LABORATORIO DE URGENCIAS

Descubren un Microorganismo Relacionado con Caries Dental

                                        Hunyong Cho; Zhi Ren; Jeffrey Roach; Hyun Koo, et al.
                Centro de Innovación y Odontología de Precisión - Facultad de Medicina Dental de la Universidad de Pensilvania

                                                  Nature Communications 14: artículo 2919 (2023)

                                                                  Resumido por: Carmen Leitch

Se ha implicado a los patógenos que forman biopelículas en una multitud de enfermedades infecciosas humanas y en la contaminación de dispositivos biomédicos e implantes. Aunque los patógenos establecidos muestran propiedades emergentes que facilitan el estilo de vida de las biopelículas y la expresión de virulencia, a menudo residen en comunidades polimicrobianas con pruebas crecientes de interacciones entre especies. Entre los diversos microbiomas, las comunidades de biopelículas de placa humana albergan una microbiota diversa en la barrera mucosa oral y las superficies dentales mineralizadas que desempeñan un papel clave en la modulación de la salud y la enfermedad, pero siguen siendo subestimadas. Aunque los estudios de asociación de microbioma han revelado nuevas especies microbianas implicadas en enfermedades bucales, la mayoría de las pruebas se han generado a partir de muestras pequeñas de participantes reclutados en clínicas o sometidos a tratamiento dental, mientras que los roles causales de las especies identificadas siguen en gran medida sin definir. Se necesitan investigaciones exhaustivas de los aspectos taxonómicos y funcionales de las interacciones microbianas en las biopelículas orales entre muestras basadas en la comunidad. Estudios de este tipo no solo pueden revelar patógenos adicionales relevantes para la población, sino también arrojar luz sobre nuevos mecanismos patogenéticos e interacciones entre especies.
La caries dental es una enfermedad extendida, mediada por biopelículas y modulada por la dieta, que afecta aproximadamente a 600 millones de niños en todo el mundo y sigue siendo un importante problema de salud pública no resuelto.
La enfermedad tiene una etiología compleja, pero generalmente se entiende como un proceso de desmineralización del tejido dental dependiente del huésped y la dieta, que se basa en una comunidad disbiótica y en la acidogénesis polimicrobiana. Streptococcus mutans es una bacteria grampositiva, formadora de biopelículas, acidogénica y acidúrica que se ha asociado clínicamente con la caries infantil, se ha demostrado que causa caries en modelos animales y se considera un patógeno oral clave.
Se ha informado que otros taxones bacterianos, como Scardovia wiggsiae y estreptococos del grupo mitis, como Streptococcus gordonii y Streptococcus oralis, colaboran o antagonizan a S. mutans. Aunque se ha asociado a otras especies microbianas en la superficie dental con la caries dental, aún no está claro si son contribuyentes activos, cohabitantes inactivos o si interactúan con S. mutans como patobiontes para promover el desarrollo de la enfermedad.

La mayoría de las pruebas hasta la fecha sobre la base microbiana de la caries dental se han generado a partir de métodos dirigidos basados en el cultivo o el gen ribosomal 16S. Aunque proporcionan información fundamental, esta base de conocimientos puede ser ampliamente mejorada utilizando metagenómica basada en secuenciación de ADN (MTG) y metatranscriptómica basada en secuenciación de ARN (MTX) para obtener una comprensión más profunda de la taxonomía microbiana y la actividad funcional. Los pocos estudios que emplean secuenciación de nueva generación se han realizado en muestras clínicas pequeñas y con poca o ninguna validación mecanística.
Mientras tanto, los avances en tecnología de imágenes han revelado comunidades estructuradas espacialmente en biopelículas de múltiples especies, lo que justifica una mejor comprensión de la disposición espacial y la posición (es decir, la biogeografía) de los microorganismos interactivos. Para superar estas limitaciones y obtener conocimientos fundamentales, hemos desarrollado un proceso de descubrimiento-validación de múltiples modalidades que integra datos clínicos de estudios basados en la comunidad y descubrimiento informático con modelos experimentales in vitro e in vivo para estudiar taxones microbianos asociados a enfermedades y sus interacciones.

Los investigadores han descubierto una especie de bacteria, Selenomonas sputigena, que desempeña un papel significativo en la caries dental. S. sputigena se ha relacionado previamente con la enfermedad de las encías, y se ha creído durante mucho tiempo que los microorganismos llamados Streptococcus mutans, que generan placas y ácidos, son la causa principal de la caries dental o las cavidades. Sin embargo, estos hallazgos han demostrado que S. sputigena potencia el poder de degradación dental de S. mutans. Este hallazgo inesperado nos brinda nuevas perspectivas sobre el desarrollo de la caries, resalta posibles objetivos futuros para la prevención de las cavidades y revela nuevos mecanismos de formación de biopelículas bacterianas que pueden ser relevantes en otros contextos clínicos.
Cuando los niños y adultos no practican una buena higiene dental, las bacterias que producen ácido como S. mutans pueden acumularse, lo que puede dar lugar a la presencia de biopelículas bacterianas en forma de placa. Las bacterias que viven en la placa consumen azúcares que se encuentran en los alimentos o bebidas, lo que desencadena la liberación de ácidos. Estos ácidos microbianos pueden comenzar a afectar el esmalte de los dientes y crear cavidades o caries con el tiempo. Las caries son la enfermedad crónica más común en el mundo entre niños y adultos.

Se ha asociado a muchas especies bacterianas con la placa dental, incluidas las especies de Selenomonas. Pero estos microorganismos no necesitan oxígeno y se encuentran típicamente debajo de las encías en pacientes con enfermedad de las encías. Sin embargo, esta es la primera vez que los investigadores demuestran que Selenomonas también puede promover la formación de caries. Se obtuvieron muestras de placa dental de 300 niños de entre tres y cinco años. La mitad de los niños tenían caries. Los investigadores realizaron una variedad de pruebas en estas muestras para identificar la actividad de los genes bacterianos y las vías bioquímicas. La placa también se analizó directamente con microscopía. Las muestras de placa de otro grupo de 116 niños de las mismas edades se utilizaron para validar los hallazgos. Además de S. mutans, se encontró que algunas otras bacterias están asociadas con las caries, incluyendo S. sputigena. Sin embargo, S. sputigena no puede causar caries por sí sola. En cambio, actúa como un socio de S. mutans.
S. mutans consume azúcar y produce moléculas llamadas glucanos que son una parte pegajosa de la placa dental. S. sputigena tiene apéndices que le proporcionan movilidad, pero los glucanos atrapan las células bacterianas. Después de quedar atrapada en los glucanos, S. sputigena se reproduce rápidamente y crea "superestructuras" en forma de panal de abejas que rodean y protegen a S. mutans. Con modelos animales, los autores del estudio determinaron que la producción de ácido aumenta significativamente en estas estructuras, lo que empeora en gran medida la gravedad de la caries.

El estudio ha revelado una relación más compleja entre los microorganismos de la que éramos conscientes. Nuestra mejor comprensión del desarrollo de las caries puede ayudar a los científicos a desarrollar mejores métodos de prevención. Romper estas superestructuras protectoras de S. sputigena utilizando enzimas específicas o métodos de cepillado de dientes más precisos y efectivos podría ser un enfoque.

Ahora, es necesario saber más sobre cómo un microorganismo que no necesita oxígeno acaba viviendo en el ambiente rico en oxígeno en la superficie de los dientes.