona gastrointestinal alta.78,79
La pérdida dental se ha asociado a un incremento en el riesgo de cáncer
pancreático,80 lo cual podría indicar una posible contribución de la microbiota a esta
letal neoplasia, aunque los estudios que asocian directamente estas dos entidades
son limitados. En un estudio donde se evaluaron muestras de saliva con
microarreglos en chip en 10 pacientes con cáncer pancreático y 10 controles, se
observó que 16 (3.9%) de las 410 especies bacterianas detectadas, fueron
mayormente relacionadas con los individuos con cáncer, aunque sólo seis de las 16
especies fueron confirmadas por qPCR (PCR en tiempo real). Más aun, se reportó
que de seis especies bacterianas identificadas en cáncer, sólo Neisseria elongata y S.
mitis usando qPCR, fueron validadas como biomarcadores para discriminar entre
pacientes con cáncer pancreático y pacientes saludables.81
Para el caso de cáncer pulmonar y su asociación con el microbioma oral, se
reportó un estudio en China que incluyó 80 pacientes no fumadores con cáncer
pulmonar y 80 pacientes no fumadores sin cáncer pulmonar. Los datos, obtenidos
por secuenciación de la fracción 16S rRNA, sugieren que la diferencia en la
diversidad microbiana de las muestras orales, no fue significativa entre los casos de
cáncer y los controles. Sin embargo, los sujetos que padecían cáncer pancreático
presentaron una disminución relativa en la abundancia en las ramas filogenéticas
Spirochaetae y Bacteroidetes, además de un incremento relativo en la rama
filogenética Firmicutes.82
En el caso de cánceres de cabeza y cuello, similar a los descritos anteriormente,
estos parecen estar relacionados con pérdida dental y enfermedad periodontal. Por
ejemplo, en un análisis múltiple, el riesgo agrupado de ocho estudios de cáncer en
estas zonas anatómicas con enfermedad periodontal fue de 2.63.83 Igualmente, el
tabaco y consumo de alcohol, se consideran factores de alto riesgo para el cáncer de
cabeza y cuello, y sugerido que la microbiota puede mediar esta relación en este tipo
de cánceres. Por ejemplo, se ha observado que Neisseria sp. presentan una alta
actividad enzimática de alcohol deshidrogenasa la cual convierte etanol a
acetaldehído, un carcinógeno reconocido.84 Recientemente, un cohorte de lesiones
premalignas y de cáncer oral, analizados con sus respectivos sitios sanos
contralaterales en el mismo paciente, a través de secuenciación 16S rRNA
reportaron que: en las muestras de cáncer oral, la rama filogenética Firmicutes (en
especial el género Streptococcus) y Actinobacteria (sobre todo el Rothia) fueron
significativamente menores en comparación con las muestras control. La
disminución en estos grupos fueron en las lesiones precancerosas cuando se
comparaba en sitios sanos en lengua y piso de boca.85
Conclusiones
El empleo de métodos genéticos y moleculares ha incrementado nuestro
conocimiento en la composición y función del microbioma humano y oral tanto en
salud como en enfermedad. Como discutimos previamente, las infecciones
endógenas asociadas con la microbiota comensal no son causadas por un patógeno
único, sino que son el resultado, en parte, de una acción concertada de un
desequilibrio en el consorcio de especies bacterianas. El conocimiento y
entendimiento completo de las interacciones entre los microorganismos es una tarea
compleja. Más aún el control terapéutico para diversas infecciones, de carácter
mixto endógeno en cavidad oral, pueden ser un punto clave en el mantenimiento y
paro en el deterioro que pueda estar sufriendo un individuo con enfermedades
sistémicas.
Finalmente, es importante recordar que estas enfermedades resultan
principalmente de la interacción entre el huésped y su microbiota, así como cambios
en el microambiente, entendiéndose desde un punto de vista de ecología microbiana.
Por tanto, las variaciones en la respuesta del huésped que influyen en la microbiota,
necesitan ser ampliamente estudiadas, así como la influencia de los factores del
microambiente, si deseamos en un futuro poder realizar terapias individualizadas en
distintas condiciones sistémicas, basadas en el conocimiento del microbioma
humano y oral.
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Glosario
El siguiente glosario contiene la definición de muchos de los términos y palabras presentes en este libro que
podrían ser desconocidos o poco claros para los lectores. Cuando fue posible, se menciona el nombre de la
persona y el año cuando fue descrito el término por primera vez.
Palabra
Definición
Acidogénico
Capacidad de algunos microorganismos de producir ácidos orgánicos.
Acidúrico
Capacidad de algunos microorganismos de tolerar ambientes ácidos.
Acino
Cualquiera de los lobulillos que pertenecen a una glándula compuesta (M. Maplpighi en 1665).
Adhesinas
Proteínas presentes en las superfcies de algunos microorganismos tanto Gram positivos como negativos. Su
principal función es favorecer la adhesión bacteriana a alguna célula ó superficie.
Aerobia
Tipo de respiración que requiere la presencia de oxígeno molecular. Este proceso ocasiona que ciertos compuestos
orgánicos se oxiden completamente hasta dióxido de carbono y agua, liberando energía (L. Pasteur en 1875).
Álcali
Hidróxido metálico muy soluble en el agua, que se comporta como una base fuerte; un álcali típico es la sosa
(Documentado desde 1506).
Anaerobia
Tipo de respiración en la que los principios inmediatos se oxidan parcialmente, liberando energía, en un proceso
que no utiliza oxígeno sino otra sustancia oxidante como sulfato o nitrato. Este término se aplica normalmente a un
microrganismo que puede vivir sin oxígeno (L. Pasteur en 1875).
Anticuerpo
Proteína producida por los linfocitos B tras la estimulación por un antígeno y que actúa específicamente contra él.
Sinónimo de inmunoglobulina (P. Ehrlich en 1891).
Antimicrobiano
Sustancia que es eficaz para destruir o inihibir el crecimiento de los microorganismos (bacterias, hongos, parásitos,
virus) (Documentado desde 1886).
Antiséptico
Sustancia con capacidad antimicrobiana que se aplica a un tejido vivo o sobre la piel para reducir la posibilidad de
infección, sepsis o putrefacción (Documentado desde 1751).
Apoptosis
Muerte celular programada; es parte integral del desarrollo de los tejidos tanto de plantas como de animales
pluricelulares. Cuando una célula muere por apoptosis, empaqueta su contenido, lo que evita que se produzca la
respuesta inflamatoria característica de la muerte accidental o necrosis (J.B. Cormack en 1972).
Artroplastia
Reparación quirúrgica de una articulación (Documentado desde 1890).
Aterosclerosis
Forma común de arteriosclerosis caracterizada por la formación de ateromas en las paredes arteriales (Documentado
desde 1904).
Bacteremia
Presencia de bacterias en la sangre (E.F.A. Vulpian en 1874).
Bactericida
Capacidad para destruir bacterias (Documentado desde 1884).
Bacteriófago
Agente o virus que infecta y se reproduce en el interior de las bacterias provocando su lisis (F. d’ Herelle en 1917).
Bacteriostático
Capacidad de un agente de impedir el desarrollo de las bacterias pero que no las destruye (Documentado desde
1912).
Bioactivo
Sustancia o material con capacidad de estimular o mudular una actividad biológica específica (Documentado en
1991 en el Workshop de la Sociedad Europea de Biomateriales).
Biofouling
Acumulación no deseada de microorganismos, plantas y animales en superficies sumergidas en agua marina.
Bioinformática
Diciplina científica que utiliza a la computación y a la tecnología de la información para organizar, analizar y
distribuir información biológica con la finalidad de responder preguntas complejas en biología. Incluye la
modelización y simulación de sistemas biológicos, y el desarrollo y aplicación de algoritmos orientados al análisis
de datos en distintas áreas de conocimiento como la genómica (Documentado en 2001 por el Centro Nacional para
la Información Biotecnológica).
Biomaterial
Material diseñado para interactuar en los sistemas biológicos, con el fin de evaluar, tratar, aumentar o reemplazr
algún tejido, órgano o función del cuerpo (Documentado en 1991 en el Workshop de la Sociedad Europea de
Biomateriales).
Catequina
Sustancia con propiedades antioxidantes que se encuentra en el té y que ayuda a proteger las células del daño
causado por los radicales libres.
Catión
Ión con carga positiva que se desplaza hacia el cátodo (M. Faraday en 1834).
Citocinas
Proteínas inmunorreguladoras que segregan las células para actuar sobre otras; se aplica especialmente a las células
del sistema inmunitario (Documentado desde 1974).
Complemento
El sistema del complemento es uno de los principales mecanismos de la inmunidad innata y el principal efector de
la inmunidad mediada por anticuerpos. Del sistema del complemento forman parte la familia de las proteínas C que
engloba unas 30 proteínas plasmáticas filogenéticamente muy conservadas con homólogos en vertebrados y en
algunos invertebrados. El sistema del complemento interviene en la opsonización de patógenos y sus mecanismos
efectores consiguen romper las membranas los patógenos formando poros y causando su destrucción. Es un sistema
efector fundamental en la defensa frente a la infección. También participa en procesos inflamatorios locales y en la
destrucción de células defectuosas del propio organismo (J. Bordet en 1896).
Conjugación
Proceso de transferencia de información genética desde una célula donadora a otra receptora que requiere de
contacto directo entre ambas. Promovido por determinados tipos de plásmidos, que portan un conjunto de genes
(Documentado desde 1843).
Copolímero
Molécula polimérica formada por dos tipos diferentes de monómeros unidos a la misma cadena polimérica.
Corrosión
Reacción química producto de la unión de un metal con el oxígeno causando un alto impacto electroquímico de
carácter oxidativo que en muchos casos daña la estructura del material que se corroe. El proceso de corrosión es
totalmente espontaneo y natural, también pueden presentar este proceso materiales no metálicos.
Degranulación
Proceso celular que libera los gránulos citoplasmáticos de algunas células involucradas en el sistema inmunitario,
como los granulocitos (neutrófilos, basófilos y eosinófilos), los mastocitos, y ciertos linfocitos como las células
asesinas naturales (NK) y las células T citotóxicas, cuyo principal propósito es destruir a los microorganismos
invasores.
Dehiscencia
Afectación de la reparación de una herida tras una intervención quirúrgica en donde los tejidos afectados vuelven a
separarse, provocando sangrado, inflamación, dolor y fiebre.
Dimórfico
Se aplica a la especie animal o vegetal cuyos individuos presentan de modo normal dos formas o aspectos
marcadamente diferentes (Documentado desde 1826).
Disacárido
Carbohidrato compuesto de dos monosacáridos, iguales o distintos (Documentado desde 1892).
Disbiósis
Alteración del equilibrio en la población de microorganismos en un determinado sitio del cuerpo, lo cual influye de
manera negativa al estado de salud del mismo.
Disgeusia
Alteración del sentido del gusto (Documentado desde 1970).
Dislipidemia
Alteración respecto a los niveles normales de lípidos plasmáticos; también llamada dislipemia (Documentado desde
1966).
Dominio
molecular
Son unidades estructurales compactas, estables, dentro de una proteina, formadas por segmentos de una cadena
peptidica que se pliegan de forma independiente, con una estructura y funcion distinguible de otras regiones de la
proteina y estabilizadas por las mismas fuerzas que la estructura terciaria. Los dominios pueden considerarse como
unidades elementales de la estructura y evolucion de las proteinas, que son capaces de plegarse y de funcionar de
una manera relativamente autónoma. Un dominio a veces esta formado por motivos, pero otras veces no contiene
ninguno. La estructura terciaria de muchas proteinas esta formada por varios dominios. A menudo un dominio
realiza una funcion especifica y separada para la proteina como: enlazar a un ligando, “atravezar” la membrana
plasmatica (proteinas transmembrana), contener el sitio catalitico (enzimas), enlazar al DNA (en factores de
transcripcion), proveer una superficie para enlazarse especificamente a otra proteina.
Endocitosis
Proceso por el cual la célula introduce en su interior moléculas grandes o partículas a través de su membrana;
implica la invaginación de la membrana plasmática y la formación de vesículas (Documentado desde 1963).
Enzima
Sustancia proteínica que actúa como catalizador de procesos metabólicos ( W. Kühne en 1877).
Eucariota
Tipo de célula caracterizada principalmente por presentar su material genético organizado en cromosomas y
encerrado en un núcleo celular envuelto por doble membrana (É. Chatton en 1925).
Exantema
Erupción de la piel de color rojo que desaparece con la presión (Utilizada desde Hipócrates, siglo V a.C. para
erupciones cutáneas).
Exocitosis
Proceso de secreción de macromoléculas y partículas hacia el exterior de la célula; las vesículas situadas en el
citoplasma se fusionan con la membrana citoplasmática y liberan su contenido (C. de Duve en 1963).
Exopolisacáridos
Son polisacáridos excretados por las células bacterianas que han logrado adherirse a alguna superficie sólida, y que
empezarán a formar una biopelícula. Su presencia proteje a las celulas bacterianas de daños como la deshidratación,
la fagocitosis, el ataque de bacteriófagos, antibióticos, compuestos tóxicos, la depredación por protozoos, estrés
osmótico (Documentado desde 1999).
Factor de
virulencia
Capacidad de un microorganismo de causar daño en el hospedero o huésped; como la invasividad y toxicidad.
Fagocitosis
Captura de partículas microscópicas que realizan cierto tipo de células con fines alimenticios o de defensa, mediante
la emisión de pseudópodos (E. Metchnikoff en 1887).
Fenotipo
Realización visible del genotipo de un organismo en un determinado ambiente (W. Johannsen en 1909).
Filogenético
Del estudio científico de cómo se generan las especies y cómo se clasifican (E. Haeckel en 1874).
Filotipo
Definido por el grupo filogenético; es decir, cuando se conoce el origen, formación y desarrollo evolutivo general
de una especie biológica.
Fimbrias
Apéndice proteínico presente en muchas bacterias, más delgado y corto que un flagelo. Estos apéndices oscilan
entre 4 a 7 nm de diámetro y hasta varias micras de largo y corresponden a evaginaciones de la membrana
citoplasmática que asoman al exterior a través de los poros de la pared celular y la cápsula. Su principal función es
la adhesión.
Flagelo
Apéndice con forma de látigo que usan muchos organismos unicelulares y unos pocos pluricelulares; en las
bacterias y arqueas son filamentos helicoidales que rotan como tornillos y que permiten el desplazamiento de la
célula por un fluido (Documentado desde 1852).
Fluido crevicular
Líquido exudado por la encía que se encuentra en el surco gingival, cuya concentración normalmente es muy baja
pero que aumenta considerablemente cuando hay inflamación en los tejidos periodontales.
Genes
Cada una de las unidades dispuestas en un orden fijo a lo largo de los cromosomas y que determinan la aparición de
los caracteres hereditarios en los seres vivos. Como unidad de función, un gen puede definirse como la secuencia de
nucleótidos relacionados con una función específica, como la síntesis de una cadena polipeptídica o una molécula
de RNA (W. Johannsen en 1909).
Glucemia
Presencia de azúcar en la sangre, si es excesiva se habla de hiperglucemia, si es escasa de hipoglucemia
(Documentado en 1869).
Glucólisis
Conjunto de reacciones químicas del interior de la célula que degradan algunos azúcares, obteniendo energía en el
proceso (Documentado en 1932).
Gluconeogénesis
Formación de glucosa a partir de sustancias como grasas o proteínas que no son carbohidratos (Documentado en
1912).
Gram tinción
Tinción utilizada para observar y diferenciar bacterias por medio de microscopía óptica de campo claro. La
positividad a la tinción se debe a la cantidad de pared celular presente en las bacterias; las bacterias Gram positivas
(con mayor cantidad de pared celular) retienen la tinción de cristal violeta y se observan de color violeta o morado,
mientras que las negativas a la tinción sólo se pueden observar cuando se utiliza el colorante de contraste
(safranina) que les dá una tonalidad rosada (H.C.J. Gram en 1884).
Granulopoyesis
Formación de granulocitos.
Hibridación in
situ fluorescente
Esta técnica deriva de la hibridación in situ convencional y su objetivo es el de detectar secuencias específicas de
ácidos nucléicos mediante sondas fluorescentes. El apareamiento se da por la complementariedad de bases a través
de puentes de hidrógeno que se forman entre los nucleótidos (D. Pinkel en 1984).
Hibridación de
DNA-DNA
Técnica de biología molecular que permite identificar secuencias de DNA de interés utilzando una sonda de DNA
con una secuencia complementaria. Sus aplicaciones son extensas en el área de la taxonomía ya que permite desde
la identificación de microorganismos hasta la determinación de la distancia genética entre dos organismos (D.T.
Denhardt en 1966).
Hidrofílico
Capacidad de una sustancia o material de interaccionar fácilmente con el agua debido a que tiene grupos polares
fuertes.
Hidrofóbico
Sustancia o material que no presenta afinidad por el agua y por tanto no puede tener interacciones ión-dipolo ni
mediante puentes de hidrógeno con el agua.
Hipertensión
Presión arterial más alta de lo normal (Documentado en 1893).
Homeostasis
Conjunto de fenómenos de autorregulación, conducentes al mantenimiento de una relativa constancia en las
composiciones y las propiedades del medio interno de un organismo (W.B. Cannon en 1926).
Hospedero
Organismo que alberga a otro en su interior o lo porta sobre sí, ya sea un parásito, un comensal o un mutualista. En
biología se utiliza como sinónimo de huésped (Documentado en 1857).
In vitro
En biología, indica que cierto fenómeno biológico se efectúa y observa en el laboratorio. En medicina, se aplica a la
afección, que se produce fuera del cuerpo vivo, por ejemplo, en un tubo de ensayo u otro ámbito artificial.
Infección
nosocomial
Infección adquirida en un hospital (Documentado en 1855).
Inflamación
Alteración patológica en una parte cualquiera del organismo, se considera un mecanismo de defensa del sistema
inmune innato. Reacción caracterizada por trastornos de la circulación de la sangre, aumento de calor,
enrojecimiento, hinchazón y dolor.
Inmunoglobulina
Grupo de proteínas del suero de la sangre de los vertebrados; consisten en una estructura cuaternaria formada por
cuatro cadenas polipeptídicas: dos cadenas largas idénticas o pesadas y dos cortas o ligeras (Documentado en
1953).
Integrinas
Son una gran familia de glicoproteínas, con un rol importante en varios procesos biológicos como agregación
plaquetaria, inflamación, función inmune, reparación de tejidos, metástasis celular y migración de tejidos durante la
embriogénesis. Además intervienen en patologías como cáncer, trombosis y enfermedades inflamatorias (R.O.
Hynes en 1992).
Interleucina
Cada una de las diversas citocinas producidas por los linfocitos y macrófagos activados en una respuesta inmune
(Documentada en 1979 por el Second International Lymphokine Workshop).
Isómero
Se aplica a los cuerpos que, con igual composición química, tienen distintas propiedades físicas (J. J. von Berzelius
en 1830).
Ligando
Molécula capaz de ser reconocida por otra entidad molecular (normalmente una proteína) considerada de forma
arbitraria ‘central’ con respecto al ligando, y que cuando se unen provoca una respuesta biológica.
Metabolito
Sustancia que toma parte en algún proceso metabólico (Documentado en 1884).
Microbioma
Se refiere al genoma de los microorganismos (microbiota) presentes en un ecosistema determinado.
Morbilidad
Proporción de personas que enferman en un sitio y tiempo determinado (Documentado en 1876).
Movimiento
Browniano
Movimiento aleatorio de partículas o moléculas suspendidas en un medio líquido, debido a las colisiones
moleculares que ocurren dentro de dicho medio (Descrito por R. Brown en 1827 y explicado por A. Einstein hasta
1905).
Mutación
Alteración o cambio en la información genética de un ser vivo que se presenta súbita y espontáneamente, y que se
puede transmitir o heredar a la descendencia; la unidad genética capaz de mutar es el gen. En los seres
multicelulares, las mutaciones sólo pueden ser heredadas cuando afectan a las células reproductivas (H. de Vries en
1901).
Neutrófilo
Granulocito propio de la sangre con función fagocitaria, que se tiñe por igual con colorantes ácidos y básicos (P.
Ehrlich en 1880).
Odinofagia
Sensación dolorosa al tragar alimento (Documentado en 1880).
Péptido
Nombre genérico de los compuestos formados por la unión de dos o más aminoácidos (E. Fischer en 1902).
Plásmido
Anillo de DNA extracromosómico que se replica de forma autónoma (J. Lederberg en 1952).
Polisacárido
Polímero de carbohidratos que por hidrólisis se descompone en monosacáridos o derivados (B. Tollens en 1884).
Potencial redox
Es una medida de la actividad de los electrones cuyo valor relativo es medido contra el punto 0 del electrodo normal
de hidrógeno. El potencial redox (Eh) se mide en milivoltios o voltios. Un valor Eh positivo es indicativo de un
ambiente que favorece las reacciones de oxidación. Del otro lado, un valor Eh negativo es indicativo de un
ambiente altamente reductor.
Probiótico
Microorganismos vivos beneficiosos para quien los ingiere en cantidades adecuadas; al permanecer vivos en el
intestino contribuyen al equilibrio de la flora bacteriana (Documentado en 1965).
Procariota
Tipo de célula caracterizada principalmente por carecer de un núcleo diferenciado, presentando su material genético
libre en el citoplasma (É. Chatton en 1925).
Proteína
Biomolécula formada por cadenas lineales de aminoácidos; pueden ser muy diferentes unas de otras; forman parte
de la materia fundamental de las células y tejidos (G. J. Mulder en 1838).
Protón
Partícula subatómica con carga eléctrica positiva, que constituye el núcleo de los átomos junto con los neutrones, y
cuyo número, denominado número atómico, determina las propiedades químicas del átomo (Documentado en
1920).
Quimiotáxis
Tendencia de las células u órganos a moverse en dirección determinada por la influencia de estímulos químicos (W.
Pfeffer en 1888).
Regulador
alostérico
Regulador enzimático que actúa cambiando la conformación del sitio catalítico de una enzima, mediante su unión
en un sitio diferente llamado sitio alostérico (F. Jacob y J. Monod en 1962).
Selectinas
Familia de moléculas de unión a carbohidratos que se encuentran en la superficie celular de células endoteliales,
leucocitos y plaquetas; juegan un papel muy importante en procesos fisiológicoa de la respuesta inmune, como el
reclutamiento de leucocitario. Reciemtemente también han sido implicadas en procesos patológicos como el cáncer
(Documentado desde 1990 en el Simposio Europeo de Inmunología Plaquetaria).
Síndrome de
Sjögren
Enfermedad autoimnume de etiología desconocida, en donde el sistema inmunitario ataca las glándulas que
producen las lágrimas y la saliva causando resequedad en los ojos y la boca. También se pueden afectar las
articulaciones, piel, pulmones, tracto intestinal, sistema nervioso y riñones (Documentado por T. Leber en 1882 y
descrita clinicamente por H. Sjögren en 1933).
Sondas de DNA
Fragmento de DNA con una secuencia conocida que se encuentra marcado con una molécula reportadora. Se utiliza
para detectar la presencia de una secuencia complementaria de DNA o RNA.
Tropismo
microbiano
Especificidad o afinidad de los microorganismos por un determinado tejido o lugar para colonizar.
Xerostomía
Sequedad de la boca por mal funcionamiento de las glándulas salivares (W.B. Hadden en 1890).
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