Ecología Microbial Periodontal

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Periodontology 2000 (Ed Esp), Vol. 12, 2006, 135-187

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PERIODONTOLOGY 2000 (Ed Esp)

PERIODONTOLOGY 2000

ISSN 1695-1808

ISSN 0906-6713

Ecología microbial periodontal SIGMUND S. SOCRANSKY Y ANNE D. HAFFAJEE Los autores se han tomado la libertad de presentar este original en dos partes. La primera parte es una breve «introducción» a la ecología microbiana, porque, aunque la importancia de la ecología microbiana en las enfermedades periodontales está ampliamente reconocida, la mayoría de los odontólogos no conoce de forma precisa el significado de este término. La segunda sección es una revisión bastante extensa de los estudios actuales de la ecología microbiana bucodental, basada casi por completo en los últimos estudios realizados in vivo.

Principios de la ecología microbiana La ecología microbiana estudia las interrelaciones entre los microbios y sus entornos. Los ecologistas del hábitat, incluidos los microbiólogos periodontales, examinan los microorganismos de un hábitat concreto e intentan analizar los efectos de estos microbios sobre su entorno, así como los efectos de la influencia del hábitat sobre sus residentes. Muchos de los principios de la ecología microbiana fueron esbozados en una excelente monografía realizada por Alexander (2), y serán analizados de forma breve a continuación, junto con algunos ejemplos adecuados, para destacar algunos de sus puntos clave.

El ecosistema Un concepto clave en la ecología microbiana es el ecosistema. Un ecosistema es un complejo constituido por los microorganismos situados en un entorno específico y por componentes no mricobianos circundantes con los que los microorganismos están asociados. El ecosistema incluye el ensamblaje entre especies y constituyentes orgánicos e inorgánicos que caracterizan esa zona en particular. Cada ecosistema posee una colección de microorganismos y componentes no microbianos singulares para él y sólo para él. El ensamblaje de los microorganismos que constituyen una comunidad consta de poblaciones de especies microbianas individuales. Esto conduce a una jerarquía desde el ecosistema hasta la comunidad, la población y una única célula. Uno de los objetivos de este número de Periodontology 2000 es definir el ensamblaje de las especies en el hábitat periodontal, para determinar de qué modo los cambios en el hábitat afectan a la comunidad y de qué modo la comunidad afecta al hábitat.

Hábitat y nichos ecológicos El hábitat es la zona en la que una población o comunidad crece, se reproduce o sobrevive. El papel de un microorganismo dentro de un determinado hábitat es su nicho. El nicho ecológico no connota la localización sino más bien la función. Una especie puede tener un nicho en un hábitat y un nicho diferente en otro hábitat distinto.

Sucesión microbiana En un ecosistema que evoluciona, ciertas especies –denominadas microorganismos pioneros– colonizan en primer lugar. Estas especies a menudo son sustituidas por otras especies, tras haber alterado el hábitat, convirtiéndolo en adecuado para que sea colonizado por otras especies. Existen dos tipos de sucesión microbiana. En la sucesión autógena, la secuencia de las especies surge porque las poblaciones residentes alteran sus entornos de tal manera que son sustituidas por especies mejor adaptadas al hábitat modificado. En la sucesión alógena, un tipo de comunidad es sustituido por otro porque el hábitat es alterado por factores no microbianos, tales como los cambios en las propiedades físicas o químicas de la región o los cambios en el anfitrión. Los factores que contribuyen a la sucesión son: • Provisión por una comunidad de un nutriente que confiere una ventaja ecológica para la especie en el siguiente estadio de sucesión. • El hecho de que una población haga disponible un constituyente presente en insuficiente suministro, para permitir el crecimiento de una población posterior. • Alteración en la concentración de un nutriente inorgánico. • Modificación de los substratos heterogéneos tales como el tejido animal. • Un efecto de autointoxicación. • Eliminación de un microorganismo por medios físicos. • Aparición de barreras, debido a la retroalimentación ambiental. El desarrollo de la gingivitis proporciona un ejemplo de la sucesión microbiana, así como la interacción entre las especies del hábitat. Loe y cols. (90) y Theilade y cols. (170) demostraron que la placa bacteriana causaba gingivitis. Se mostró que la interrupción del cepillado de los

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Socransky y Haffajee

dientes durante 28 días en voluntarios con periodoncio sano dio como resultado una rápida acumulación de placa bacteriana sobre los dientes. La gingivitis se produjo en todos los individuos en el plazo de 10-21 días. El restablecimiento de los procedimientos de higiene bucodental eliminó la placa bacteriana e invirtió la gingivitis. Los preparados citológicos teñidos obtenidos en el transcurso de los 28 días revelaron una colonización inicial de cocos y bacilos grampositivos, seguidos por cocos y bacilos gramnegativos, luego, fusobacterias y filamentos, y, finalmente, espirilos y espiroquetas. La aparición de gingivitis clínica se relacionó con la presencia de formas gramnegativas. Estos datos concuerdan con los de otros estudios que demostraron la sucesión microbiana en el desarrollo de la placa bacteriana (140, 161, 188). Los estudios daneses asociaron ciertos morfotipos bacterianos con un cambio en el estado clínico de la zona, es decir, el desarrollo de gingivitis. Los datos presentados a continuación demuestran que las especies de los complejos rojo y naranja (que se describirán más adelante) son más prevalentes y se encuentran en mayores cantidades en las lesiones de una gingivitis establecida. Los mismos taxones son, incluso, más predominantes y numerosos en las lesiones que supuran. Por lo tanto, el cambio en la composición de la placa bacteriana parece afectar al hábitat, ocasionando una gingivitis clínicamente evidente. Otros estudios indican que un cambio en el hábitat, como el desarrollo de la gingivitis, también afecta al desarrollo de la placa bacteriana. Tras la limpieza, la placa bacteriana se acumuló mucho más rápidamente en las zonas que exhibían gingivitis más que en aquellas zonas sanas (25, 132). En consecuencia, es posible postular un orden de sucesión microbiana en la interacción recíproca entre el anfitrión y las bacterias (fig. 1). Los miembros de cada uno de los complejos codificados por colores se describen más adelante en otro apartado. La colonización inicial parece involucrar a los miembros de los complejos amarillo, verde y morado, junto con las especies Acti-

nomyces. Ello conduce a una sucesión autógena en la que los miembros del complejo naranja y, luego, del rojo se vuelven más dominantes. Se formuló la hipótesis de que el aumento de las concentraciones de los dos últimos complejos ocasiona un cambio en el hábitat, clínicamente manifestado por la gingivitis. La gingivitis, a su vez, favorece la proliferación adicional no sólo de los miembros de los complejos naranja y rojo, sino probablemente también los miembros de las primeras especies colonizadoras. Este ciclo podría romperse de muchas maneras. La primera sería eliminar la placa bacteriana; esta estrategia parcialmente exitosa es la más frecuentemente empleada hoy en día. La segunda sería eliminar los miembros de los complejos rojo y/o naranja. Esto seguramente limitaría la gingivitis y su efecto de retroalimentación de una mayor formación de placa bacteriana. La tercera sería reducir la gingivitis con tratamiento no antibiótico; esto conduciría a reducir la acumulación de placa bacteriana y, posiblemente, a reducir el desarrollo de los complejos rojo y naranja. Merece la pena destacar que el efecto de una pauta de prevención o de tratamiento sería un ejemplo de la sucesión alógena.

Factores que limitan la colonización Existen determinados factores que limitan la colonización. Una limitación obvia es la disponibilidad del espacio físico. La colonización preventiva es una segunda situación en la que la previa colonización por una especie excluye a otra. La exclusión está producida por la ocupación, por parte de una especie, de un nicho ecológico que estaba ocupado por otra. La primera especie realiza las actividades, utiliza los nutrientes y/o ocupa los lugares físicos de la especie excluida. La resistencia ambiental es la restricción en cantidades de individuos o biomasa impuesta por factores físicos, químicos o biológicos del ecosistema. La condición que sostiene a la población bajo control es considerada una barrera. La colonización

Sucesión microbiana Morado Actinomyces sp. Amarillo Verde

Fig. 1. Hipótesis de la adición de especies durante la sucesión microbiana que ocasiona la aparición de la inflamación gin-

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Naranja

Interacción recíproca

Rojo

Gingivitis

gival. A su vez, el aumento de la inflamación ocasionaría un incremento del crecimiento de las especies colonizadoras.

Ecología microbial periodontal

preventiva es uno de los principales medios de exclusión de los microbios que llegan más tarde y constituye, juntamente con las barreras físicas y químicas locales, uno de los componentes de la resistencia del entorno. Cualquier investigador periodontal que ha intentado introducir una especie de prueba en la placa bacteriana periodontal puede atestiguar la eficacia de estas barreras.

Diseminación de los microorganismos Para que los microorganismos que están limitados por su naturaleza a vivir en asociación con un anfitrión adecuado puedan continuar sobreviviendo, su dispersión es esencial. La diseminación puede realizarse de un modo activo o pasivo. Por ejemplo, el crecimiento y la movilidad pueden propagar activamente una especie de un lugar a otro dentro de la cavidad bucal y de una persona a otra persona. La diseminación pasiva se produce tanto dentro de la cavidad bucal como de un individuo a otro. Los microorganismos muestran centros de dispersión, regiones desde las que las especies se diseminan o extienden. En estas zonas, las condiciones son favorables para un aumento en la densidad de la especie, y las zonas sirven como puntos desde los cuales las especies pueden emanar. Una zona con estas características recibe el nombre de reservorio de la infección. Cuanto mayor sea la eficiencia del mecanismo de dispersión, menor es el número de microorganismos necesarios para la dispersión. Las especies bucales pueden diseminarse desde un individuo a través de pequeñas gotículas o de objetos inanimados. Se han utilizado herramientas de la epidemiología molecular para demostrar la transmisión vertical (de padres a hijos) por Actinobacillus actinomycetemcomitans (124, 125, 128) y Porphyromonas gingivalis

(125), así como la transmisión horizontal que sucede entre la pareja por P. gingivalis (143, 175). Otro ejemplo de transmisión procede de estudios anteriores realizados acerca de la gingivitis ulcerativa necrosante aguda, también conocida como angina de Vincent (boca de trinchera). Esta enfermedad era transmitida entre las tropas en la primera guerra mundial y, posteriormente, a la población civil (154). Riviere y cols. (141) descubrieron que la incidencia de espiroquetas y P. gingivalis era mayor en las zonas enfermas de individuos enfermos que en las zonas sanas de individuos enfermos (fig. 2). De mayor importancia fue el descubrimiento adicional de que las zonas sanas de los individuos enfermos albergaban estas especies con mayor frecuencia que las zonas sanas de las personas sanas. Este hallazgo se ha confirmado en otros estudios, tal como se describirá más delante. Los autores pensaron que las bolsas más profundas de las personas enfermas estaban actuando como reservorios para extender la infección a las zonas sanas. Esto de hecho es una posibilidad, aunque son posibles otras hipótesis alternativas.

Enfermedad infecciosa La enfermedad infecciosa representan una categoría de interacciones entre la población y el entorno, que involucra a un anfitrión y a un microorganismo con potencial tanto para la colonización como para la patogenia. Desde el punto de vista ecológico, la característica que gobierna el ecosistema es la vida animal y humana. El anfitrión debe poder ser colonizado, es decir, debe ser receptivo a la invasión efectuada por un agente patógeno concreto. No todos los animales superiores pueden ser colonizados por todas las bacterias, hongos o virus pa-

P. gingivalis

Espiroquetas 154

60 % de zonas

16

Sanas

342

Gingivitis

45

12

Periodontitis precoz

1214 360

Periodontitis avanzada 342 30

360 1214 136 268

0

363

408

408

609

1708

Salud Gingivitis Periodontitis precoz 5 11 61

363 609

8

4

15

154

136

Periodontitis avanzada 29

Fig. 2. Gráficos de barras de la frecuencia de detección de espiroquetas y P. gingivalis en zonas e individuos con características clínicas distintas. Las espiroquetas fueron identificadas utilizando la microscopia de contraste de fase, y P. gingivalis, mediante el análisis inmunocitoquímico. Los números encima de las barras indican la canti-

0

1708 268

Salud Gingivitis Periodontitis precoz 5 11 61

Periodontitis avanzada 29

dad de muestras examinadas. Los colores de las barras indican las características de la muestra. Las calificaciones bajo las barras indican la clasificación del sujeto de estudio, y los números bajo las barras indican el número de individuos examinados. Datos adaptados de Riviere y cols. (141).

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Socransky y Haffajee

tógenos. Tres tipos de barreras son la base de la ausencia de receptividad: • Las barreras del anfitrión no receptivo. • Los factores asociados con la resistencia del anfitrión receptivo antes de su primer contacto. • Los obstáculos para un mayor desarrollo o actividad bacteriana, que aparecen a consecuencia de la infección. En efecto, existe una retroalimentación ambiental, una modificación del hábitat ocasionada por la presencia de una o más poblaciones bacterianas, un cambio que puede afectar al tamaño, la actividad o la supervivencia de la población invasora o uno o más segmentos de la comunidad. La producción de anticuerpos frente a las especies colonizadas es un ejemplo de retroalimentación ambiental. Este tema se analizará en mayor detalle más adelante en este capítulo.

Colonización exitosa El éxito de la colonización de una especie depende de: • Su presencia en el lugar colonizable en el momento adecuado. • Posesión de capacidad de supervivencia que permita una viabilidad prolongada en circunstancias nocivas. • Capacidad para obtener del ecosistema todos los nutrientes que necesita. • Capacidad para tolerar todos los factores no microbianos ecológicamente significativos del entorno, por ejemplo, pH, concentraciones de O2, temperatura, presión osmótica, potencial de reducción de oxidación. • Posesión de mecanismos para superar la resistencia del entorno atribuible a anfitriones viables, o para hacerle frente. • Capacidad para vencer la resistencia ambiental atribuible a las especies que ya forman parte del hábitat, o para hacerle frente. • Capacidad para crecer tan rápidamente como sus vecinos. • Capacidad para adherir a las superficies apropiadas. El papel que desempeñan algunos de estos factores en la formación de complejos microbianos fue analizado en Socransky y cols. (156).

La comunidad culminante (clímax) La interacción entre los componentes microbianos y no microbianos de un ecosistema conduce, finalmente, a una forma de estabilización en la que las formas microbianas y no microbianas existen en armonía y equilibrio con su entorno. Éste es el clímax de la comunidad. Esta situación permanece relativamente estable a través del tiempo y refleja una situación dinámica en la que las células mueren y se sustituyen. Este clímax es esencialmente una entidad autorreplicante, que se reproduce a sí misma con una fidelidad extraordinaria. Dada la pre-

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sencia de zonas con las mismas características físicas y químicas iniciales, o la presencia de anfitriones idénticos, serán iniciadas y promovidas las mismas secuencias de sucesión generales, que darán lugar a comunidades clímax notablemente similares. El clímax puede modificarse de tiempo en tiempo, debido a la acción de fuerzas exógenas. El equilibrio tiende a ser restaurado a medida que el hábitat vuelve a su estado original. En otras ocasiones, los entornos pueden estar irreversiblemente alterados; esta situación conduce a un diferente estado de equilibrio y a un diferente clímax de la comunidad. El clímax contiene muchos nichos ecológicos, y las especies que ocupan cada uno de ellos están exclusivamente adaptadas a la función asociada con el nicho, al menos entre las especies que tienen acceso al lugar. A medida que hay más nichos o funciones potenciales, particularmente cuando existe un entramado de cadenas alimentarias, muchos grupos diferentes de microbios pueden coexistir indefinidamente. La mayoría de las placas bacterianas desarrolladas representan una comunidad clímax. Las perturbaciones menores probablemente producen un nuevo desarrollo de la misma comunidad. Las estrategias preventivas o terapéuticas posiblemente encuentran una tendencia del ecosistema a regresar al equilibrio original tras finalizar el tratamiento. Esta tendencia puede ser frustrante para el médico, pues es necesaria una fase de mantenimiento prolongada después de la terapia. A menudo, el profesional desea que se produzcan cambios más profundos en la microbiota periodontal tras el tratamiento. Sin embargo, como dice el viejo refrán: «cuidado con lo que deseas, porque puede hacerse realidad». Pueden efectuarse cambios permanentes en la microbiota empleando potentes fuerzas exógenas de naturaleza persistente. Resulta instructivo analizar un caso clínico reciente de un paciente en el que la microbiota ofrecía una constante resistencia al tratamiento. El paciente en cuestión es un profesional de la odontología que exhibió signos iniciales de periodontitis hace aproximadamente 10 años. Su tratamiento inicial consistió en raspado y alisado radicular y, posteriormente, tratamiento quirúrgico. La enfermedad continuó avanzando y produjo la pérdida de cinco piezas dentarias en 2 años, acompañada, además, por mucho dolor. Se le administraron, en secuencia: tetraciclina intravenosa, ampicilina, amoxicilina + metronidazol, clindamicina, ciprofloxacino, dosis bajas a largo plazo de doxiciclina y diversos agentes locales como Actidite®, clorhexidina y Triclosán® (flumetasona) durante un período aproximado de 4 años. En el momento en que se tomaron muestras, su microbiota se había simplificado, de forma que Streptococcus oralis comprendía el 95 % de la microbiota cultivable. Las espiroquetas, formas móviles, Fusobacterium,Veillonella, Prevotella, Capnocytophaga y Eikenella fueron indetectables por cultivo o sonda de ADN. Una nueva población clímax se había establecido en este individuo, la que impedía el establecimiento de taxones adicionales. Lamentablemente, esta población clímax no era compatible con el anfitrión. Se

Ecología microbial periodontal

Estudios actuales de la ecología microbiana bucodental

LÍQUIDO CIRCULATE

Los 215 cm2 de área de superficie de la cavidad bucal (23) presentan numerosas superficies para la colonización microbiana. Las diversas superficies mucosas están recubiertas por distintos tipos de epitelios, mientras que las superficies duras son representadas por las piezas dentarias o diversos tipos de prótesis. Estas superficies se encuentran continuamente bañadas por un «volumen de fluido», principalmente saliva, Existe, por lo tanto un entorno excelente para el desarrollo de la biopelícula. Los microorganismos que colonizan estas superficies producen biopelículas de distintas complejidades, en función de la localización intrabucal, los antecedentes genéticos y los factores ambientales específicos de cada persona. Las superficies de la cavidad bucal pueden ser colonizadas por 700 bacterias (120). Se ha demostrado que pueden producirse notables diferencias en la composición microbiana de una persona a otra, de un tipo de localización intrabucal a otro en el mismo individuo (p. ej., dorso de la lengua frente a placa subgingival) y de tipos parecidos de zonas en el mismo individuo (por ejemplo, dos bolsas periodontales separadas). Tan compleja como pueda parecer esta microbiota, las aproximadamente 500 especies que pueden detectarse en la placa subgingival son una minúscula fracción de las especies bacterianas presentes en el planeta Tierra (aproximadamente, mil millones, o más), las que, potencialmente, podrían colonizar la cavidad bucal. Está claro que existen potentes fuerzas que controlan el establecimiento de la microbiota bucal, gobiernan su composición e influyen sobre su restablecimiento cuando el ecosistema ha sido alterado. La intención de este apartado es describir algunos de los factores que influyen sobre el desarrollo y la composición de las biopelículas intrabucales humanas y que originan las variaciones que pueden observarse de un individuo a otro y de una zona a otra en la misma persona. El estudio de las relaciones entre el anfitrión y el microbio no es fácil, en parte a causa de la complejidad de la microbiota, y en parte a causa de la multiplicidad de factores que influyen sobre la composición microbiana de una biopelícula en una zona dada. Todas las biopelí-

culas constan de tres componentes (fig. 3): la necesidad de una superficie para la adherencia de la biopelícula, la propia comunidad de la biopelícula, y el «caudal de fluido» que pasa sobre la biopelícula, proporcionando nutrientes para los microorganismos colonizadores, eliminando los productos metabólicos de desecho y transportando las células a nuevas zonas de colonización. Cada uno de estos «componentes»puede ser alterado por factores locales o del individuo, que pueden influir sobre la composición microbiana de la biopelícula colonizadora. Por ejemplo, la naturaleza de la superficie presentada para la colonización puede estar influida por el tipo de tejido presente, los antecedentes genéticos del individuo (que pueden alterar los receptores de superficie), la posible introducción de superficies artificiales, las prácticas higiénicas, etc. Dada esta heterogeneidad, es esencial examinar grandes cantidades de muestras de emplazamientos similares y diferentes para intentar discriminar los factores locales y del anfitrión que gobiernan la composición de las biopelículas bucodentales humanas. Es crítico para la comprensión de estos factores el reconocimiento de que estas relaciones no son unidireccionales. El anfitrión puede influir sobre la microbiota, pero, a su vez, la microbiota influye sobre el anfitrión, localmente y, quizás, de un modo sistémico. La colonización bacteriana que provoca una respuesta inflamatoria local está, a su vez, influida por la respuesta inflamatoria que, a su vez…etc. Las interacciones entre las especies bacterianas en una biopelícula y entre las especies bacterianas y el hábitat no bacteriano son dinámicas. Éstas reflejan una interacción de ida y vuelta permanente entre el anfitrión y las espe-

SUPERFICIE

supone que cada uno de estos tratamientos reducía los números de nuevas poblaciones clímax y se lograba un alivio que duraba 5-6 semanas. Sin embargo, la misma especie resurgía después de la terapia (la nueva comunidad clímax no tenía competencia) y proseguían los daños al hábitat. Este caso clínico refuerza la importancia de controlar los microorganismos patógenos, pero sin que se produzcan cambios nocivos en el ecosistema restante. Es primordial definir con claridad los ecosistemas compatibles con el anfitrión, a fin de proporcionar las variables terapéuticas deseadas. Los efectos de varias formas de terapia sobre la comunidad clímax subgingival son analizados en Haffajee y Socransky (65).

BIOPELÍCULA Fig. 3. Componentes de la biopelícula.

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Socransky y Haffajee

cies colonizadas. Cuando los investigadores obtienen muestras de diversas biopelículas, obtienen una serie de fotos en específicos momentos de esta dinámica relación, que intentan integrar en una imagen coherente. La comprensión de las relaciones ecológicas que existen dentro de las biopelículas intrabucales y entre la composición de la biopelícula y el anfitrión ha sido lenta, debido a la dificultad para obtener suficientes «fotos» de la composición microbiana de las biopelículas recogidas en situaciones clínicas estrechamente controladas. La principal limitación ha sido la carencia, hasta hace poco, de técnicas microbianas lo suficientemente específicas y rápidas para permitir la evaluación de grandes cantidades de muestras, necesarias para llevar a cabo provechosos estudios in vivo. El siguiente apartado proporcionará una revisión de las técnicas que se han empleado para el estudio de la composición de las biopelículas intrabucales y describirá el desarrollo, en los últimos años, de métodos, que permiten realizar estudios ecológicos válidos.

Detección y enumeración de las especies bacterianas en las muestras del complejo de la biopelícula El estudio de las enfermedades infecciosas tradicionalmente se ha centrado en un agente patógeno (o en un pequeño número de agentes) en una enfermedad infecciosa dada. Incluso cuando se toman muestras de las áreas donde coexisten complejas mezclas de especies, se ha puesto énfasis en buscar un número limitado de agentes patógenos de esa zona. El resto de los microorganismos frecuentemente son considerados parte de la «flora normal». En la mayoría de los casos tales especies pueden muy bien ser compatibles con el anfitrión, y residentes habituales de la zona analizada; sin embargo, en otros casos, estas especies pueden contribuir a la patogenia de la enfermedad observada. Además, la ausencia de algunas especies compatibles con el anfitrión puede ser tan importante en el inicio o en la progresión de la enfermedad como la presencia de una o más especies patógenas. El examen de las complejas mezclas de microbios se ha visto obstaculizado por, al menos, dos factores. El primero es la costumbre de centrarse en un escaso número de especies consideradas patógenas. El segundo es la ausencia de técnicas de identificación útiles y rápidas para aevaluar grandes cantidades de muestras tomadas de áreas con complejas microbiotas. Esta capacidad ha evolucionado de una forma lenta y, por lo tanto, hasta hace pocos años no se realizaban estudios acerca de las complejas relaciones ecológicas que existen entre las especies bacterianas y el anfitrión y los efectos que producen las diferentes terapias sobre el ecosistema gingival. Los primeros estudios de la composición de la biopelícula subgingival utilizaban las técnicas de microscopia óptica. Estas técnicas eran razonablemente rápidas, pero limitadas en cuanto a la precisión de la identificación de cada una de las especies. Por lo tanto, mientras podían reconocerse convenientemente unos nueve morfotipos

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(88), de hecho había alrededor de 500 especies bacterianas en las muestras de la biopelícula bucal (120). El examen ,a través del microscopio óptico, de preparaciones de base húmeda se hizo popular durante algunos años como parte de una «terapia periodontal monitorizada y modulada » en la que se empleó la erradicación de las formas móviles, incluidas las espiroquetas, como una ayuda para guiar la intensidad de la terapia periodontal (70). El advenimiento del microscopio electrónico permitió el examen de las muestras de la biopelícula con una mayor resolución. Las técnicas de microscopio electrónico permitieron una mejor distinción de los grupos microbianos, basándose en la ultraestructura de la pared celular y la presencia y la organización de varios apéndices de la célula microbiana, como los filamentos axiales o los flagelos. El microscopio electrónico por sí solo no podía identificar de forma exacta una célula como perteneciente a una especie en particular; sin embargo, en combinación con las técnicas inmunoquímicas o de hibridación in situ, la técnica permitía una precisa localización de las células bacterianas, en su relación recíproca y en relación con el anfitrión, cuando se tomaban secciones en bloque del anfitrión (72, 110-113). La gran fuerza de las técnicas de microscopia, incluido el prometedor microscopio confocal, es la delineación de las disposiciones espaciales de los microorganismos. La gran flaqueza de estas técnicas, desde una perspectiva ecológica, es que son lentas y muy laboriosas y, por lo tanto, limitan el número de muestras que pueden examinarse. Además, la clasificación exacta de la especie mediante técnicas inmunológicas o de hibridación sólo puede ser realizada en un número muy limitado de especies en cualquier muestra dada. Durante muchos años, la principal técnica de que disponían los investigadores para identificar las bacterias de la placa era el cultivo de los microorganismos y la identificación de las especies por sus rasgos fenotípicos, lo que representaba un proceso largo, complicado y caro (tabla 1). En consecuencia, podían examinarse relativamente pocas muestras de placa en reducidos números de individuos. Por ejemplo, en los estudios llevados a cabo en The Forsyth Institute entre 1982 y 1988, se evaluaron 300 muestras de placa subgingival procedentes de lesiones periodontales con progresión activa antes del tratamiento y después de éste, utilizando las técnicas de cultivos convencionales (37, 62). En aquel momento, esto estaba considerado un estudio en gran escala, y por supuesto la caracterización de aproximadamente 15.000 cepas clínicas en un período de 6 años fue un proyecto enorme. Sin embargo, únicamente se tomaron dos o tres muestras por individuo, en cada uno de los intervalos de muestreo establecidos, de un total de 88 participantes. Los clásicos estudios de Moore y Moore (105), en los que se examinó la composición de las muestras de placa subgingival de individuos con el periodoncio sano y con diferentes estados de enfermedad periodontal, emplearon técnicas de cultivos para examinar más de 17.000 cepas clínicas de más de 600 zonas periodontales. Ello representó una enorme can-

Ecología microbial periodontal

tidad de trabajo sobre un limitado número de muestras, según los estándares del momento, A pesar de sus limitaciones, estos estudios y otros estudios de cultivos microbiológicos de las décadas de 1970 y 1980 definieron las especies consideradas importantes en el inicio y la progresión de las enfermedades periodontales, así como las especies consideradas compatibles o beneficiosas para el anfitrión. El principal punto fuerte del cultivo es que, en teoría, la mayoría de las especies bacterianas muestreadas crecerán y podrán ser identificadas. Sin embargo, las especies que son difíciles de cultivar o las incultivables, como muchas de las espiroquetas, no podrán detectarse mediante esta técnica. Otras especies requieren condiciones especiales para su crecimiento. Si no se cumplen estas condiciones, sus recuentos se verán seriamente subestimados. Por ejemplo, la importancia del reconocido agente patógeno periodontal, Tannerella forsythia (Bacteroides forsythus), no fue confirmada por cultivo hasta que se determinaron los singulares requerimientos de crecimiento de este microorganismo (182). Sin embargo, fueron necesarias las técnicas de inmunofluorescencia para mostrar, por primera vez, la relativamente elevada incidencia de T. forsythia en las muestras de placa subgingival de los individuos con pe-

riodontitis crónica (52). Pese a sus desventajas, los cultivos aún ocupan un lugar destacado en los estudios de microbiología periodontal, especialmente para la identificación de microbios en las enfermedades clínicas infrecuentes y en las situaciones donde son necesarios cultivos puros para análisis adicionales. Las técnicas de microscopia óptica, microscopia electrónica y de cultivos microbiológicos han sido sustituidas, en gran parte, por los estudios de la ecología microbiana y el tratamiento periodontal realizados mediante técnicas más rápidas. Los métodos basados en los anticuerpos fueron unos de los primeros en ser utilizados para enumerar las especies específicas de microorganismos, sin realizar su cultivo. Las técnicas de inmunofluorescencia y los análisis de inmunoabsorción enzimática (ELISA) han sido utilizadas con éxito para examinar una serie limitada de especies bacterianas en mayores cantidades de muestras de placa de las que han sido examinadas utilizando las técnicas de cultivo (8, 46, 51, 52, 56, 97, 187). Estas técnicas dependen de la especificad de los anticuerpos desarrollados para taxones específicos. El antisuero monoclonal o policlonal adecuadamente preparado y evaluado proporciona un método sensible y espe-

Tabla 1. Métodos para determinar la composición microbiana de las muestras bucales Método

Puntos fuertes

Puntos débiles

Aplicación

Predominantes cultivables

Puede detectar especies no reconocidas; proporciona cultivos para el análisis posterior

Proceso sumamente largo y caro; con frecuencia los cultivos son difíciles de especiar

Estudios de nuevos ecosistemas

Medio selectivo

Moderadas cantidades de muestras para moderadas cantidades de especies

Escasos medios selectivos útiles Estudios de alcance limitado que disponibles; a menudo los implican 1-10 especies en escasos medios de cultivo son demasiado números de muestras selectivos o no suficientemente selectivos; costoso

Inmunofluorescencia Especificidad; razonablemente rápida

Cantidad limitada de antisuero útil; realizado en pequeñas cantidades de muestras

Posiblemente más útil para estudios diagnósticos que ecológicos o de tratamiento

PCR

Sensibilidad; especificidad

No cuantitativo (presencia/ausencia); caro; dependiente de ampliación

Detección de especies en un individuo (incidencia); detección de bajas cantidades de especies después del tratamiento

PCR en tiempo real

Sensibilidad; especificidad; cuantitativo

Comparativamente lento; muy caro; limitado en el número de muestras y especies

Estudios en los que se requiere la cuantificación de una gama muy limitada de especies en escasos o moderados números de muestras

Hibridación ADNADN

Sensibilidad; especificidad; cuantitativa

Confinado a las especies para las que se dispone de sondas; escasas cantidades de especies para escasos números de muestras

Búsqueda de un conjunto específico de especies en moderadas cantidades de muestras

Hibridación ADNADN en damero

Sensibilidad; especificidad; cuantitativa; puede utilizar la muestra entera; grandes cantidades de especies y muestras; económica

Confinado a las especies para las que se dispone de sondas; posibilidad de reacciones cruzadas

Estudios de grandes cantidades de especies y muestras, por ejemplo, estudios de ecología y tratamiento

Clonación ampliada de ADNr 16S

Detección de especies cultivables e incultivables; posición filogenética de los taxones

Sumamente caro; número de muestras extremadamente pequeño

Sondea una serie de especies que pueden producirse en hábitats específicos

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Socransky y Haffajee

cífico de detección de especies bacterianas específicas en las muestras de placa bacteriana. Estas técnicas tienen la ventaja de que las muestras no tienen que ser cultivadas para su enumeración; además, son más rápidas y menos costosas que los cultivos. Sin embargo, están limitadas a aquellas especies para las que se dispone de reactivo. Por otra parte, es difícil utilizar estas técnicas, en particular las técnicas de inmunofluorescencia, para evaluar muchísimas especies en grandes volúmenes de muestras de placa bacteriana. Sin embargo, Singleton y cols. (152) han descrito recientemente un método completamente automatizado de enumeración bacteriana mediante el microscopio, que permite evaluar mayores cantidades de muestras. Otra desventaja de las técnicas basadas en los anticuerpos es el tiempo requerido para elaborar y validar un antisuero específico frente a las nuevas especies. Durante la última década, se ha utilizado la técnica de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) para detectar la presencia de seleccionadas especies bacterianas en las muestras de placa subgingival (5, 82, 92, 101, 102, 172). Con los cebadores apropiados, este método es rápido y sencillo y puede detectar cantidades muy pequeñas de células de una determinada especie. Tiene la desventaja de no proporcionar información cuantitativa (hasta hace poco) (69, 95), pero habitualmente indica la presencia o la ausencia de alguna especie en la muestra. Para algunas aplicaciones, esto sería suficiente. Para las aplicaciones donde se consideran importantes las concentraciones relativas de las especies, el método PCR puede no ser ideal. Además, examinar grandes cantidades de especies en un gran número de muestras es difícil y, posiblemente, poco rentable. La técnica PCR en tiempo real ha sido añadida a los métodos potenciales para examinar la composición de la biopelícula (69, 95). Este método tiene las ventajas de ser específico, sensible y proporcionar la cuantificación de la concentración de especies seleccionadas en las muestras de la biopelícula. Sin embargo, tiene limitaciones similares a la técnica PCR convencional, pues no es un método adecuado para identificar sistemáticamente grandes volúmenes de muestras de numerosas especies bacterianas. Las sondas de ADN proporcionan otro acercamiento para la identificación y la enumeración de las especies bacterianas en comunidades complejas, tales como la placa bacteriana. Las sondas oligonucleótidas son sondas cortas diseñadas para identificar regiones únicas de ADN en el interior de la célula de una determinada especie bacteriana. Se ha sugerido que estas sondas son muy específicas y que, por lo tanto, la probabilidad de reacciones cruzadas con otras especies es muy baja. Algunos estudios han utilizado estas sondas para identificar bacterias periodontales (47, 103, 104, 106). Dado que su objetivo es un limitado segmento del ADN de un microorganismo, las sondas oligonucleótidas tienden a ser menos sensibles para detectar bajos números de bacterias que las sondas genómicas completas. Sin embargo, las sondas oligonucleótidas dirigidas hacia objetivos que tienen múltiples copias en las células, como el ARNr 16S,

142

tienen el potencial de ser más sensibles. Hasta la fecha, no se ha llevado a cabo ningún estudio en gran escala de la microbiota gingival que haya utilizado sondas oligonucleotidas para detectar y enumerar una amplia gama de especies bacterianas. Las sondas de ADN genómicas completas han sido muy utilizadas en los estudios que evalúan la composición de la placa bacteriana subgingival (24, 61, 94, 116118, 156, 183, 184). Las sondas genómicas completas se construyen utilizando el genoma completo de una especie bacteriana como objetivo y, por lo tanto, pueden ser muy sensibles. Una de las críticas hacia estas sondas es que el uso del genoma completo puede aumentar la probabilidad de que se produzcan reacciones cruzadas entre las distintas especies, debido a las regiones de ADN comunes entre las especies que están estrechamente relacionadas. Se ha planteado, también, que es posible que las sondas de ADN genómicas completas no detecten todas las cepas de una determinada especie y que las sondas tengan una baja sensibilidad en cuanto al número de células que detectan. Sin embargo, las investigaciones realizadas por The Forsyth Institute, que utilizaron sondas de ADN genómicas completas, han mostrado que muchas de las objeciones concernientes a su empleo son injustificadas o pueden superarse (159). Las sondas de ADN pueden ser muy eficaces para la detección de especies bacterianas, pero cuando se emplean con el formato típico (una sonda dirigida hacia múltiples objetivos), sólo pueden emplearse números de sondas limitados para enumerar cantidades relativamente grandes de muestras. Los procedimientos en damero (checkerboard), tanto si se emplean procedimientos de hibridación directa como de hibridación inversa, pueden ampliar notablemente el número de muestras evaluadas para una amplia gama de especies bacterianas. Paster y cols. (9, 122) han combinado la potencialmente elevada especificidad del método de sonda oligonucleótida con un formato en damero de «captura inversa» Los investigadores vencieron el tema de la sensibilidad de la sonda oligonucleótida ampliando la región ADNr 16S del ADN extraído directamente de las muestras de la biopelícula mediante la utilización de «cebadores de consenso» (consensus primers), iniciadores que permitirán la ampliación de una extensa gama de taxones bacterianos. Las sondas oligonucleótidas específicas para diferentes especies se fijan en líneas paralelas sobre una membrana de nailon, y las muestras individuales que se marcaron con digoxigenina durante la ampliación de PCR se hibridizan en canales paralelos, en ángulos rectos a las líneas de la sonda. Esta técnica permite la detección de al menos 28 taxones en 44 muestras en una sola membrana de nailon (9). La técnica tiene la ventaja de ser rápida, relativamente económica y potencialmente específica para una especie, un género o una familia (a elección del investigador). También ofrece la ventaja de detectar las especies incultivables. Tiene la desventaja de no permitir la cuantificación exacta y de ser algo más cara que la técnica en damero directa, des-

Ecología microbial periodontal

crita a continuación, a causa de la necesidad de ampliar la muestra utilizando PCR. Además, la ampliación por PCR puede introducir cierto sesgo en los resultados, a causa de las posibles diferencias en la ampliación de las especies diana en la muestra biológica. La técnica de hibridación ADN-ADN en damero «directo» (fig. 4) ofrece algunas ventajas en el estudio de múltiples especies de bacterias en grandes cantidades de muestras con mezclas complejas de microorganismos. Dado que esta técnica proporciona la información de la mayoría de los ejemplos descritos en este capítulo, se la describirá en mayor detalle. Es necesario enfatizar que esta técnica no es el único método de valor para el estudio de la composición de las biopelículas bucales. Sin embargo, la capacidad para poder estudiar grandes volúmenes de muestras en un gran número de especies proporciona un mayor beneficio para los estudios de la ecología microbiana bucodental. La técnica en damero es rápida, sensible y relativamente económica. Supera muchas de las limitaciones de los cultivos microbiológicos, como la pérdida de viabilidad de los microorganismos durante el transporte, el problema de enumerar las especies difíciles de cultivar (o incluso incultivables) y las complicaciones para clasificar en especies determinados taxones que son difíciles de crecer en cultivos o que exhiben escasos rasgos fenotípicos positivos. Otra ventaja es que la muestra completa puede emplearse sin dilución o ampliación (si el tamaño total de la muestra se determina adecuadamente), superando los problemas de cuantificación impuestos por los procedimientos de dilución en serie (utilizado en los cultivos) o de ampliación por PCR. La técnica en su formato original evalúa 28 muestras para determinar el contenido de 40 taxones (es decir, 1.120 recuentos bacterianos) en una sola membrana de nylon de 15 × 15 cm. Posteriormente, si se desea, se despojan las membranas y se fija un nuevo conjunto de otras 40 sondas de ADN diferentes. La técnica es sensible, dado que puede detectar habitualmente 104 células de una determinada especie en una muestra, y las condiciones de hibridación y detección pueden modificarse para detectar 103 células (31). Por lo general, se ha encontrado que las sondas de ADN genómicas completas son notablemente específicas; 93,5 % de sonda: las reacciones cruzadas de las especies hetérologas fueron inferiores al 5 % de la señal de sonda homóloga (159). La hibridación ADN-ADN en damero tiene limitaciones. La técnica sólo puede detectar las especies para las cuales se han preparado sondas de ADN. Por lo tanto, este método no podría detectar nuevas especies patógenas o relevantes del entorno que fueran detectadas mediante cultivos u otras técnicas moleculares. Las sondas deben usarse para detectar los microorganismos en muestras de tamaño apropiado. Las sondas optimizadas para detectar especies en el intervalo de 104-107 con frecuencia proporcionarán reacciones cruzadas si se emplean muestras más grandes. Cuando se emplean adecuadamente, las técnicas de hibridación ADN-ADN en damero y otras técnicas mi-

crobiológicas rápidas permiten la investigación de los problemas etiológicos, terapéuticos y ecológicos que no podrían ser alcanzados por otros medios. Los datos de las muestras clínicas presentados en este capítulo demuestran la viabilidad de describir la microbiota en zonas con enfermedades clínicas locales diferentes, así como en individuos con distintos antecedentes sistémicos y diferentes estados de enfermedad periodontal o de salud. Además, a partir de los datos obtenidos con esta técnica pueden calcularse la abundancia de la especie, la diversidad de especies y la estructura de la comunidad (156). A medida que se diseñen nuevas y mejores sondas de ADN y se empleen técnicas microbiológicas más rápidas, la comprensión de las relaciones ecológicas de las complejas comunidades microbianas podrá desarrollarse en un grado hasta ahora fuera de nuestro alcance.

El primer componente: composición microbiana de las biopelículas subgingivales Recuentos totales de bacterias subgingivales en individuos con periodoncio sano y enfermo La primera pregunta que se podría formular, con respecto a la ecología microbiana es: ¿cuál es la cantidad de células bacterianas presentes en las biopelículas subgingivales en los individuos con el periodoncio sano y en los individuos con el periodoncio enfermo? Podría realizarse una estimación de la cantidad de bacterias subgingivales a partir de los datos suministrados por Sharawy y cols. (149). Estos investigadores recogieron cuidadosamente toda la placa subgingival (o toda la que fue posible) de las superficies dentarias subgingivales de media boca en 14 individuos con el periodoncio sano y 21 con periodontitis. El peso medio de las muestras en seco fue de 1,6 ± 0,8 y 8,3 ± 3,9 mg, respectivamente, para los dos grupos clínicos. Esto se tradujo en un peso en mojado por media boca de alrededor de 8,0 y 41,5 mg, respectivamente, o en un total de peso en mojado de placa bacteriana de 16 y 83 mg, respectivamente. Dado que, por término medio, el recuento microscópico total de microorganismos en la placa subgingival es de 2,1 × 108 por mg de peso en mojado (153), la cantidad total de células microbianas en la placa subgingival de los individuos sanos puede estimarse en 33,6 × 108, y la cantidad de células microbianas en la placa subgingival de los individuos con periodontitis, en 174,3 × 108, con una considerable variación interpersonal. Es interesante que los recuentos medios de toda la boca difirieran por un factor sólo de 5, ya que en ocasiones los odontólogos retiran grandes cantidades de placa bacteriana de los individuos con periodontitis. No obstante, debe reconocerse que la acumulación masiva de placa subgingival se produce únicamente en un pequeño número de pacientes, y que la mayoría de las zonas periodontales en la mayor parte de los individuos con periodontitis están «sanas», es decir, exhiben mínima enfermedad y poca placa subgingival.

143

Socransky y Haffajee 11 12 13 14 15 16 17 21 22 23 24 25 26 27 31 32 33 34 35 36 37 41 42 43 44 45 46 47 105 106 A. naeslundii I S. constellatus E. nodatum P. gingivalis A. actinomycetem. F. nuc. ss vincentii C. rectus T. socranskii E. saburreum P. micros V. parvula A. naeslundii II S. anginosus S. sanguis A. gerencseriae S. oralis C. ochracea A. israelii S. intermedius T. denticola P. nigrescens A. odontolyticus F. nuc. ss polymorphum C. showae F. periodonticum N. mucosa F. nuc. ss nucleatum C. gingivalis S. gordonii T. forsythia S. noxia P. acnes P. melaninogenica S. mitis E. corrodens G. morbillorum C. sputigena L. buccalis C. gracilis P. intermedia

Fig. 4. Ejemplo de hibridación de ADN-ADN en damero, utilizado para detectar 40 especies bacterianas en 28 muestras de placa subgingival en un solo paciente. Las líneas verticales son las muestras de placa numeradas desde el 11 (incisivo central derecho del maxilar superior) hasta el 47 (segundo molar derecho mandibular). Este individuo carecía de las piezas dentarias 16, 17, 21 y 37. Las dos líneas verticales de la derecha son valores estándar con 105 o 106 células de cada especie de prueba. Las líneas horizontales contienen las sondas de ADN indicadas en un amortiguador de hibridación. Una señal en la intersección de las líneas vertical y horizontal indica la presencia de una especie. La intensidad de la señal está relacionada con el número de microorganismos de esa especie en la muestra. Poco después, las muestras de placa se colocaron en tubos Eppendorf y el ADN fue liberado de los microorganismos tras hervirlos en

NaOH. Después de la neutralización, el ADN liberado fue transferido a la superficie de una membrana de nailon utilizando los 30 canales de un dispositivo Minishot (Immunetics, Cambridge, MA). El ADN se fijó a la membrana con luz UV y cocción y se colocó en un Miniblotter 45 (Immunetics) con las líneas de ADN formando ángulos rectos con los 45 canales del dispositivo Miniblotter. Las sondas de ADN genómicas completas radiomarcadas con digoxigenina se colocaron en un amortiguador de hibridación en 40 de las líneas y fueron hibridadas durante toda la noche. Tras un lavado estricto, las señales se detectaron utilizando anticuerpos conjugados por fosfatasa frente a la digoxigenina y sustratos quimiofluorescentes. Las señales se compararon a los valores estándar mediante un Store Fluorimager y se convirtieron a recuentos. Reimpresión, tomado de Socransky y cols. (159), con autorización.

Abundancia de especies

las biopelículas subgingivales podían encontrarse aproximadamente 500 especies, y resumieron la naturaleza de los taxones encontrados. La figura 5 (de Paster y cols. [121]) describe los 10 filotipos que han sido detectadas en las muestras de placa subgingival, proporciona ejemplos de conocidas especies de estos filotipos y demuestra que más de la mitad de los grupos taxonómicos de-

Uno de los primeros pasos que realizaría un ecologista en el estudio de cualquier ecosistema sería analizar el alcance y la naturaleza de las especies que existen en un hábitat de interés. Esto ha sido admirablemente descrito por Paster y cols. (121). Estos autores indicaron que en

144

Ecología microbial periodontal

tectados eran especies nuevas. Sin embargo, está claro que los aproximadamente 500 taxones que pueden encontrarse no están uniformemente distribuidos en las muestras de placa subgingival, por ejemplo, algunos taxones se detectan con mucha mayor frecuencia y en mayores números que otros en cualquier hábitat bucal de interés. En la figura 6 se muestra la frecuencia de detección de los taxones cultivables y de los todavía no cultivados en muestras tomadas de diferentes zonas periodontales (121). Veintiséis de los 306 taxones detectados correspondían a más del 50 % de los clones secuenciados, mientras que 103 taxones (43 %) fueron detectados solamente en uno de los 31 individuos. La conclusión de que las especies no se encuentran distribuidas de un modo uniforme en las zonas periodontales también puede ser sacada de otros datos. Las 40 sondas de ADN mencionadas en la figura 4 identificaron un 85 % de 3.400 cultivos puros en las muestras de placa subgingival de 62 individuos. El 15 % restante se identificó mediante pruebas fenotípicas o secuenciación de ARNr 16S. Ninguna de estas cepas clínicas aisladas era una especie en la serie de pruebas, lo que indica que las sondas podían captar todas las cepas clínicas de esa especie. Dado que, por término medio, se recupera aproximadamente el 70 % de las células enumeradas por re-

Tipo bacteriano

N° de especies conocidas

cuento microscópico, las 40 sondas de ADN representarían el 55-60 % de las bacterias en las biopelículas subgingivales. Este hallazgo coincide con los datos proporcionados por Paster y cols. (121) y apoya la noción de que un limitado conjunto de especies representa la vasta mayoría de las células bacterianas encontradas en las muestras de biopelícula subgingival. La abundancia de las especies puede expresarse de muchas maneras. La figura 7 muestra los recuentos medios × 105 de 40 taxones en 20.247 muestras subgingivales recogidas de 184 individuos con periodoncio sano y 592 individuos con periodontitis crónica. La especie dominante fue Actinomyces naeslundii de la genoespecie 2. Esto no es sorprendente, dado que la mayor parte de las zonas muestreadas presentaban bolsas periodontales poco profundas. Si se hubiesen obtenido muestras de bolsas profundas, surgiría un cuadro algo distinto, como se comprobará más adelante. Otras especies predominantes fueron: Prevotella nigrescens, Prevotella intermedia, Veillonella parvula, T. forsythia y Prevotella melaninogenica. Diversidad de especies Los índices de diversidad son utilizados con frecuencia por los ecologistas para describir la riqueza de especies y N° de nuevos Especies conocidas detectadas filotipos almenos en 4 individuos _ _ _

0 0 0

1 5 8

10

45

T. medium, T. denticola, T. maltophilum T. lecithinolyticum, T. socranskii

6

13

F. naviforme, F. nuc ss nucleatum, F. nuc ss polymorphum, F. animalis L. buccalis

Actinobacteria

12

18

Firmicutes

23

12

S. oralis, S. mitis, S. sanguis, S. cristatus S. intermedius, S. constellatus, S. anginosus, Abiotrophia adiacens G. morbillorum, G. haemolysans

19

40

E. brachy, E. saphenum, Filifacter alocis P. micros, Catonella morbi, V. dispar V. parvula, Dialister pneumosintes Sel. sputigena, S. noxia, S. infelix

Proteobacteria

26

19

N. mucosa, H. parainfluenzae, C. gracilis, C. concisus, C. rectus

Bacteroidetes

17

24

Prev. denticola, P. oris, P. tannerae, T. forsythia, P. gingivalis P. endodontalis, Capno gingivalis C. ochracea

Obsidian pool TM7 Deferribacteres Spirochaeta

Fusobacteria

«Clostridia»

113 Fig. 5. Gama de especies cultivables e incultivables (hasta el momento) detectadas en las muestras de placa subgingival. Los 10 tipos bacterianos detectados se ilustran a la izquierda, acompañados del número de especies conocidas

195

A. naeslundii 2, R. dentocariosa, C. matruchotii, Atopobium parvulum A. rimae

y los filotipos nuevos detectados en cada tipo. A la derecha se presentan ejemplos de especies para cada tipo bacteriano. Todas estas especies fueron detectadas en cuatro individuos, al menos. Datos tomados de Paster y cols. (121).

145

Socransky y Haffajee

N Clones of a taxon detected 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11-19 20-29 30-39 40-49 50-99 100+

N taxa 103 52 30 11 11 10 6 11 5 3 38 11 4 5 2 4

103 taxones (34 %) cada uno representa el 0,04 %: total = 4,1 % 52 taxones (17 %) cada uno representa el 0,08 %: total = 4,1 %

242 taxones (79 %) representan el total de 661/2522 = 26,2 %

26 taxones (8,5 %) representan > 50 % de la «microbiota»

Fig. 6. Relativa en las muestras de placa subgingival de 31 individuos empleando la técnica de ampliación PCR de los genes ADNr 16S, seguida por la clonación y secuenciación de los

insertos. La figura indica el número de taxones que fueron detectados una, dos, tres veces, etc., en las muestras de los individuos de estudio. Datos tomados de Paster y cols. (121).

la uniformidad de especies en los diversos ecosistemas (93). En la figura 8 se presentan algunos ejemplos del uso de estos índices. Para cada índice, se calculó la diversidad en cada zona, se obtuvo la media de todas las zonas en un individuo, y luego la media entre individuos en los grupos con periodoncio sano y con periodontitis crónica arriba descritos. Los tres primeros índices (N0, N1 y N2 de Hill) fueron elegidos porque son fácilmente interpretables en términos de la cantidad de especies reales. El índice N0 de Hill representa el número de especies detectadas, con una media de 22 y 24 por zona para los individuos sanos y con periodontitis, respectivamente. La cantidad efectiva de especies abundantes fue casi igual en ambos grupos clínicos, mientras que la cantidad efectiva de especies muy abundantes fue más elevado en las muestras obtenidas de los periodoncios sanos que en las muestras de aquellos con periodontitis. El índice de uniformidad de Hill oscila de 0 a 1; el valor 1 indica una distribución perfectamente uniforme de las especies, y el valor 0, una distribución muy desviada. Pareció haber una mayor «uniformidad» en las muestras de los individuos sanos que en las de los individuos con periodontitis. Según puntualizan Ludwig y Reynolds (9), en ecología se utilizan a menudo los índices de diversidad, pero son difíciles de interpretar.

un clima seco puede seleccionar un conjunto de especies de plantas, un clima húmedo, otro, y un clima que alterna períodos de nevadas con estaciones calurosas, otros conjuntos de plantas. El hábitat es también un factor destaco en la determinación de las asociaciones de especies entre microorganismos. Algunas de las presiones selectivas que determinan los ensamblajes de las especies bacterianas fueron brevemente mencionados al analizar los principios de la ecología microbiana, en este trabajo: nutrientes o requerimientos del entorno compartidos, receptores similares para su adhesión inicial, mecanismos compartidos de protección contra el anfitrión y otras especies, y dependencia de una especie hacia la otra, para la colonización. Se han realizado intentos in vitro para definir algunos de los principios de la asociación de especies, por ejemplo, los esfuerzos para definir pares de especies específicas involucradas en la coagregación (74, 75) o para investigar las interacciones entre las especies que pueden producirse en los experimentos de cultivos mixtos in vitro (142, 164, 180). En el año 1998 (156), se intentaron definir las asociaciones de especies que suceden, in vivo, en las biopelículas bacterianas subgingivales. El origen de este acercamiento fue la expectación de que en las biopelículas subgingivales deben producirse asociaciones de especies específicas, ya que éstas se producen regularmente en otros ecosistemas en la naturaleza. Además, en los primeros años, las membranas de hibridación ADN-ADN en damero eran leídas visualmente por los autores, quienes acabaron reconociendo que cuando ciertas especies se detectaban en una zona, era virtualmente seguro que otras ciertas especies también estuvieran allí. Esta noción se comprobó analizando los datos de más de 13.000 mues-

Asociaciones microbianas en las biopelículas subgingivales El examen casual de nuestro macroentorno indica que existen asociaciones de especies específicas fácilmente discernibles en los distintos hábitats. Con frecuencia estas asociaciones son conducidas por el hábitat. Por ejemplo,

146

Ecología microbial periodontal

0,0

Recuentos × 105 1,2 2,5 3,8

5,0

A. naeslundii 2 P. nigrescens P. intermedia V. parvula T. forsythia P. melaninogenica C. gingivalis P. gingivalis A. naeslundii 1 F. nucleatum ss nucleatum F. nucleatum ss vincentii A. gerencseriae C. gracilis N. mucosa A. israelii C. rectus F. nucleatum ss polymorphum P. micros F. periodonticum C. sputigena L. buccalis E. nodatum T. denticola E. corrodens S. noxia C. showae A. odontolyticus C. ochracea E. saburreum G. morbillorum S. sanguis A. actinomycetemcomitans S. oralis S. godonii S. mitis P. acnes S. anginosus T. socranskii S. intermedius S. constellatus Fig. 7. Gráfico de barras de de los taxones subgingivales, determinado por hibridación de ADN-ADN en damero. Se presentan los recuentos medios de 40 especies en las muestras de 184 individuos periodontalmente sanos y 592 individuos adultos con preriodontitis crónica. El número to-

tal de muestras fue de 20.247 (media de 26,1 por individuo). Se obtuvo la media de los recuentos de cada especie dentro de un individuo e interindividual. Las barras y patillas representan los recuentos medios × 105, ± ESM (error estándar de la media).

tras de biopelícula subgingival procedentes de 185 individuos con diferentes estados de salud y enfermedad periodontal (156). Las asociaciones entre todos los pares de especies fueron determinadas según varios coeficientes de semejanza, y las matrices de semejanza resultantes fueron sometidas al análisis por grupos (cluster analysis). Estos análisis reforzaron la hipótesis de que existían distintos complejos de microorganismos en las biopelículas subgingivales. Posteriormente, los datos fueron examinados utilizando dos técnicas de ordenación de comunidades: el análisis de los principales componentes y el análisis de correspondencia. Estos análisis fueron valiosos, porque confirmaron los complejos descritos por los análisis por grupos emparejados y sugirieron la naturaleza de

la relación que existe entre cada uno de los complejos (comunidades). La publicación de este trabajo se recibió con un entusiasmo mayor que el anticipado. Esto pareció ser en gran parte debido a que la delineación de los complejos «por colores» proporcionó una estructura para describir y comprender el ecosistema subgingival. En la figura 9 se presenta la síntesis original de los análisis de ordenación por grupos y comunidades. Tal como se verá más adelante, los complejos específicos están relacionados con su hábitat en términos de salud/enfermedad, las características clínicas locales y los antecedentes sistémicos del anfitrión. Las relaciones entre las especies descritas por Socransky y cols. (156) se equipararon a los hallazgos de los estudios de coagrega-

147

Socransky y Haffajee

N0 de Hill (Número de especies)

N1 de Hill (Número de especies abundantes) ns

P < 0,05 24

16

18

12

12

8

6

4

0

0

N2 de Hill (Número efectivo de especies muy abundantes) 12

P < 0,05

Índice de uniformidad (E5) 1,00

9

0,75

6

0,50

3

0,25

0

0,00 Periodoncio sano

P < 0,001

Periodontitis

Fig. 8. Gráfico de barras de cuatro índices de diversidad utilizados para comparar las muestras subgingivales de 184 individuos con periodoncio sano con los 592 individuos adultos con periodontitis crónica presentadas en la figura

7. Los índices de diversidad se calcularon (93) para cada zona, se obtuvo la media dentro de un individuo y luego la media interindividual en los dos grupos.

ción realizados in vitro (74, 75). Las especies que constituyen los complejos también parecen estar distribuidas en diferentes regiones de la bolsa periodontal o surco gingival según se determina por el análisis inmunocitoquímico in situ. La figura 10, basada en las publicaciones de Kigure y cols. (72) y Noiri y cols. (110-113), indica las regiones en el área subgingival que parecen estar enriquecidas por específicos complejos microbianos.

en damero para comparar la composición de la microbiota obtenida de 11 zonas, en el mismo individuo: saliva, placa supragingival, placa subgingival y ocho superficies de tejido blando diferentes. Las muestras difirieron notablemente en cuanto a las proporciones de los 40 taxones de prueba examinados. Por ejemplo, se observaron proporciones mucho más altas de especies Actinomyces en las muestras procedentes de las superficies dentarias; se apreciaron altas proporciones de P. melaninogenica en las muestras de la saliva y de las superficies dorsal y lateral de la lengua, y altas proporciones de Streptococcus mitis y S. oralis en las muestras de las restantes superficies de tejido blando (fig. 11). El análisis por grupos de las muestras (fig. 12) reveló que las muestras obtenidas de las superficies dorsal y lateral de la lengua y las muestras de la saliva eran similares entre sí; de ese modo, se confirmó la previa noción de que la fuente de la mayoría de las células bacterianas en la saliva era la superficie de la lengua. Las microbiotas de las otras superficies de tejido blando –la parte ventral de la lengua, el suelo de la boca, el paladar duro, las mejilla, el vestíbulo labial y la inserción gingival– formaron un segundo grupo. Los dos grupos formados por las muestras de tejido blando y saliva fueron más similares entre

El segundo componente: influencia de la superficie en la composición de las biopelículas intrabucales Comparación de la composición microbiana entre las biopelículas que se forman sobre las piezas dentarias y sobre los tejidos blandos Uno de los determinantes clave de la composición de la biopelícula bacteriana es la naturaleza de la superficie sobre la cual se desarrolla esta biopelícula. En ningún lugar puede demostrarse esto con mayor facilidad que en la cavidad bucal, examinando la composición de las biopelículas que se desarrollan sobre las superficies de los dientes y de los diversos tejidos blandos de dicha cavidad. Mager y cols. (98) utilizaron hibridación ADN-ADN

148

Ecología microbial periodontal

Especies de Actinomyces V. parvula A. odontolyticus S. mitis S. oralis S. sanguis

C. rectus C. gracilis P. intermedia P. nigrescens Streptococcus sp. P. micros S. gordonii F. nuc. vincentii S. intermedius S. constellatus F. nuc. nucleatum E. nodatum F. nuc. polymorphum F. periodonticum E. corrodens C. gingivalis C. sputigena C. ochracea C. concisus A. actino. a

P. gingivalis T. forsythia T. denticola

C. showae A. actino. b

S. noxia

Fig. 9. Representación en forma de diagrama de las relaciones entre las especies dentro de los complejos micro-

bianos y entre los complejos. Actualizado de Socransky y cols. (156); B. forsythus fue cambiado por T. forsythia.

sí que las muestras tomadas de la placa supragingival y subgingival, que constituyeron un tercer grupo. Los descubrimientos de este estudio subrayan la importancia de la naturaleza de la superficie que es colonizada sobre la composición de biopelícula subsecuente. En este estudio, cada individuo actuaba como su propio control, descartando posibles diferencias de antecedentes del anfitrión. El «caudal de fluido» de la saliva que bañaba las superficies era esencialmente idéntico para todas las localizaciones, excepto para las muestras subgingivales. A pesar de estos factores del entorno idénticos, las biopelículas difirieron notablemente a causa de las singulares diferencias en las superficies que se colonizaban. En ningún otro emplazamiento fue esto tan evidente como para el dorso de la lengua frente el paladar duro. Estas dos superficies de tejido blando entran en contacto cientos de veces cada día y, aún así, los microorganismos que colonizan estas superficies eran radicalmente diferentes en términos de proporciones tanto de abundancia como de especies.

todo directo de valorar el posible efecto de los cambios en las superficies de tejido duro intrabucales sobre la composición de las biopelículas que recubren el tejido duro y el blando. La microbiota del individuo desdentado no es del todo comprendida, ya que se han realizado relativamente pocos estudios de la microbiota que coloniza las prótesis dentales o de las membranas mucosas o la saliva en individuos desdentados. En uno de los extremos de edad, los estudios de la cavidad bucal desdentada de los lactantes antes de la erupción dentaria sugieren que pueden detectarse especies anaerobias en ausencia de piezas dentarias. P. melaninogenica fue la especie anaerobia aislada con mayor frecuencia: fue hallada en el 70 % de los lactantes (77). Otros anaerobios comunes fueron Fusobacterium nucleatum, especies de Veillonella y Prevotella no pigmentada. La fuente de anaerobios pareció ser la madre, ya que había una correlación entre la concentración salivar materna y la colonización por P. melaninogenica del lactante (78). Al otro extremo del espectro de edad, se estudió la microbiota de 51 individuos desdentados (media de 74 años de edad) con prótesis totales (76). Las muestras se recogieron de la superficie de acoplamiento de la dentadura, así como del paladar, mucosa bucal, dorso de la lengua y saliva. Se encontraron «Bacteroides pigmentados de negro» en el 96 % de los individuos, y hongos en el 49 % de los participantes. De las muestras de saliva, en el 84 % se hallaron mutantes de es-

Comparación de la composición microbiana entre las biopelículas que recubren las piezas dentarias y las prótesis dentales La sustitución de todas las piezas dentarias naturales por dentaduras postizas completas proporciona un mé-

149

roj o Ep ite lio

Co mp lejo

Co mp lej on ara nja

PARED DE LA BOLSA

SUPERFICIE RADICULAR

A Am ctin Ve rd ar os e ill o M or ad o

Socransky y Haffajee

Fig. 10. Sección histológica de placa bacteriana subgingival humana teñida con toluidina azul–azul de metileno. La superficie del diente está a la izquierda, y el revestimiento epitelial de la bolsa periodontal, a la derecha. La placa bacteriana adherida a la superficie dentaria se aprecia hacia la parte superior derecha del corte, en tanto que puede ob-

servarse una segunda zona de microorganismos revistiendo la pared de la bolsa periodontal. (Cortesía del Dr. Max Listgarten.) La localización sospechada de especies en los diferentes complejos ha sido indicada en la sección, sobre la base de los datos de Kigure y cols. (72) y Noiri y cols. (110-113).

treptococos y en el 92 %, lactobacilos. Los datos en la bibliografía sugieren que ciertas especies, como Streptococcus mutans, requieren superficies duras para mantener la colonización (18, 43, 91, 169), aunque pueden detectarse, en bajas concentraciones, en los tejidos blandos de individuos desdentados. Los estudios han sugerido que S. mutans prácticamente desaparece de la cavidad bucal cuando todos los dientes son extraídos y reaparece si las superficies duras se proporcionan en la forma de prótesis dentales completas (18, 43, 91, 169). Otros estudios han sugerido que A. actinomycetemcomitans y P. gingivalis desaparecen de la cavidad bucal tras la extracción de todas las piezas dentarias y no reaparecen incluso cuando las superficies duras se sustituyen por prótesis completas (26). S. mutans, así como los lactobacilos, pueden encontrarse en las bocas de personas desdentadas que llevan dentaduras postizas, lo que indica que las dentaduras proporcionan una superficie para la colonización (18, 43, 169). Theilade y cols. (168, 169) examinaron la microbiota cultivable predominante en las prótesis dentales en pacientes con membranas mucosas sanas o con estomatitis inducida por la prótesis. Descubrieron que la microbiota en las dos situaciones estaba

dominada por microorganismos grampositivos, principalmente de los géneros Streptococcus,Actinomyces y Lactobacillus. Las especies de Veillonella constituyeron alrededor del 10 % de la microbiota, mientras que los bacilos gramnegativos constituyeron menos del 1 %. Los datos de los estudios citados son interesantes, pues sugieren que la existencia de piezas dentarias puede ser esencial para la colonización de especies como A. actinomycetemcomitans y P. gingivalis. Además, las superficies duras parecen ser primordiales para la colonización de S. mutans. Los datos de Theilade y cols. (168) indican que el surco gingival, así como el líquido que pasa por él, pueden ser imprescindibles para la colonización de la mayoría de las especies de bacilos gramnegativos, incluidas las especies más habituales, como F. nucleatum, P. intermedia y P. nigrescens. Por consiguiente, los hallazgos en la bibliografía sugieren la necesidad de superficies duras para la colonización de algunas especies y el líquido crevicular gingival del surco gingival o bolsas periodontales para la colonización de otras. Esta noción nos impulsó a comparar la microbiota de las dentaduras postizas de aquellos individuos totalmente desdentados y que habían es-

150

Ecología microbial periodontal

Recuento de la sonda de ADN en %

Supra 0

9

18 0

9

Dorso de la lengua

Saliva

Sub 18 0

9

18 0

9

Laterales de Parte ventral la lengua de la lengua

18 0

9

18 0

9

18

0

Suelo de la boca

Bucal

9

9

18 0

18 0

Paladar duro

Vestíbulo labial

9

9

18 0

Inserción gingival

18 0

9

18

A. naeslundii 2 A. naeslundii 1 V. parvula N. mucosa A. israelii A. gerencseriae L. buccalis F. nucleatum ss nucleatum E. corrodens F. nucleatum ss vincentii S. sanguis F. nucleatum ss polymorphum A. odontolyticus E. nodatum F. periodonticum C. gracilis S. mitis S. oralis C. gingivalis P. intermedia C. sputigena E. saburreum G. morbillorum P. gingivalis S. gordonii P. micros C. ochracea S. noxia P. nigrescens P. melaninogenica C. showae S. anginosus T. forsythia C. rectus P. acnes S. constellatus T. socranskii T. denticola S. intermidus A. actinomycetemcomitans

Fig. 11. Porcentaje medio del recuento de la sonda de ADN (± ESM) para las muestras procedentes de 11 zonas en 41 individuos con el periodoncio sano y 39 con periodontitis. Las especies están ordenadas según su proporción media de placa subgingival. La significación estadística de las diferencias entre la localización de las muestras se determinó utilizando la prueba de Kruskal-Wallis, y se la ajustó para

comparaciones múltiples (157). Todas las especies fueron significativamente diferentes entre los grupos, con un valor p < 0,001, con la excepción de Streptococcus constellatus y Gemella morbillorum. Las barras de colores representan las especies que mostraron diferencias especialmente acusadas entre las zonas de muestra. Actualizado de Mager y cols. (98), con la adición de 36 individuos de estudio.

tado llevando prótesis dentales durante como mínimo 1 año con la microbiota presente en las muestras de placa supragingival de individuos con periodoncio sano o que sufrían periodontitis crónica. Las muestras de placa supragingival fueron recogidas del aspecto mesial de cada pieza dentaria (o pieza de la prótesis) en 28 participantes con periodoncio sano, 8 con periodontitis y 18 totalmente desdentados portadores de prótesis completas, y se analizaron individualmente para evaluar el contenido de 41 especies bacterianas (el estándar de 40 especies + S. mutans) utilizando hibridación de ADN-ADN en damero. Se obtuvo la media de los recuentos en cada individuo por separado y, luego, entre individuos en los 3 grupos clínicos. Los recuentos de sonda de ADN totales medios (× 105, ± error estándar de la media, ESM) fueron 45 ± 7, 66 ± 13 y 52 ± 11 en los individuos sanos, con periodontitis y desdentados, respectivamente. La media de los perfiles microbianos difirió de forma bastante notable entre los grupos clínicos (fig. 13). Es de destacar que se hallaron bajas concentraciones de Capnocytophaga ochracea,Capnocytophaga sputigena,Campylobacter rectus, Campylobacter showae, T. forsythia, Neisseria mucosa y P. melaninogenica en las muestras de los participantes con dentaduras postizas. Estos datos, aunque limitados

al número de individuos estudiados hasta la fecha, reafirman el concepto de que la naturaleza de la superficie de tejido duro impacta en la composición de las biopelículas que se forman sobre las superficies de tejido duro. Asimismo, se examinaron las muestras de tejido blando y saliva en el mismo grupo de individuos mediante hibridación ADN-ADN en damero (fig. 14). En general, los perfiles microbianos medios en los distintos lugares de muestreo fueron más similares entre los individuos sanos y con periodontitis que en[entre/con respecto a] los individuos desdentados. Las proporciones de subespecies de F. nucleatum, Eikenella corrodens y V. parvula fueron significativamente bajas para la mayor parte de los lugares de muestreo en los individuos desdentados. En cambio, las proporciones de S. mitis y Streptococcus gordonii fueron significativamente altas en todas las zonas de tejido blando, excepto en el dorso y los laterales de la lengua en los individuos desdentados. Se detectó Fusobacterium periodonticum de forma constante en proporciones significativamente más altas en las superficies de tejido blando y en la saliva de los pacientes sin dientes. Además, los recuentos totales de la sonda de ADN fueron más elevados en los tejidos blandos de estos individuos. Estos datos sugieren que la microbiota del te-

151

Socransky y Haffajee

60

% similitud (coeficiente de semejanza mínima) 70 80

90 Subgingival Supragingival

Grupo A

Dorso de la lengua Saliva

Grupo B

Laterales de la lengua Paladar duro Parte ventral de la lengua Bucal Suelo de la boca

Grupo C

Inserción gingival Vestíbulo labial Fig. 12. Dendrograma de un análisis por grupos de las proporciones de especies medias de las 11 zonas descritas en la figura 11. Se empleó un coeficiente de semejanza mínima

y una media de ordenación de enlace no equilibrada. Se formaron tres grupos, considerando una semejanza > 80 %. El Grupo B fue más semejante al Grupo C que el Grupo A.

jido blando bucal de los individuos desdentados también es muy diferente de la observada en los individuos sanos o con periodontitis e indican que la naturaleza de la superficie del tejido duro en la cavidad bucal no sólo impacta sobre la naturaleza de las especies que colonizan sobre estas superficies duras, sino también sobre las que colonizan en las superficies del tejido blando. Una advertencia para la interpretación de los hallazgos encontrados en esta sección es que los diferentes métodos utilizados por los individuos dentados y desdentados para cepillar sus «dientes» también pueden influir en la microbiota colonizadora.

quietantes. Por ejemplo, por término medio, los recuentos viables totales de bacterias en la saliva son de unos 108 por ml (13, 66, 139). La cantidad total diaria de saliva secretada ha sido diversamente estimada: 500 ml (178, 179), 1.000 ml (138) o 1.500 ml (32, 45). Por consiguiente, teóricamente, se tragan aproximadamente 1 × 1011 bacterias cada día. Esto se traduce en alrededor de 1 gramo de peso en mojado de células bacterianas. ¿De dónde proceden estas bacterias? Se ha estimado que la masa total media de bacterias sobre los dientes de un individuo sano es aproximadamente de 16 mg, mientras que el valor medio para los individuos con periodontitis fue de unos 83 mg (149). Se desconoce la masa y el número de microorganismos que colonizan los tejidos blandos. Collins y Dawes (23) midieron el área de superficie de la cavidad bucal y encontraron que las piezas dentarias constituían aproximadamente el 20 % de la superficie disponible para la colonización microbiana. Si los microorganismos colonizan con la misma densidad sobre los tejidos blandos que sobre los dientes, entonces puede estimarse que la masa de microorganismos sobre los tejidos blandos es cuatro veces superior a la masa de bacterias sobre los tejidos duros, quizás, hasta un total de 400 mg. Por lo tanto, se podría estimar que aproximadamente 500 mg de bacterias pueden colonizar la cavidad bucal. Incluso si la masa total fuera 1 gramo de bacterias, ello sugeriría que la entera masa de microorganismos, por término medio, se duplicaría cada día. Los tiempos de las generaciones tendrían que ser más cortos si masas inferiores de bacterias colonizaran la cavidad bucal o si únicamente un limitado segmento de la microbiota fuera capaz de multiplicarse. Una posible explicación para las

El tercer componente: influencia del «caudal de fluido» sobre la composición de las biopelículas intrabucales La crítica función de la saliva El «caudal de fluido» es crítico para la supervivencia de los microorganismos en la biopelícula. Este líquido proporciona nutrientes, elimina los productos de desecho y actúa como vehículo para el transporte de las células bacterianas de un lugar a otro en el interior de la cavidad bucal y, probablemente, facilita la transferencia de persona a persona. El principal fluido en la cavidad bucal es el constituido por la saliva, que es esencial para la supervivencia de casi todas las biopelículas bucodentales, con la excepción de las biopelículas en las áreas subgingivales o áreas dentro de lesiones patológicas tales como las infecciones del canal radicular o los abscesos bucales. La revisión de la bibliografía existente sugiere cierto número de aparentes incongruencias in-

152

Ecología microbial periodontal

Recuentos × 105 0,0

2,3

A. gerencseriae A. israelii A. naeslundii 1 A. naeslundii 2 A. odontolyticus V. parvula S. gordonii S. intermedius S. mitis S. oralis S. sanguis A. actinomycetemcomitans C. gingivalis C. ochracea C. sputigena E. corrodens C. gracilis C. rectus S. showae E. nodatum F. nucleatum ss nucleatum F. nucleatum ss polymorphum F. nucleatum ss vincentii F. periodonticum P. micros P. intermedia P. nigrescens S. constellatus T. forsythia P. gingivalis T. denticola E. saburreum G. morbillorum L. buccalis N. mucosa P. acnes P. melaninogenica S. anginosus S. mutans S. noxia T. socranskii

4,6

6,9

9,2 Actinos Morado Amarillo

Verde

Desdentados Periodoncio sano

Naranja

Periodontitis

Rojo

Otros

Fig. 13. Perfiles de los recuentos medios de 41 taxones en muestras de placa supragingival de 28 individuos con un periodoncio sano, 8 con periodontitis crónica y 18 completamente desdentados. Las muestras de placa se recogieron del aspecto mesial de cada pieza dentaria natural o protésica, y fueron analizadas por separado para evaluar el contenido de 41 especies. Se obtuvo la media de los datos

de cada especie en un individuo y, posteriormente, la media interindividual en los tres grupos clínicos por separado. Se buscó la significación estadística de las diferencias entre los grupos utilizando la prueba de Kruskal-Wallis, y se la ajustó para comparaciones múltiples (157); *p < 0,05; **p < 0,01; ***p < 0,001. Las especies fueron ordenadas según los complejos descritos por Socransky y cols. (156).

grandes cantidades de bacterias en la saliva es que ésta favorezca la reproducción bacteriana mientras las bacterias estén en la saliva (14, 28-30, 174). Ello es posible, pero el alto ritmo de recambio de la saliva en la cavidad bucal lo hace improbable. Se ha estimado que el volumen de saliva dentro de la cavidad bucal habitualmente oscila entre 0,77 y 1,07 ml (81). Si la velocidad del flujo fuera, por término medio, de 1 ml por minuto, entonces el recambio de la saliva sería muy corto y la probabilidad de una multiplicación bacteriana en la saliva que explicara la cantidad de bacterias observadas sería bastante escasa. Estas observaciones preparan el escenario para un conjunto de interesantes interrogantes. Si la velocidad del

flujo de saliva estuviera notablemente disminuida, ¿qué es lo que pasaría con los recuentos de bacterias en la saliva, con las microbiotas que colonizan los tejidos blandos y con las que colonizan las superficies duras? Por un lado, la saliva puede eliminar o limitar la cantidad de bacterias sobre los tejidos duros y blandos y, quizás, afecte a la composición microbiana. Por el otro lado, la saliva puede proporcionar nutrientes para las especies que colonizan las superficies y proporcionar un medio de transporte de una superficie a otra, aumentando la carga bacteriana. Así pues, una disminución de saliva podría alterar la composición microbiana de una forma tanto beneficiosa como perjudicial. Los estudios sobre la xerostomía,

153

Socransky y Haffajee Dorso de la lengua

Saliva Recuento de la sonda 0 de ADN en %

10

20

0

10

20

Laterales de la lengua

Parte ventral de la lengua

0

0

10

20

10

20

Suelo de la boca 0

10

Paladar duro

Bucal 20 0

10

20

0

10

Vestíbulo labial 20

0

10

Inserción gingival 20

0

10

20

A. gerencseriae A. israelii A. naeslundii 1 A. naeslundii 2 A. odontolyticus V. parvula S. gordonii S. intermedius S. mitis S. oralis S. sanguis A. actinomycetemcomitans C. gingivalis C. ochracea C. sputigena E corrodens C. gracilis C. rectus C. showae E. nodatum F. nucleatum ss nucleatum F. nucleatum ss polymorphum F. nucleatum ss vincentii F. periodonticum P. micros P. intermedia P. nigrescens S. constellatus T. forsythia P. gingalis T. denticola E. saburreum G. morbillorum L. buccalis N. mucosa P. acnes P. melaninogenica S. anginosus S. mutans S. noxia T. socranskii

Periodoncio sano

Periodontitis

Desdentados

Fig. 14. Perfiles del porcentaje medio del recuento de la sonda de ADN de 41 taxones en muestras de 8 superficies de tejido blando y saliva obtenidas de 28 individuos con un periodoncio sano, 8 con periodontitis crónica y 18 completamente desdentados. Las muestras de saliva se recogieron por expectoración, y las muestras de las superficies indicadas de tejido blando se obtuvieron utilizando un ce-

pillo bucal. Las muestras fueron analizadas por separado para evaluar el contenido de 41 especies. Se buscó la significación estadística de las diferencias entre los grupos utilizando la prueba de Kruskal-Wallis, y se la ajustó para comparaciones múltiples (157); *p < 0,05; **p < 0,01; ***p < 0,001. Las especies fueron ordenadas según los complejos descritos por Socransky y cols. (156).

una enfermedad clínica frecuente que afecta a una gran proporción de la población adulta, particularmente a los ancianos, podrían ayudar a contestar algunas de estas preguntas. La xerostomía se produce a consecuencia de ciertas medicaciones, radiaciones o quimioterapia o como parte de un síndrome autoinmunitario llamado síndrome de Sjögren. Esta última enfermedad afecta, entre otras cosas, a la producción de saliva, disminuyendo la velocidad de flujo no estimulado medio hasta alcanzar valores muy inferiores a 0,1 ml por minuto (177). Esta enfermedad proporciona un excelente modelo para formular las preguntas críticas relacionadas con la biopelícula: ¿es diferente la composición de la microbiota en los individuos con el síndrome de Sjögren de la observada en controles emparejados por edad? ¿Será diferente el redesarrollo de las biopelículas del tejido blando en aquellos individuos cuya producción de saliva está considerablemente disminuida? En los estudios que se están llevando a cabo en asociación con el Dr. Athena Papas

en Tufts School of Dental Medicine se están abordando estas cuestiones. El objetivo de la primera fase de la investigación fue comparar la microbiota supragingival y subgingival de los individuos del grupo Sjögren con la de aquellos individuos con periodoncio sano y con periodontitis. Se recogieron, por separado, muestras de placa supragingival y subgingival del aspecto mesial de cada pieza dentaria al comienzo del estudio en 24 individuos con el síndrome de Sjögren, 30 con el periodoncio sano y 53 con periodontitis, y se analizaron por separado para evaluar el contenido de 40 especies bacterianas utilizando la técnica de hibridación ADN-ADN en damero. Los recuentos totales medios de sonda de ADN (× 105, ± ESM) de las muestras de placa supragingival de los grupos con síndrome de Sjögren, sanos y con periodontitis fueron 13 ± 3, 44 ± 7 y 43 ± 4, respectivamente (p < 0,001). Esto sugiere que la saliva puede favorecer el crecimiento de especies bacterianas en las biopelículas supragingivales o que los individuos con Sjögren eran más meti-

154

Ecología microbial periodontal

culosos con su higiene bucal en casa que los individuos con un flujo salivar normal. En las muestras de placa subgingival los recuentos medios fueron de 11 ± 1, 15 ± 2 y 25 ± 2, respectivamente (p < 0,001). La significativa diferencia entre los grupos en las muestras subgingivales se debió a recuentos medios más elevados en los individuos con periodontitis que en los otros dos grupos. Esto sugiere que el dominio subgingival estaba menos afectado en los individuos con Sjögren, posiblemente debido al líquido crevicular gingival, que proporciona mayor volumen de líquido local que el aportado por la saliva. En las muestras supragingivales, los recuentos medios de 30 especies (fig. 15) y las proporciones de 10 especies difirieron significativamente entre los grupos tras ajustarlos para comparaciones múltiples. En las muestras subgingivales, los recuentos medios de 19 especies (fig. 16) y las proporciones de 16 especies difirieron de forma significativa entre los grupos. Las especies con los recuentos medios más altos tanto en las muestras supragingivales como subgingivales obtenidas de individuos con el síndrome de Sjögren fueron V. parvula y N. mucosa. Aunque los recuentos medios supragingivales de V. parvula no se diferenciaron de forma significativa entre los tres grupos clínicos (fig. 15), las proporciones medias de estas especie sí lo hicieron. El porcentaje medio (± ESM) en el grupo de Sjögren, sano y de periodontitis fue de 17 ± 2, 9 ± 1 y 10 ± 1 (p < 0,05), respectivamente. La especie N. mucosa también exhibió proporciones significativamente diferentes: 14 ± 2, 11 ± 2 y 4 ± 1 (p < 0,001), respectivamente. La microbiota subgingival de los individuos con Sjögren mostró recuentos bajos de la mayoría de las especies, en comparación con la de los individuos con periodontitis y la de los sanos. T. Forsythia, P. gingivalis, Treponema denticola y Treponema socranskii estaban bastante más elevados en los individuos con periodontitis que en los individuos con Sjögren o sanos. Estos datos indican que existían muchas diferencias significativas en la composición microbiana supragingival y subgingival de los individuos con periodoncio sano, con periodontitis crónica y con el síndrome de Sjögren. No obstante, las diferencias en los perfiles microbianos medios entre los tres grupos clínicos para la placa subgingival no fueron los mismos que los observados para la placa supragingival. Se comparó la microbiota de los tejidos blandos bucales y de la saliva de individuos con el síndrome de Sjögren con la microbiota de individuos con un flujo salival normal. Al comienzo del estudio se obtuvieron muestras de biopelícula del tejido blando de 24 individuos con Sjögren y de 11 individuos que actuaron como controles. Se recogieron, con un cepillo bucal, muestras de siete zonas: superficie dorsal, lateral y ventral de la lengua, suelo de la boca, bucal, paladar duro, vestíbulo/labios e inserción gingival. Estas muestras, así como una muestra de saliva no estimulada, fueron analizadas para evaluar el contenido de 41 especies, mediante hibridación de ADNADN en damero. Se obtuvieron los recuentos y las proporciones de recuentos de sonda de ADN de cada espe-

cie para cada zona muestreada, y se obtuvo la media de todos lo individuos en los en los dos grupos clínicos. Se obtuvieron recuentos totales medios de sonda de ADN significativamente inferiores (× 105, ± ESM) en los individuos con el síndrome de Sjögren con respecto a los controles (fig. 17) en las muestras de tres zonas: superficie dorsal de la lengua (47 ± 10 frente a 98 ± 22), bucal (6 ± 1 frente a 16 ± 4) y paladar duro (8 ± 2 frente a 33 ± 15). Para estas zonas, las especies que estaban en cantidades significativamente elevadas en múltiples zonas de muestreo en los individuos de control fueron: S. oralis, E. corrodens, N. mucosa, Propionibacterium acnes y P. melaninogenica (fig. 18). Utilizando el análisis por grupos (fig. 19) los perfiles microbianos medios para los individuos con Sjögren y de control fueron agrupados por separado. Además, en cada grupo clínico se formaron dos grupos que consistían habitualmente en muestras tomadas de la saliva y del dorso de la lengua, frente a las demás superficies. Estos datos indican que las especies microbianas sobre el tejido blando y en la saliva de los individuos con el síndrome de Sjögren difirieron en cantidad y proporciones de las especies detectadas en los individuos de control, y permiten suponer que la disminución del volumen de saliva en los individuos con el síndrome de Sjögren puede haber afectado la cantidad y la naturaleza de las especies expuestas a este fluido. La crítica función del líquido crevicular gingival El principal caudal de fluido que afecta a la mayoría de las superficies expuestas de la cavidad bucal es la saliva. Un segundo caudal de líquido importante desde el punto de vista local y, posiblemente, general, es el líquido crevicular gingival, que emana del surco o la bolsa periodontal en los individuos dentados. Algunos estudios sugieren que este líquido puede ser clave para la colonización sostenida de determinados taxones (26). También se ha sugerido que el estado inflamatorio del surco gingival o bolsa periodontal es importante para el ritmo y, quizás, la naturaleza, de la colonización microbiana en el margen gingival o debajo de éste (54, 67, 129, 131, 133, 146). Las zonas que exhiben gingivitis natural (131) o inducida de forma experimental (67, 129, 133) muestran una reacumulación de placa bacteriana mucho más rápida que las zonas con periodoncio sano. La explicación para esto ha sido, al menos en parte, un mayor caudal de líquido crevicular gingival. El flujo del líquido crevicular gingival está relacionado con medidas sustitutas como el índice gingival u otras mediciones de inflamación gingival (115, 163, 171). Ya se ha señalado que la composición de las biopelículas presentes sobre los dientes naturales es diferente de la observada en las muestras procedentes de prótesis dentales. Algunas de las diferencias pueden haber sido debidas a la naturaleza de la superficie presente para la colonización inicial. Otras, sin embargo, pueden haber sido debidas a la disponibilidad de líquido crevicular gingival en los individuos dentados, pero no en los desdentados.

155

Socransky y Haffajee

SUPRAGINGIVAL Recuentos × 105 0,0

1,3

A. gerencseriae*** A. israelii*** A. naeslundii 1*** A. naeslundii 2*** A. odontolyticus*** V. parvula S. gordonii** S. intermedius S. mitis*** S. oralis*** S. sanguis*** A. actinomycetemcomitans*** C. gingivalis*** C. ochracea*** C. sputigena*** E. corrodens*** C. gracilis C. rectus*** S. showae*** E. nodatum F. nucleatum ss nucleatum*** F. nucleatum ss polymorphum F. nucleatum ss vincentii*** F. periodonticum*** P. micros P. intermedia*** P. nigrescens*** S. constellatus* T. forsythia*** P. gingivalis*** T. denticola** E. saburreum** G. morbillorum** L. buccalis N. mucosa* P. acnes*** P. melaninogenica S. anginosus** S. noxia T. socranskii***

2,5

3,8

5,1 Actinos Morado Amarillo

Periodontitis Salud Síndrome de Sjögren

Verde

Naranja

Rojo

Otros

Fig. 15. Perfiles de los recuentos medios de 40 taxones en muestras de placa supragingival de 28 individuos sanos, 53 con periodontitis crónica y 24 con el síndrome de Sjögren. Las muestras de placa se tomaron del aspecto mesial de cada pieza dentaria, y fueron analizadas por separado para evaluar el contenido de 40 especies. Se sacaron las medias de los datos de cada especie en cada individuo y,

posteriormente, la media interindividual en los tres grupos clínicos por separado. Se buscó la significación estadística de las diferencias entre los grupos utilizando la prueba de Kruskal-Wallis, y se la ajustó para comparaciones múltiples (157); *p < 0,05; **p < 0,01; ***p < 0,001. Las especies fueron ordenadas según los complejos descritos por Socransky y cols. (156).

Se ha sugerido que A. actinomycetemcomitans y P. gingivalis desaparecen de la cavidad bucal tras la extracción de todas las piezas dentarias y no vuelven a aparecer incluso aunque se utilicen prótesis totales (26). ¿Es eso cierto? ¿O esos hallazgos se produjeron debido a la baja sensibilidad de las técnicas de cultivo empleadas? La resolución de estos interrogantes permitirá derivar importantes conclusiones, porque ya hace algún tiempo que ha sido reconocido que A. actinomycetemcomitans es un colonizador habitual de los tejidos blandos y de la placa supragingival (39, 44, 107-109, 160). Sin embargo, si la extracción de los dientes naturales conduce a la erradica-

ción de esta especie, así como de P. gingivalis, entonces ello implica fuertemente al entorno del líquido crevicular gingival o de la bolsa periodontal como esencial para mantener la colonización de este consenso de agentes patógenos periodontales. En los estudios arriba descritos llevados a cabo en individuos desdentados se detectaron tanto P. gingivalis como A. actinomycetemcomitans, así como T. forsythia, sobre las prótesis dentales y los tejidos blandos en algunos individuos, pero no en todos. Dado que esto no concordaba con la bibliografía existente, examinamos la composición de muestras microbianas divididas del dorso de la lengua y de la prótesis dental de

156

Ecología microbial periodontal

5

Recuentos × 10 0,0

SUBGINGIVAL 0,6 1,1

A. gerencseriae*** A. israelii*** A. naeslundii 1*** A. naeslundii 2*** A. odontolyticus*** V. parvula S. gordonii S. intermedius S. mitis S. oralis S. sanguis A. actinomycetemcomitans* C. gingivalis C. ochracea C. sputigena E. corrodens C. gracilis C. rectus*** S. showae E. nodatum* F. nucleatum ss nucleatum*** F. nucleatum ss polymorphum F. nucleatum ss vincentii*** F. periodonticum*** P. micros** P. intermedia* P. nigrescens*** S. constellatus T. forsythia*** P. gingivalis*** T. denticola*** E. saburreum G. morbillorum L. buccalis N. mucosa P. acnes P. melaninogenica S. anginosus S. noxia*** T. socranskii***

1,7

2,3 Actinos Morado Amarillo

Periodontitis Sano Síndrome de Sjögren

Verde

Naranja

Rojo

Otros

Fig. 16. Perfiles de los recuentos medios de 40 taxones en muestras de placa subgingival de 28 individuos sanos, 53 con perio-

dontitis crónica y 24 con el síndrome de Sjögren. El método y el análisis estadístico corresponden a los indicados en la figura 15.

10 individuos completamente desdentados utilizando hibridación de ADN-ADN en damero, técnicas de cultivo convencionales y PCR. Mediante hibridación aplicada a las muestras de las prótesis, se detectó P. gingivalis en 9 muestras y T. forsythia en 8 muestras. Sin embargo, las especies no fueron detectadas en el cultivo puro sobre un medio enriquecido. La técnica de PCR con cebadores dirigidos a los genes ARNr 16S (5) sí detectó las especies en porciones de las mismas muestras. Estos hallazgos permiten deducir que la técnica de cultivo es menos sensible a la detección de bajos números de estas especies en las muestras de biopelícula que los métodos moleculares. Los datos indican que pueden detectarse P. gingivalis, A. actinomycetemcomitans y T. forsythia en los individuos desdentados transcurrido un año, o más, después de la extracción de todos los dientes.

Comparación de la composición de la biopelícula supragingival y subgingival Se han mencionado ya los tres componentes que constituyen una biopelícula: la superficie que se coloniza, la microbiota colonizadora y el fluido circulante. En las biopelículas supragingivales y subgingivales estos componentes son diferentes y, por lo tanto, influyen sobre la composición microbiana de las muestras de biopelícula de ambas localizaciones. La figura 20 refleja una comparación entre los recuentos medios de especies en las biopelículas supragingivales y los recuentos en las biopelículas subgingivales. La figura 21 presenta la comparación entre las proporciones medias de especies en ambos tipos de película. Dado que el estado de enfermedad periodontal impacta de forma tan acusada en la composi-

157

Socransky y Haffajee

125,2

P < 0,05

Recuentos × 105

93,9

Controles (n = 10) Síndrome de Sjögren’s (n = 24)

62,6 P < 0,07

P < 0,05 31,3 P < 0,05

0,0

Saliva

Dorso de la lengua

Laterales de la lengua

Parte ventral de la lengua

Suelo de la boca

Bucal

Paladar duro

Vestíbulo labial

Inserción gingival

Fig. 17. Gráfico de barras de los recuentos medios de las sondas de ADN en 24 individuos con el síndrome de Sjögren y 10 controles emparejados. Se tomaron muestras en la saliva y en 8 zonas de tejido blando intrabucal. Las muestras de saliva y las muestras microbianas recogidas de la superficie de los tejidos blandos se analizaron de forma individual para evaluar el contenido de 40 especies bacte-

rianas. Se calcularon los recuentos totales de las sondas de ADN totales en cada individuo para cada zona de muestreo y, luego, se obtuvo la media interindividual en los dos grupos para cada zona de muestreo por separado. La significación estadística de las diferencias en los recuentos totales entre los individuos de Sjögren y controles se determinó empleando la prueba de Mann-Whitney.

ción de la biopelícula (como se analizará a continuación), los datos obtenidos de 50 voluntarios con periodoncio sano (paneles de la izquierda) y 89 con periodontitis (paneles de la derecha) se presentan por separado. En los individuos con periodoncio sano los recuentos medios de la mayoría de las especies son significativamente más altos en las biopelículas supragingivales que en las subgingivales (fig. 20, panel izquierdo). Esto no debería sorprender a nadie que haya tratado a individuos con periodoncio sano. La principal diferencia está dada por los recuentos mucho más altos de especies de Actinomyces y miembros de los complejos morado, amarillo, verde y otros. Las proporciones medias de especies en la placa supragingival y en la placa subgingival no presentaron grandes diferencias en este grupo de individuos con periodoncio sano (fig. 21, panel izquierdo). Las proporciones de Actinomyces y Streptococcus sanguis fueron algo mayores en las zonas supragingivales, mientras que las especies del complejo naranja se encontraban en proporciones algo mayores en las zonas subgingivales. Los recuentos medios de la placa supragingival y de la placa subgingival fueron mayores en los individuos con

periodontitis (fig. 20, panel derecho) que en aquellos con periodoncio sano. La comparación entre el panel izquierdo y el derecho de la figura 20 indica que había un marcado incremento en muchos taxones en las biopelículas subgingivales de los individuos con periodontitis, en particular, de especies de los complejos naranja y rojo. También se apreció un aumento en muchas de las especies de la placa supragingival de los individuos con periodontitis (fig. 20, panel derecho). Se observaron muchas más diferencias significativas entre las proporciones de especies bacterianas en las biopelículas supragingivales con respecto a las subgingivales en el grupo de individuos con periodontitis (fig. 21, panel derecho) que en el de los controles sanos. Se hallaron proporciones aumentadas de la especie Actinomyces y especies del complejo verde, juntamente con N. mucosa, en las biopelículas supragingivales, y proporciones significativamente más altas de miembros del complejo naranja y todas las especies del complejo rojo en las biopelículas subgingivales. Los recuentos generalmente más elevados de muchas especies en las muestras de biopelícula supragingival con respecto a la subgingival, particularmente en individuos

158

Ecología microbial periodontal

Saliva Recuentos × 105

0,0

2,7

Dorso de la lengua* 5,4 0,0

Laterales de la lengua

5,4 10,70 0,0

3,1

Parte ventral de la lengua

6,1 0,0

0,7 1,3 0,0

Suelo de la boca

Bucal*

0,9

1,2

1,8 0,0

A. gerencseriae A. israelii A. naeslundii 1 A. naeslundii 2 A. odontolyticus V. parvula S. gordonii S. intermedius S. mitis S. oralis S. sanguis A. actinomycetemcomitans C. gingivalis C. ochracea C. sputigena E corrodens C. gracilis C. rectus C. showae E. nodatum F. nucleatum ss nucleatum F. nucleatum ss polymorphum F. nucleatum ss vincentii F. periodonticum P. micros P. intermedia P. nigrescens S. constellatus T. forsythia P. gingalis T. denticola E. saburreum G. morbillorum L. buccalis N. mucosa P. acnes P. melaninogenica S. anginosus S. mutans S. noxia T. socranskii

Paladar duro* 2,5 0,0

1,7

Vestíbulo labial

3,5 0,0

1,1

Inserción gingival

2,3 0,0

3,6

7,1

Actinos Morado Amarillo

Verde

Naranja

Rojo

Otros

Controles

Sjögren

Fig. 18. Perfiles microbianos medios de la saliva y 8 superficies de tejido blando bucal en 24 individuos con el síndrome de Sjögren y 10 controles emparejados. Las muestras se recogieron y analizaron tal como se describe en la figura 17. La significación estadística de las diferencias en

los recuentos bacterianos entre los dos grupos se determinó para cada zona de muestreo utilizando la prueba de Mann-Whiney. Se observaron diferencias significativas entre los dos grupos en los perfiles microbianos del dorso de la lengua, la mucosa bucal y el paladar duro.

con periodoncio sano, probablemente reflejan, en gran parte, el espacio disponible para la colonización, es decir, una barrera física frente a la colonización. El surco gingival en las zonas sanas proporciona un escaso espacio para que habiten grandes cantidades de microorganismos. Y aunque la bolsa periodontal en los individuos enfermos proporciona un mayor espacio para la colonización microbiana, los recuentos en el área supragingival todavía son algo más altos que en la zona subgingival adyacente para la mayor parte de especies. Esto varió de un individuo a otro en el grupo de individuos con periodontitis. Algunos individuos mostraron recuentos mucho mayores en las muestras supragingivales que en las subgingivales, mientras que otros exhibieron recuentos mayores en las muestras subgingivales. Es posible que estos resultados hayan reflejado las prácticas individuales de higiene bucodental. Las diferencias entre la composición microbiana del ecosistema supragingival y la composición microbiana del ecosistema subgingival, tan fuertemente demostradas en los individuos con periodontitis, probablemente sean consecuencia de múltiples factores. La biopelícula supragingival presenta una sola superficie para la colonización, las piezas dentarias, mientras que la zona subgingival proporciona dos superficies, los dientes y el epitelio que recubre el surco gingival o bolsa periodontal. De he-

cho, la bolsa periodontal o surco gingival parece ser único en la cavidad bucal en cuanto a que parece haber dos biopelículas en un solo espacio anatómico. La anatomía de esta área permite el establecimiento de una tercera «zona» dentro de la bolsa, la zona de placa de «poca adherencia», con menos matriz intracelular (86). Esta zona se produce entre la biopelícula adherida al diente y la biopelícula adherida al epitelio en las bolsas periodontales más profundas. No está claro lo fuerte que estos microorganismos adhieren a una u otra biopelícula, pero su existencia es posible porque los microorganismos en esta área están rodeados de tejidos por todos los lados, excepto el orificio de la bolsa. Sin este confinamiento físico, las especies con una débil adherencia probablemente serían arrastradas fuera de las superficies colonizadas. Una segunda diferencia importante entre el hábitat supragingival y el subgingival es la naturaleza del fluido que los baña; para las biopelículas supragingivales este líquido es la saliva, y para las subgingivales, el líquido crevicular gingival. La composición del líquido crevicular gingival es diferente de la de la saliva, y la composición también es diferente en estado de salud y en una enfermedad periodontal. Estas diferencias en la composición pueden afectar notablemente a la naturaleza de la especie que coloniza esta área. Por ejemplo, el líquido crevicular gingival que emana de las zonas afectadas de enfermedad perio-

159

Socransky y Haffajee

% semejanza (coeficiente de semejanza mínima) 60 70 80 90 Bucal Parte ventral de la lengua Suelo de la boca

Controles

Inserción gingival Vestíbulo labial Inserción gingival Vestíbulo labial Suelo de la boca Parte ventral de la lengua

Sjögren

Paladar duro Bucal Laterales de la lengua Paladar duro Laterales de la lengua Dorso de la lengua

Controles

Saliva Dorso de la lengua Saliva

Sjögren

Fig. 19. Dendrograma de un análisis de grupo de las proporciones medias de especies en la saliva y en 8 superficies de tejido blando bucal en 24 individuos con el síndrome de Sjögren y 10 controles emparejados. Se empleó un coefi-

ciente de semejanza mínima y una media de ordenación de enlace no equilibrada. Se formaron dos grupos con los individuos con el síndrome de Sjögren y dos grupos con los controles.

dontal favorece mucho el desarrollo de algunas especies de espiroquetas (41).

tensamente in vivo las variaciones microbianas que se producen durante el desarrollo de la placa supragingival y subgingival, y ningún estudio publicado ha examinado los cambios en la composición de la biopelícula del tejido blando a largo plazo. Ritz (140) describió los cambios que sucedían en la placa que se formaba sobre las superficies labiales de los seis maxilares anteriores y los seis mandibulares anteriores. Utilizó un medio de cultivo selecto para enumerar siete «géneros» de microorganismos –estreptococos, Actinomyces, corinebacterias, Neisseria, fusobacterias, Veillonella y Nocardia– en dos muestras recogidas de cada uno de los seis participantes adultos en los días 1, 3, 5, 7 y 9. Hubo predominio de estreptococos en el día 1, los que constituyeron, como promedio, el 46 % de las colonias seleccionadas. Las proporciones medias de Neisseria (9 %) y Nocardia (6 %) también fueron elevadas en el día 1, pero fueron decreciendo en recuentos y proporciones con el tiempo (2 % y 0,1 %, respectivamente, a los 9 días). La proporción de Actinomyces fue inicialmente baja (0,2 %), pero aumentó hasta el 23 % de la microbiota a los 9 días. Ritz (140) pensó que había una sucesión microbiana en el desarrollo de la placa, y que las especies aerobias o facultativas reducían el entorno para el posterior crecimiento de especies anaerobias. El estudio fue

Desarrollo de las biopelículas intrabucales Desarrollo de la biopelícula: los primeros estudios Dado el crítico papel que desempeñan los microorganismos de las biopelículas en la etiología de las enfermedades odontológicas, es sorprendente que los cambios microbianos in vivo que se producen en el desarrollo de estas biopelículas no sean conocidos con gran detalle. Se han diseñado complicados escenarios de desarrollo de placa, basados en la observación a través del microscopio óptico o electrónico (86, 87, 89), modelos de adhesión y coagregación in vitro (35, 48-50, 74, 75, 100, 147, 150, 165, 166), y estudios in vitro de cultivos continuos (142, 164, 180). A partir de estos estudios y de otros revisados por Socransky y cols. (155), se han postulado los posibles pasos en el desarrollo de las biopelículas intrabucales, tal como se ilustra en la figura 22. No obstante, prácticamente ningún estudio ha examinado ex-

160

Ecología microbial periodontal

Recuentos × 10

5

0

A. gerencseriae A. israelii A. naeslundii 1 A. naeslundii 2 A. odontolyticus V. parvula S. gordonii S. intermedius S. mitis S. oralis S. sanguis A. actinomycetemcomitans C. gingivalis C. ochracea C. sputigena E corrodens C. gracilis C. rectus C. showae E. nodatum F. nucleatum ss nucleatum F. nucleatum ss polymorphum F. nucleatum ss vincentii F. periodonticum P. micros P. intermedia P. nigrescens S. constellatus T. forsythia P. gingalis T. denticola E. saburreum G. morbillorum L. buccalis N. mucosa P. acnes P. melaninogenica S. anginosus S. mutans S. noxia T. socranskii

3

SANO 6

9

12

0

PERIODONTITIS 3 6 9

12 Actinos Morado Amarillo

Verde

Naranja

Rojo

Supragingival

Otros

Subgingival

Fig. 20. Perfiles de los recuentos medios de 40 taxones en las muestras de placa supragingival y subgingival (separadamente) de 50 individuos sanos (panel izquierdo) y 89 individuos con periodontitis crónica (panel derecho). Las muestras se tomaron por separado, primero muestras supragingivales y luego muestras subgingivales, del aspecto mesial de cada pieza dentaria. Las muestras fueron analizadas de forma individual para evaluar el contenido de 40 especies, empleando hibridación de ADN-ADN en damero. Se

obtuvo la media de los recuentos supragingivales y subgingivales de cada especie en cada individuo y, luego, la media interindividual para los dos grupos clínicos y las dos zonas de muestreo. Las especies se ordenaron según los complejos descritos por Socranski y cols. (156). Se buscó la significación estadística de las diferencias entre los grupos de muestras supragingivales y subgingivales utilizando la prueba de orden con signo de Wilcoxon, y se la ajustó para comparaciones múltiples (157); *p < 0,05; **p < 0,01; ***p < 0,001.

un «clásico» de su tiempo, pero, de acuerdo con los estándares actuales, es posible señalar ciertas limitaciones: fueron evaluados pocos individuos y muestras, los microorganismos de prueba no fueron especiados y las técnicas de cultivo anaerobio empleadas fueron defectuosas debido a la falta de H2 en la mezcla de gas anaerobio. Soncransky y cols. (161) utilizaron técnicas de microbiota cultivable predominante para estudiar las variaciones en las poblaciones microbianas que se producían en la placa supragingival que se formaba sobre la superficie bucal de un solo diente en un individuo. Los datos indicaron que se producían pocas variaciones en la composición microbiana desde los 5 minutos hasta las 8 horas. Hubo un marcado aumento en los recuentos totales

y los recuentos de especies específicas en el día 1, pero esto se niveló entre los 2 y 16 días. Las proporciones de la especie Actinomyces fueron elevadas desde los 5 minutos hasta las 8 horas, pero descendieron el primer día, aumentaron del día 1 al día 2, nivelándose a los 16 días. S.sanguis fue detectado en todos los intervalos de tiempo, aumentó el día 1, y luego fue descendiendo. Este estudio especió microorganismos con el detalle posible en esos momentos, pero fue limitado, pues únicamente se estudió una zona de muestreo en un individuo. La valoración microbiológica más exhaustiva del desarrollo de la placa a través del tiempo en el ser humano fue llevada a cabo por Zee y cols. (188). En ese estudio, se recogió una sola muestra de placa de 5 individuos con

161

Socransky y Haffajee

Recuentos × 10

5

0

4

SANO 8

A. gerencseriae A. israelii A. naeslundii 1 A. naeslundii 2 A. odontolyticus V. parvula S. gordonii S. intermedius S. mitis S. oralis S. sanguis A. actinomycetemcomitans C. gingivalis C. ochracea C. sputigena E corrodens C. gracilis C. rectus C. showae E. nodatum F. nucleatum ss nucleatum F. nucleatum ss polymorphum F. nucleatum ss vincentii F. periodonticum P. micros P. intermedia P. nigrescens S. constellatus T. forsythia P. gingalis T. denticola E. saburreum G. morbillorum L. buccalis N. mucosa P. acnes P. melaninogenica S. anginosus S. noxia T. socranskii

12

0

16 Actinos Morado Amarillo

Verde

Naranja

Rojo

Otros Supragingival Subgingival

Fig.21. Perfiles del porcentaje medio del recuento de ADN de 40 taxones en las muestras de placa supragingival y subgingival (separadamente) de 50 individuos sanos y 89 con

Propagación lateral

periodontitis crónica. El método y el análisis estadístico corresponden a los indicados en la figura 20.

Crecimiento vertical

Canales de agua

líquido circulante

Superficie dentaria

16

PERIODONTITIS 4 8 12

glucocáliz Adherencia

Coagregación

Fig.22. Diagrama que representa los acontecimientos que, según se cree, suceden durante el desarrollo de las biope-

162

Propagación lículas bacterianas dentales. Estos estadios se analizan en Socransky y cols. (155).

Ecología microbial periodontal

formación «rápida» de placa bacteriana y de 6 individuos con formación «lenta» de placa en los días 1, 3, 7 y 14. Las muestras fueron dispersadas de forma anaerobia, diluidas y emplazadas en portaobjetos, y se identificaron de 20 a 30 colonias por individuo. Las bacterias grampositivas fueron las especies cultivables predominantes en ambos grupos clínicos, pero las especies gramnegativas aumentaron más rápidamente en los formadores «rápidos» de placa. A los 14 días, los formadores de placa «rápidos» mostraban una media de bacilos gramnegativos del 38 %, en comparación con el 17 % en el día 14 de muestras obtenidas de los formadores de placa «lentos». La mayoría de los bacilos gramnegativos cultivables eran de los géneros Fusobacterium y Capnocytophaga. Un hallazgo sorprendente en el estudio de Zee y cols. fue una disminución de la proporción de cocos grampositivos, desde el 50-60 % el primer día hasta menos del 15 % a los 14 días. Este descenso estuvo acompañado por un aumento en la proporción de especies Actinomyces y bacilos gramnegativos. Radford y cols. (130) realizaron un estudio similar en monos. Se realizó una limpieza de las superficies labiales de los incisivos centrales de 15 monos y se tomaron muestras de placa a los 0,5, 1, 2, 4, 7, 14 y 28 días. Encontraron una alta proporción de especies Streptococcus en el día 1 (35 %), que descendió hasta el 7 % el día 7 del estudio. Las especies Actinomyces aumentaron durante todo el período de formación de placa y constituyeron el 15 % de las unidades totales formadoras de colonias a los 28 días.

Desarrollo de la biopelícula supragingival Li y cols. (84) realizaron un estudio de los estadios más tempranos de formación de placa supragingival sobre las superficies bucal/labial en 15 voluntarios sanos. Se recogió una muestra de saliva por expectoración antes de limpiar las superficies dentarias con piedra pómez. Los conjuntos de muestras de placa supragingival se recogieron a las 0, 2, 4 y 6 horas después de realizar una limpieza con una membrana de PVDF. Tras cada muestreo, los dientes se volvieron a limpiar y se permitió la formación de muestras para el siguiente período de tiempo. Se determinaron los recuentos y proporciones de 40 especies bacterianas utilizando hibridación de ADN-ADN en damero. Los datos indicaron que la distribución de las especies en la saliva fue diferente de la observada en las muestras de placa del mismo individuo, lo que mostraba la capacidad selectiva del proceso de adhesión inicial (fig. 23). Se observó que las especies Actinomyces aumentaron de las 0 a las 2 horas, pero permanecieron esencialmente constantes hasta las 6 horas. Los mayores incrementos observados fueron para S. mitis y S. oralis, que aumentaron notablemente hasta las 6 horas. Otras especies permanecieron en concentraciones bajas o insignificantes durante este intervalo de tiempo. Un segundo estudio del recrecimiento de la biopelícula supragingival realizado durante un período de tiempo más prolongado también empleó técnicas mole-

culares (134). Los autores demostraron que el crecimiento de placa de 4 días en ausencia de cuidados en el domicilio fue bastante limitado en 10 individuos que habían tenido un «período preparatorio» durante el cual la placa supragingival y la inflamación gingival se redujeron al mínimo mediante medidas de higiene dental profesional y personal. En ausencia de inflamación gingival, las variaciones microbianas en estos individuos fueron también mínimas. Otro estudio se inició en The Forsyth Institute con el fin de comparar los cambios microbianos tempranos en la formación de la biopelícula supragingival en individuos con el periodoncio sano, con periodontitis y portadores de prótesis. Las muestras de placa supragingival se tomaron del aspecto mesial de cada diente (o pieza dentaria de dentadura postiza) en 30 individuos sanos, 8 con periodontitis y 18 portadores de dentaduras postizas, en el momento de entrar en el estudio, y se analizaron individualmente utilizando hibridación de ADNADN en damero. Se limpiaron los dientes (o dentaduras) e, inmediatamente, se volvieron a recoger muestras para proporcionar un valor de «tiempo 0» basal. Durante 7 días los participantes en el estudio se abstuvieron de realizar la higiene bucodental. Se tomaron muestras de placa de siete piezas dentarias en cuadrantes seleccionados al azar, en los días 1, 2, 4 y 7 del estudio, las que fueron analizadas mediante hibridación de ADN-ADN en damero. Se determinaron los recuentos de cada especie para cada zona de muestreo, y se sacó su media en cada individuo en cada intervalo fijado. Los recuentos totales medios de sonda de ADN (× 105, ± ESM) fueron 45 ± 7, 66 ± 12 y 52 ± 11 al entran al estudio, y 6 ± 1, 9 ± 4 y 6 ± 1 inmediatamente después de la higiene dental en los individuos periodontalmente sanos, con periodontitis y portadores de prótesis, respectivamente (fig. 24). Los recuentos totales en los individuos sanos y con periodontitis excedieron los valores basales (61 ± 11 y 64 ± 13, respectivamente) a los 2 días, pero recién a los 4 días en los individuos desdentados (57 ± 18). Los recuentos basales medios más elevados de la mayoría de las especies correspondieron a los individuos con periodontitis y los más bajos, a los individuos desdentados (fig. 24). Los recuentos de estreptococos, A. actinomycetemcomitans,Peptostreptococcus micros,E.corrodens y V. parvula regresaron a los valores basales en 2 días (fig. 25). Las restantes especies volvieron a los valores basales a los 4-7 días. Los estreptococos mostraron una meseta entre los 2 y 7 días. El patrón de recolonización supragingival en los individuos sanos y con periodontitis fue virtualmente idéntico y más rápido que el observado en los individuos desdentados. No obstante, cada especie difirió en el ritmo y en el grado máximo de recolonización alcanzada durante 7 días higiene dental. De las figuras 24 y 25 pueden extraerse dos conclusiones acerca de la higiene dental personal. En primer lugar, la higiene bucal en casa beneficia al mismo individuo, ya que los recuentos totales de bacterias en las muestras de placa supragingival estaban notablemente

163

Socransky y Haffajee

Recuentos × 105 0,0

1,2

2,4

3,6

4,8

A. gerencseriae A. israelii A. naeslundii 1 A. naeslundii 2 A. odontolyticus V. parvula S. gordonii S. intermedius S. mitis S. oralis S. sanguis A. actinomycetemcomitans C. gingivalis C. ochracea C. sputigena E. corrodens C. gracilis C. rectus S. showae E. nodatum F. nucleatum ss nucleatum F. nucleatum ss polymorphum F. nucleatum ss vincentii F. periodonticum P. micros P. intermedia P. nigrescens S. constellatus T. forsythia P. gingivalis T. denticola E. saburreum G. morbillorum L. buccalis N. mucosa P. acnes P. melaninogenica S. anginosus S. noxia T. socranskii

Actinos Morado Amarillo

Verde

Naranja

Rojo

Otros

Muestras de biopelícula Saliva 0 h

0h

2h

4h

6h

Fig. 23. Perfiles microbianos del recuento medio (× 105) de 40 taxones en muestras de saliva y de la biopelícula de la placa recogidas de al menos 20 superficies bucales inmediatamente después de realizar la higiene dental profesional (0 horas) y a las 2, 4 y 6 horas en 15 individuos. Las muestras se analizaron para evaluar el contenido de 40 es-

pecies utilizando hibridación de ADN-ADN en damero. Se calcularon los recuentos de cada una de las especies en cada individuo y, luego, se obtuvo la media de forma interindividual para cada intervalo de muestreo. Las especies están ordenadas según los complejos descritos por Socransky y cols. (156).

aumentados tras 7 días sin higiene bucal con respecto a los valores basales. En segundo lugar, el hecho de que la higiene bucodental profesional disminuyó notablemente los recuentos totales medios (desde los valores previos a la limpieza a los valores basales) indica que hay mucho espacio para mejorar en los procedimientos de la higiene bucodental personal.

totales en estos dos grupos excedieron los valores basales (22 ± 6, 56 ± 31). Hubo diferencias destacadas entre el periodoncio sano y la periodontitis en cuanto a los patrones de recolonización (fig. 26). En individuos con periodontitis, los recuentos de la mayoría de las especies aumentaron rápidamente y alcanzaron valores muy por encima de los basales a los 2 días con respecto a 17 especies, entre las que se incluían especies de Actinomyces y Streptococcus; posteriormente los recuentos descendieron hasta alcanzar, aproximadamente, los valores basales a los 7 días. Para las otras especies, los recuentos alcanzaron una meseta o aumentaron. Algunas especies no alcanzaron los valores basales en 7 días, entre ellas, C. gracilis, Eubacterium nodatum, P. gingivalis y T. denticola. Para los individuos sanos, los recuentos de la mayor parte de las especies aumentaron lentamente con el tiempo, hasta alcanzar o exceder los valores basales a los 7 días. Estos datos indican que la cinética del redesarrollo de la placa subgingival en individuos con periodontitis o periodoncio sano

Desarrollo de la biopelícula subgingival Se compararon los cambios microbianos que se produjeron en la formación de la biopelícula subgingival de durante 7 días en los individuos con periodoncio sano y en los individuos con periodontitis, mencionados previamente. Los recuentos totales medios de sonda de ADN (× 105, ± ESM) fueron 16 ± 3 y 32 ± 10 al entrar en el estudio, y 5 ± 1 y 4 ± 1 inmediatamente después de la higiene dental en los individuos con periodoncio sano y con periodontitis, respectivamente (fig. 24). A los 2 días, los recuentos

164

Ecología microbial periodontal

Subgingival

Supragingival 140

Recuentos × 105

105

70

35

0

Pre Post 1 Limpieza

2

Sano

4 Días

7

Pre Post 1 Limpieza

Periodontitis

2

4 Días

7

Prótesis dental

Fig. 24. Recuentos totales medios de sonda de ADN (× 105, ± ESM) de las muestras de placa bacteriana obtenidas antes de la higiene profesional, inmediatamente después de ella, y 1, 2, 4 y 7 días después de no realizar ningún tipo de higiene bu-

codental en individuos sanos, con periodontitis o portadores de prótesis dentales totales. Se proporcionan las líneas interrumpidas horizontales para indicar los valores previos a la limpieza dental profesional para cada grupo clínico.

difiere notablemente, al menos en ausencia de procedimientos de higiene bucodental. Al examinar la cinética del redesarrollo de la biopelícula asociada al tejido duro, llama la atención la celeridad de este proceso. En ausencia de higiene bucal, el recrecimiento, comprobado por los recuentos totales, se alcanzó en un plazo de 2-4 días en los tres grupos clínicos. Sin embargo, debe puntualizarse que se observó una gran variabilidad interindividual en la velocidad de redesarrollo de la biopelícula. Hace años que se reconoce este hecho, a partir de la observación clínica y de los estudios que han cuantificado el recrecimiento de la placa bacteriana (149). Se desconoce la causa de estas diferencias entre individuos. En un apartado anterior, se ha descrito la contribución de la inflamación gingival y del flujo de líquido crevicular gingival. Sin embargo, puede que ésta no sea toda la respuesta. Las diferencias en la velocidad de formación de biopelícula pueden ser observadas entre individuos o entre zonas con grados similares de inflamación gingival clínica. También se observaron diferencias en la velocidad de formación de biopelícula entre los individuos o entre zonas cuando la inflamación gingival no era clínicamente evidente. Dado que la inflamación gingival explica sólo en parte las diferencias en la velocidad de formación de la biopelícula, existe un vacío en la comprensión de los factores ecoló-

gicos que favorecen o limitan el desarrollo de la biopelícula en distintos individuos. Los datos presentados en este capítulo fortalecen la noción de una sucesión microbiana, analizada al estudiar los principios de la ecología microbiana, según la cual las especies parecieron multiplicarse en «oleadas» (fig. 27). Por ejemplo, en las muestras de placa supragingival de los individuos con periodoncio sano, S. oralis alcanzó su valor basal en 1 día y su valor «máximo» a los 2 días. E. corrodens excedió su valor basal a los 2 días y se mantuvo en una meseta durante 4 días. En cambio, A. naeslundii genoespecie 2 alcanzó su valor basal a los 4-7 días. Esta especie y C.showae exhibieron una velocidad de crecimiento más lenta inicialmente, y, aparentemente, continuaban creciendo en el día 7, día de finalización del estudio. Estos datos concuerdan con los patrones observados mediante cultivos (161, 188). En estos estudios, el desarrollo de la biopelícula supragingival en los individuos con periodontitis mostró «oleadas» de sucesión similares. Las especies S. oralis y E. corrodens alcanzaron picos muy por encima de sus niveles basales a los 2-4 días, mientras que A. naeslundii genoespecie 2 y C. showae alcanzaron los valores previos a la limpieza entre los 4 y los 7 días, y parecía que continuaban aumentando a los 7 días. También pudo observarse la sucesión microbiana en las muestras de placa subgingival de individuos sanos y

165

Socransky y Haffajee Sano

Periodontitis

Prótesis dental

A. gerencseriae A. israelii A. naeslundii 1 A. naeslundii 2 A. odontolyticus V. parvula S. gordonii S. intermedius S. mitis S. oralis S. sanguis A. actinomycetemcomitans C. gingivalis C. ochracea C. sputigena E. corrodens C. gracilis C. rectus C. showae E. nodatum F. nucleatum ss nucleatum F. nucleatum ss polymorphum F. nucleatum ss vincentii F. periodonticum P. micros P. intermedia P. nigrescens S. constellatus T. forsythia P. gingivalis T. denticola E. saburreum G. morbillorum L. buccalis N. mucosa P. acnes P. melaninogenica S. anginosus S. mutans S. noxia T. socranskii Pre. 0 1 2 4 7 Días

14,0 10,5 7,0 3,5 0,0 Recuentos × 105

Fig. 25. Recuentos medios (× 105) de 41 taxones en las muestras de placa supragingival obtenidas antes de la higiene profesional, inmediatamente después de ella, y 1, 2, 4 y 7 días después de no realizar ningún tipo de higiene bucodental en individuos sanos, con periodontitis o portadores de prótesis

dentales totales. Cada representa los recuentos medios de una sola especie en los diversos intervalos de muestreo. El borde izquierdo del proporciona el recuento medio antes de la higiene. El rápido descenso a su derecha representa los valores medios inmediatamente después de la limpieza.

con periodontitis (fig. 27). Sin embargo, existieron asombrosas diferencias en el patrón de recrecimiento en las muestras de estos hábitats clínicamente distintos. En las muestras de los individuos con periodoncios sano hubo un patrón similar al observado en las muestras supragingivales: los recuentos de S. oralis y E. corrodens aumentaron hasta los valores previos a la limpieza a los 12 días y, a partir de allí presentaron un estado de meseta, con ligeras variaciones; en cambio, los recuentos de A. naeslundii genoespecie 2 y C. showae aumentaron más lentamente y no excedieron los valores previos a la limpieza antes de los 4-7 días. En drástico contraste, en las muestras subgingivales de los individuos con periodontitis, hubo un rápido incremento de A. naeslundii genoespecie 2, que alcanzó su pico a los 2 días y disminuyó a los 4 y 7 días. El rápido aumento de esta especie estuvo acompañado por un rápido incremento de S. oralis y E. corrodens, que también disminuyeron en recuentos medios después de 2 días. C. showae mostró un lento incremento de crecimiento y alcanzó los valores basales a los 4 días. Se ignora la causa de este patrón de crecimiento subgingival explosivo seguido de un declive en ciertas especies.

Relación entre el estado de enfermedad periodontal y la composición de la biopelícula

166

Composición microbiana de las biopelículas en el periodoncio sano y enfermo Durante más de 100 años, cada generación de microbiólogos bucodentales ha llegado a la misma conclusión: que la microbiota subgingival de los individuos con periodoncio sano difiere de la encontrada en los individuos con periodontitis. Inicialmente, se llegó a esta conclusión con la ayuda del microscopio óptico (88) y, más tarde, de los cultivos microbiológicos (para una revisión, v. 63), la microscopia electrónica (86), las técnicas basadas en los anticuerpos (33, 185) y las técnicas moleculares (73). Hace aproximadamente medio siglo, Ted Rosebury, el preeminente microbiólogo bucodental de su tiempo, se preguntaba (en una conversación) «si todo el mundo tenía todas las especies, y la diferencia entre el estado de salud y el de enfermedad radicaba simplemente en la cantidad». Esta pregunta no pudo responderse con claridad con las técnicas disponibles en esos momentos,

Ecología microbial periodontal Sano

Periodontitis

A. gerencseriae A. israelii A. naeslundii 1 A. naeslundii 2 A. odontolyticus V. parvula S. gordonii S. intermedius S. mitis S. oralis S. sanguis A. actinomycetemcomitans C. gingivalis C. ochracea C. sputigena E. corrodens C. gracilis C. rectus C. showae E. nodatum F. nucleatum ss nucleatum F. nucleatum ss polymorphum F. nucleatum ss vincentii F. periodonticum P. micros P. intermedia P. nigrescens S. constellatus T. forsythia P. gingivalis T. denticola E. saburreum G. morbillorum L. buccalis N. mucosa P. acnes P. melaninogenica S. anginosus S. mutans S. noxia T. socranskii Pre. 0 1 2 4 7 Días

6,6 5,0 3,3 1,7 0,0 Recuentos × 105

Fig. 26. Recuentos medios (× 105) de 41 taxones en las muestras de placa subgingival obtenidas antes de la higiene profesional, inmediatamente después de ella, y 1, 2, 4 y 7 días después de no realizar ningún tipo de higiene bucodental en

individuos sanos o con periodontitis crónica. Cada representa los recuentos medios de una sola especie en los diversos intervalos de muestreo. El rápido descenso a su derecha representa los valores medios inmediatamente después de la limpieza.

pero puede responderse hoy parcialmente. La figura 28 proporciona perfiles microbianos medios de las muestras subgingivales obtenidas de 184 individuos sanos y 592 individuos con periodontitis crónica. Las especies están organizadas según los complejos antes descritos. La figura indica que, por término medio, los recuentos subgingivales son más elevados en los individuos con periodontitis que en los individuos que muestran un periodoncio sano, y que las principales diferencias entre sano y enfermo se producen fundamentalmente entre las especies de los complejos rojo y naranja. En realidad, 11 de 12 especies en el complejo naranja y los tres miembros del complejo rojo estaban significativamente elevados en los individuos con periodontitis, incluso tras los ajustes para comparaciones múltiples. Estos datos concuerdan con los estudios publicados que han utilizado la técnica PCR para examinar la frecuencia de detección de salud y enfermedad (5, 22, 55, 80, 83, 99, 167), PCR en tiempo real (69, 95), los cultivos (para una revisión, véase 63), las sondas de ADN (1) y las técnicas basadas en los anticuerpos (20, 33, 53, 151, 185). Al momento actual,

no cabe duda que ciertas especies, como P. gingivalis, T. forsythia y T. denticola pueden ser detectadas con mayor frecuencia, en mayores proporciones y en mayores cantidades, en los individuos con periodontitis que en los sanos. Asimismo, mediante técnicas PCR, se ha sugerido que otras especies, incluidas las especies «incultivables», se detectan con mayor frecuencia en un periodoncio enfermo que en uno sano (80). La diferencia en la composición de la microbiota subgingival entre los estados de salud y de enfermedad es instructiva desde un punto de vista ecológico. Mientras que la enfermedad es iniciada por las especies colonizadoras, no está claro si los pasos iniciales proceden de algún cambio en una o más especies en una zona subgingival o de algún cambio en el hábitat (anfitrión), tanto local como sistémico. Algunos de los cambios en el anfitrión inducidos por las especies colonizadoras en los primeros estadios de la periodontitis pueden producir el estado inflamatorio local, y algunos pueden llevar a la pérdida de tejido periodontal. En cualquier caso, se produce una alteración en el hábitat (tejido del anfitrión),

167

Socransky y Haffajee

Sano

Periodontitis Supragingival

Recuentos × 105

4

2

0

–2

A. naeslundii 2 S. oralis E. corrodens

2

Subgingival

Recuentos × 105

–4 4

0

–2

C. showae

–4 Pre Post 1 Limpieza

2

4 Días

7

Pre Post 1 Limpieza

2

4 Días

7

Fig. 27.Variaciones en los recuentos medios (x 105) de cuatro especies en las muestras de placa supragingival y subgingival obtenidas antes de la higiene profesional, inme-

diatamente después de ella, y 1, 2, 4 y 7 días después de no realizar ningún tipo de higiene bucodental en individuos sanos o con periodontitis crónica.

que luego afecta a la composición y a las actividades metabólicas de la microbiota colonizadora. Estas modificaciones de ida y vuelta entre el anfitrión y la microbiota eventualmente conducen a un equilibrio, una nueva «comunidad clímax» que, a su vez, puede ocasionar un inestable equilibrio entre anfitrión y parásito durante un período de tiempo prolongado. Es de esta nueva comunidad clímax de la que proceden las muestras, en los individuos con periodontitis. Esta nueva composición microbiana no se logró de la noche a la mañana. La comunidad clímax puede mantenerse muchos años, y pueden producirse innumerables interacciones entre el anfitrión y los parásitos de la comunidad clímax, los mismos parásitos que estaban inicialmente presentes, cuando el periodoncio estaba sano. Es posible que para cambiar esta comunidad clímax, que está adaptada al estado de enfermedad, y regresar al estado de salud original, sea necesario algo más que unos cuantos toques de cureta bien hechos, tal como se analiza en otro trabajo (65). A través de todo este trabajo se han utilizado valores medios para describir las comunidades microbianas en diversos tipos de hábitat. Los valores medios, si bien son de ayuda, pues permiten entender los increíblemente

complejos datos, pueden ser algo engañosos. Estos valores no pueden reflejar la variabilidad interindividual, tanto en el grupo de pacientes con enfermedad como en el de voluntarios sanos. Tampoco pueden representar los estados de la transición desde la salud a la enfermedad. A pesar de estas limitaciones, es evidente que el estado de enfermedad periodontal tiene un gran impacto sobre la composición de la microbiota subgingival y que, por término medio, el estado de enfermedad involucra a ciertas especies, particularmente a los miembros de los complejos rojo y naranja, más que a otras. Algunos de los cambios que pueden ocurrir a medida que el estado de salud periodontal de la persona evoluciona hacia un estado de enfermedad periodontal pueden ser deducidos examinando los perfiles microbianos medios en los individuos con diferentes grados de periodontitis. Los 592 sujetos de estudio con periodontitis crónica mencionados en la figura 28 se dividieron en subconjuntos al valor cuartil de la profundidad basal media de la bolsa periodontal en toda la boca (fig. 29). Se apreció un cambio sorprendente en la configuración de los perfiles microbianos medios con el aumento de la gravedad de la enfermedad. Esta variación está particularmente

168

Ecología microbial periodontal

Recuentos × 105 0,0

1,2

2,4

3,6

4,8

A. gerencseriae A. israelii A. naeslundii 1 A. naeslundii 2 A. odontolyticus V. parvula S. gordonii S. intermedius S. mitis S. oralis S. sanguis A. actinomycetemcomitans C. gingivalis C. ochracea C. sputigena E. corrodens C. gracilis C. rectus S. showae E. nodatum F. nucleatum ss nucleatum F. nucleatum ss polymorphum F. nucleatum ss vincentii F. periodonticum P. micros P. intermedia P. nigrescens S. constellatus T. forsythia P. gingivalis T. denticola E. saburreum G. morbillorum L. buccalis N. mucosa P. acnes P. melaninogenica S. anginosus S. noxia T. socranskii

Fig. 28. Perfiles microbianos de los recuentos medios (× 105) de 40 taxones microbianos en las muestras de placa subgingival obtenidas de 184 individuos sanos y 592 con periodontitis crónica al comienzo del estudio. Los perfiles representan los recuentos medios derivados de promediar los recuentos de cada especie en un individuo y luego interindividualmente para ambos grupos clínicos. Las especies están ordenadas y codificadas por colores según los comple-

jos microbianos descritos en Socransky y cols. (156). La tonalidad más oscura de cada color representa a los individuos con periodontitis,mientras que la tonalidad más suave representa a los individuos sanos. Se determinó la significación estadística de las diferencias para cada especie entre los grupos utilizando la prueba de Mann-Whitney, y se la ajustó para comparaciones múltiples (157); *p < 0,05; **p < 0,01; ***p < 0,001.

determinada por las especies del complejo rojo, cuya cantidad se eleva a medida que aumenta la profundidad media de la bolsa y, hasta cierto punto, por algunas de las especies del complejo naranja. El cambio del perfil microbiano medio puede estar directamente relacionado con el aumento de la cantidad de bolsas periodontales profundas en los grupos con mayor afectación, ya que la profundidad de la bolsa de una zona guarda una relación muy estrecha con la composición de la microbiota subgingival, tal como se analizará a continuación.

tejidos periodontales adyacentes. Dos factores parecen ser críticos: el estado inflamatorio de la bolsa y la profundidad de la bolsa periodontal o surco gingival. La relación de estos factores con la composición microbiana ha sido reconocida desde hace algún tiempo (157). En la figura 30 se muestra la relación que existe entre la profundidad de la bolsa y la cantidad de determinadas especies. Los datos indican que para la mayoría de las especies microbianas existe una escasa relación con la profundidad de la bolsa; sin embargo, la mayoría de las especies del complejo naranja y todas las especies del complejo rojo aumentaron de forma significativa al aumentar la profundidad de la bolsa periodontal. Pueden sugerirse algunas causas de la relación que existe entre el aumento de la profundidad de la bolsa y el aumento de las concentraciones de las especies de los complejos rojo y naranja. Las bolsas periodontales más profundas tienen una mayor

Relación de los parámetros clínicos en la zona periodontal con la composición de la microbiota subgingival Probablemente, el factor más importante que influye sobre la microbiota subgingival es el estado clínico de los

169

Socransky y Haffajee

Recuentos × 105 0,0

1,4

2,8

A. gerencseriae A. israelii A. naeslundii 1 A. naeslundii 2 A. odontolyticus V. parvula S. gordonii S. intermedius S. mitis S. oralis S. sanguis A. actinomycetemcomitans C. gingivalis C. ochracea C. sputigena E. corrodens C. gracilis C. rectus S. showae E. nodatum F. nucleatum ss nucleatum F. nucleatum ss polymorphum F. nucleatum ss vincentii F. periodonticum P. micros P. intermedia P. nigrescens S. constellatus T. forsythia P. gingivalis T. denticola E. saburreum G. morbillorum L. buccalis N. mucosa P. acnes P. melaninogenica S. anginosus S. noxia T. socranskii

4,2

5,6 Actinos Morado Amarillo

Verde

PB media de toda la boca (mm) < 2,90 2,91-3,96

Naranja

> 3,96

Rojo

Otros

Fig. 29. Perfiles microbianos de los recuentos medios (× 105) de 40 taxones microbianos en las muestras de placa subgingival obtenidas de los 592 individuos con periodontitis crónica de la figura 28. Los individuos se dividieron en subconjuntos de acuerdo con la profundidad basal media de la bolsa periodontal en toda la boca a los valores cuartiles de 2,90 y 3,86 mm. Los perfiles representan los recuentos medios derivados de promediar los recuentos de cada es-

pecie en un individuo y luego interindividualmente para los 3 grupos clínicos. Las especies están ordenadas y codificadas por colores según los complejos microbianos descritos en Socransky y cols. (156). Se determinó la significación estadística de las diferencias para cada especie entre los grupos utilizando la prueba de Mann-Whitney, y se la ajustó para comparaciones múltiples (157); *p < 0,05; **p < 0,01; ***p < 0,001. PB: profundidad de la bolsa.

área de superficie epitelial a la que pueden adherir las especies del complejo rojo tales como P. gingivalis y T. denticola (72). La zona de bacterias poco adherentes, que parece contener grandes proporciones de especies del complejo naranja (113), está aumentada en las bolsas profundas con respecto a las bolsas superficiales. Además, los factores locales pueden limitar el crecimiento de las especies «asociadas al diente» y, en cambio, favorecer el crecimiento de bacterias poco adherentes asociadas al epitelio. Por ejemplo, la disponibilidad de hidratos de carbono fermentables puede limitar el crecimiento de las bacterias sacarolíticas en la biopelícula del diente, mientras que una relativa abundancia de fuentes de energía no procedente de los hidratos de carbono, tales como hidrógeno, formiato, productos metabólicos de desecho, ácidos y productos de degradación de las proteínas, puede mantener mejor el crecimiento de algunas de las especies asacarolíticas en los complejos naranja y rojo. La presencia de inflamación gingival en una zona también afecta notablemente a la composición de la microbiota en esa zona (fig. 31). Los miembros de los complejos rojo y naranja se encuentran en cantidades muy

elevadas en las áreas que sangran durante el sondaje periodontal, lo que se considera un indicador clínico de inflamación periodontal. Las especies que están elevadas en las zonas inflamadas pueden haberse beneficiado de la inflamación, en parte porque estaban más cerca de la fuente aumentada de líquido crevicular gingival (ocupaban el primer lugar en la línea de alimentación) y en parte porque este líquido puede estar enriquecido por los productos derivados de la degradación tisular, los que pueden favorecer el crecimiento de muchas de las especies que requieren proteínas o péptidos para su desarrollo (p. ej., P. gingivalis y T. denticola) o que pueden utilizar los productos metabólicos derivados de otras especies para su crecimiento (p. ej., las especies de Campylobacter).

170

Comparación entre la microbiota de las zonas enfermas y sanas de los individuos con periodontitis y las zonas sanas de las personas con un periodoncio sano La figura 32 compara los perfiles microbianos subgingivales basales medios de las zonas periodontales

Ecología microbial periodontal

12

Recuentos × 105

Tf

Pg

9

Pmei Pn

6

Pi Fnv An2

3 An1 Ag Ai

Cgr Cg

Vp Ao

So Ss Sm Si Sg

>8 8 mm, y luego se obtuvo la media interindividual para cada categoría. Las especies fueron agrupadas de acuerdo con el orden de complejos microbianos presentado en la figura 28. La altura de cada representa los recuentos medios para cada especie en cada categoría de profundidad de la bolsa. Únicamente las especies de los complejos rojo y naranja estuvieron significativamente relacionadas con la profundidad de la bolsa, tras realizar el ajuste para comparaciones múltiples.

que cualquier periodoncista estaría de acuerdo en considerar patológicas, por ejemplo, las áreas con profundidades de la bolsa ≥ 6 mm que sangraron durante el sondaje periodontal, con la microbiota de las zonas con periodoncio sano en los mismos individuos, que presentaban una profundidad de la bolsa < 4 mm y no sangraron durante el sondaje. Las diferencias más significativas se encontraron en los recuentos subgingivales medios de muchas especies, particularmente de las especies de los complejos rojo y naranja, entre las áreas sanas y las afectadas en personas con periodontitis avanzada. Además de los perfiles de los individuos con periodontitis, se obtuvo el perfil microbiano medio procedente de las muestras obtenidas en las zonas subgingivales de perodoncio sano de voluntarios sanos. Existieron notables diferencias, virtualmente para todas las especies examinadas, entre las zonas de periodoncio sano de los voluntarios sanos y las zonas de periodoncio sano de los individuos con periodontitis crónica. Las diferencias fueron determinadas, mayoritariamente, por las especies de los complejos naranja y rojo. Estos datos coinciden con los descubrimientos de Riviere y cols. (141), que demostraron una mayor fre-

cuencia de detección de espiroquetas y P. gingivalis en las zonas sanas de los pacientes con periodontitis que en las zonas sanas de los voluntarios con periodoncio sano (fig. 2). Desde una perspectiva clínica, estos datos sugieren que en las zonas sanas en los individuos con periodontitis puede existir un riesgo de sufrir una futura crisis periodontal mucho mayor que el riesgo existente en las zonas sanas en los individuos con un periodoncio sano. Desde un punto de vista ecológico, las diferencias que existen entre los dos conjuntos de zonas sanas son difíciles de explicar. Los factores locales considerados importantes –profundidad de sondaje y sangrado en el sondaje– fueron esencialmente los mismos en los dos grupos. La pregunta entonces es: ¿por qué, pese a las similitudes del hábitat local, las microbiotas eran tan diferentes en los individuos con periodoncio sano y en los individuos con periodontitis? La respuesta exacta es que aún no se sabe. Se podría suponer que las mayores cantidades de microorganismos que residen en las bolsas periodontales más profundas podrían sembrar las zonas adyacentes de manera que, en cuestión de tiempo, se empezara a producir una lenta colonización

171

Socransky y Haffajee

Recuentos × 105 0,0

1,3

A. gerencseriae A. israelii A. naeslundii 1 A. naeslundii 2 A. odontolyticus V. parvula S. gordonii S. intermedius S. mitis S. oralis S. sanguis A. actinomycetemcomitans C. gingivalis C. ochracea C. sputigena E. corrodens C. gracilis C. rectus S. showae E. nodatum F. nucleatum ss nucleatum F. nucleatum ss polymorphum F. nucleatum ss vincentii F. periodonticum P. micros P. intermedia P. nigrescens S. constellatus T. forsythia P. gingivalis T. denticola E. saburreum G. morbillorum L. buccalis N. mucosa P. acnes P. melaninogenica S. anginosus S. mutans S. noxia T. socranskii

2,6

4,0

5,3

Actinomyces Morado Amarillo

Verde

Naranja

Rojo Otros SAS negativo SAS positivo

Fig. 31. Recuentos medios (× 105) de 40 especies en muestras de placa subgingival obtenidas de zonas que sangraron o no sangraron durante el sondaje en individuos con periodontitis. Las muestras de placa subgingival se recogieron de 6.920 zonas que sangraron durante el sondaje de profundidad y 7.656 zonas sin sangrado en el sondaje en 588 individuos con periodontitis crónica al comienzo del estudio, y se analizaron para evaluar el contenido de 40 especies subgingivales utilizando hibridación de ADN-ADN en damero. Se saco la media de los

recuentos de cada especie en cada individuo en las zonas que sangraron y en las que no sangraron durante el sondaje de profundidad, y luego se obtuvo la media interindividual para cada categoría. Las especies se ordenaron según los complejos microbianos descritos en Socransky y cols. (156). Se determinó la significación estadística de las diferencias entre los grupos utilizando la prueba de Mann-Whitney, y se la ajustó para comparaciones múltiples (157); *p < 0,05; **p < 0,01; ***p < 0,001. SAS: sangrado al sondaje.

de estas zonas. Otra posibilidad es que la persona ya tuviera colonizadas varias zonas periodontales más superficiales antes de que la enfermedad surgiera en algunas de las zonas. Cualquiera que fuera la causa de la diferencia en las concentraciones en las zonas de periodoncio sano, la presencia de mayores concentraciones de microorganismos periodontales patógenos en las zonas sanas de los individuos con periodontitis constituye un importante aspecto que debe ser tenido en cuenta en el tratamiento, tal como se ha analizado en otro artículo (65).

Relación entre los parámetros del anfitrión y la composición de la biopelícula subgingival

172

Ya se han mencionado los factores locales que afectan a la composición de la microbiota bucal: la naturaleza de la superficie que se coloniza y el estado clínico del anfitrión Reviste importancia clínica que la placa supragingival y subgingival asociada con una zona periodontal sana es bastante diferente de la placa asociada con tejidos gingivales inflamados, sangrado al sondaje y bolsas

Ecología microbial periodontal

Recuentos × 105

0,0

3,2

A. gerencseriae A. israelii A. naeslundii 1 A. naeslundii 2 A. odontolyticus V. parvula S. gordonii S. intermedius S. mitis S. oralis S. sanguis A. actinomycetemcomitans C. gingivalis C. ochracea C. sputigena E. corrodens C. gracilis C. rectus S. showae E. nodatum F. nucleatum ss nucleatum F. nucleatum ss polymorphum F. nucleatum ss vincentii F. periodonticum P. micros P. intermedia P. nigrescens S. constellatus T. forsythia P. gingivalis T. denticola E. saburreum G. morbillorum L. buccalis N. mucosa P. acnes P. melaninogenica S. anginosus S. noxia T. socranskii

6,5 Actinomyces Morado Amarillo Verde

Sano PB < 4 mm, SAS – PB ≥ 6 mm, SAS +

Naranja

Rojo

Otros

Todas las especies se diferenciaban significativamente entre grupos incluso después del ajuste según comparaciones múltiples

Fig. 32. Recuentos medios (× 105) de 40 especies subgingivales de las zonas y en 209 individuos con periodontitis avanzada y de las zonas en 78 individuos periodontalmente sanos. Las zonas de periodoncio enfermo en los individuos con periodontitis presentaron unas profundidades básales de la bolsa periodontal ≥ 6 mm y sangraron en el sondaje, mientras que en las zonas las profundidades basales fueron < 4 mm y no sangraron durante el sondaje tanto en el grupo de periodontitis como en el grupo sano. Las muestras de placa subgingival se recogieron al comienzo del estudio (basales) y se analizaron para evaluar el contenido de 40 especies subgingivales utilizando hi-

bridación de ADN-ADN en damero. Se obtuvo la media de los recuentos de cada especie en cada individuo en una categoría de zona dada y, luego, interindividualmente para cada categoría. Las especies están ordenadas según los complejos microbianos descritos en Socransky y cols.(156). La tonalidad más oscura de cada color representa a los individuos con periodontitis, mientras que la tonalidad más suave representa a los individuos sanos. Todas las especies difirieron de forma significativa entre los grupos utilizando la prueba de Kruskal-Wallis, incluso tras ajustar para comparaciones múltiples (157). PB: profundidad de la bolsa; SAS: sangrado al sondaje.

periodontales profundas. Asimismo, existen factores únicos para cada anfitrión que afectan considerablemente a la composición de la placa subgingival. No se analizarán ahora todos los factores del anfitrión que pueden influir sobre la composición de la placa subgingival, pero a continuación se describirán los efectos de ciertos factores clave, incluidos los antecedentes genéticos, la obesidad y ciertos hábitos –como el tabaquismo– sobre la composición de la placa subgingival. Además, se sugerirá que la naturaleza de la microbiota subgingival puede estar influida por la localización geográfica del individuo. Según se ha mencionado al analizar los principios de la ecología microbiana, el anfitrión puede modificar la concentración de especies que colonizan y, posiblemente, modular el desenlace clínico de la enfermedad, mediante un mecanismo conocido como retroalimentación ambiental. En la figura 33 se ilustra un ejemplo de este mecanismo. Se obtuvieron muestras de suero y de placa subgingival de 48 pacientes con periodontitis crónica. Se

determinaron las concentraciones séricas de anticuerpos anti-P.gingivalis utilizando el método ELISA, y la concentración de este microorganismo en la placa subgingival, mediante las técnicas de cultivo. Los datos indicaron una significativa relación inversa entre las concentraciones de anticuerpos anti-P. gingivalis y las concentraciones de esta especie, por ejemplo, altos valores de anticuerpos anti-P. gingivalis se asociaron a bajos valores de este microorganismo en la microbiota subgingival. Dada la importante relación de estas especies con la intensidad de la enfermedad periodontal, la disminución de sus concentraciones por retroalimentación ambiental debería ayudar a limitar el avance de la enfermedad y a aumentar las estrategias terapéuticas.

Tabaquismo Numerosos estudios en la bibliografía han examinado la relación que existe entre el tabaquismo y los

173

Socransky y Haffajee

UNIDADES ELISA

200

r (s) = – 0,35 P < 0,05

150

100

50

0

0

5

10 RECUENTOS × 105

Fig. 33. Representación gráfica de los recuentos medios de P. gingivalis (× 105) y concentraciones de anticuerpos séricos anti-P.gingivalis en 48 individuos con periodontitis crónica. Cada círculo representa los valores para un solo individuo. El análisis de regresión indicó una significativa relación negativa entre los recuentos de P. gingivalis en las muestras de placa subgingival y los anticuerpos séricos frente a esta especie.

parámetros clínicos de las enfermedades periodontales. Estos estudios han indicado un mayor grado de enfermedad periodontal en términos de mayor pérdida de hueso alveolar (11, 56, 114, 123), bolsas periodontales más profundas (10, 11, 59, 126) y mayor pérdida del nivel de inserción (3, 6, 7, 12, 15, 34, 42, 57, 58, 96, 97, 148) en las personas fumadoras con respecto a aquellas personas que fumaron en el pasado o que nunca han fumado. Los mismos estudios también indicaron que los fumadores de tabaco presentan un menor sangrado en el sondaje, en comparación con los no fumadores. Si bien múltiples estudios demuestran de modo concordante fuertes relaciones entre los datos clínicos periodontales y el tabaquismo, el efecto del consumo de tabaco sobre la composición de la microbiota subgingival es menos claro. Algunos estudios sugieren que fumar tabaco tiene un escaso impacto sobre la composición de la placa subgingival. Preber y cols. (127), en un estudió que incluyó 142 pacientes con periodontitis del adulto, mostraron que los recuentos de A. actinomycetemcomitans, P. gingivalis y P. intermedia no fueron significativamente diferentes entre fumadores y no fumadores, sobre la base de una sola muestra de placa por individuo obtenida de una zona con una profundidad de la bolsa ≥ 6 mm. Stoltenberg y cols. (162) evaluaron ocho muestras de placa subgingival recogidas de un sextante posterior elegido de forma aleatoria en cada uno de los 615 adultos participantes en el estudio. Utilizando técnicas de inmunoanálisis, no se encontraron diferencias significativas entre fumadores

174

y no fumadores en la incidencia de las especies de prueba: A. actinomycetemcomitans, P. gingivalis, P. intermedia, E. corrodens y F. nucleatum. En un grupo de 25 jóvenes adultos con gingivitis, Lie y cols. (85) no encontraron ninguna diferencia entre fumadores y no fumadores en los recuentos de nueve especies subgingivales o grupos en un conjunto de muestras de placa supragingival y subgingival, con la excepción de recuentos más elevados de especies de Streptococcus en los no fumadores. Renvert y cols. (137) evaluaron el efecto de la terapia periodontal sobre la microbiota subgingival en individuos fumadores y no fumadores y sugirieron que el cambio microbiano postratamiento coincidía más bien con los cambios clínicos que con la influencia del tabaco. Otros estudios han encontrado diferencias entre la microbiota subgingival de las personas fumadoras y la de las no fumadoras. Eggert y cols. (40), mediante inmunoanálisis, demostraron que P. gingivalis, P. intermedia y A. actinomycetemcomitans eran encontradas con mayor frecuencia en las zonas periodontales superficiales (≤ 5 mm) en fumadores que en zonas similares en no fumadores. Kamma y cols. (68) utilizaron las técnicas de cultivo para examinar dos muestras de placa obtenidas de cada uno de los 60 individuos con periodontitis de inicio precoz. Los autores encontraron que las proporciones y/o la incidencia de P. micros, Campylobacter concisus, T. forsythia, C. rectus, Campylobacter gracilis, Selenomonas sputigena y P. gingivalis se mostraban significativamente elevadas en los fumadores, mientras que las especies Streptococcus intermedius, A. naeslundii, Actinomyces israelii y Eubacterium lentum fueron significativamente más altas en los no fumadores. Zambon y cols. (187) encontraron que los fumadores tenían concentraciones mucho más altas de T. forsythia y mayor riesgo de contraer la infección que los no fumadores. También informaron que los fumadores tenían una probabilidad 2,3 veces superior de albergar este agente patógeno periodontal con respecto a los ex fumadores o no fumadores, tras ajustar para la gravedad de la enfermedad. Umeda y cols. (173) encontraron que las personas que habían fumado en el pasado tenían menor riesgo de albergar A. actinomycetemcomitans en la saliva (odds ratio, cociente de posibilidades [CP] = 0,23), mientras que los fumadores activos presentaban un mayor riesgo de albergar subgingivalmente T. denticola (CP = 4,61), aunque el riesgo de colonización por T. forsythia, P. intermedia, P. gingivalis y P. nigrescens no difirió entre los grupos de fumadores. Los datos de nuestro estudio, que examinaron la microbiota subgingival mediante hibridación de ADNADN en damero, en 124 individuos no fumadores que nunca habían fumado, 98 ex fumadores y 50 fumadores activos, indicaron que no hubo ninguna diferencia significativa en las concentraciones y proporciones de las 29 especies de prueba entre los distintos grupos de fumadores (64). No obstante, la incidencia (% de zonas colonizadas) de algunas especies del complejo naranja

Ecología microbial periodontal

–E. nodatum, F. nucleatum ss. Vincentii, P. intermedia, P. micros y P. nigrescens– así como las tres especies del complejo rojo, P. gingivalis, T. forsythia y T. denticola, fue significativamente mayor en los fumadores, con respecto a los ex fumadores o a aquellos que nunca fumaron (fig. 34). La diferencia en la incidencia de las especies subgingivales entre los grupos de fumadores fue particularmente acusada en las bolsas ≤ 4 mm, sin encontrar ninguna diferencia significativa en las bolsas > 4 mm. Esta colonización más amplia por parte de agentes patógenos periodontales en fumadores activos, en comparación con los no fumadores, especialmente en las zonas poco profundas, puede explicar en parte la dificultad para tratar con éxito las infecciones periodontales en estos individuos.

Obesidad En la última década se ha producido un gran aumento en la preocupación en la prensa popular y la bibliografía médica por la creciente proporción de personas con sobrepeso y obesidad en las poblaciones del primer mundo. La causa de esta preocupación es que el riesgo de padecer muchas enfermedades importantes, como diabetes, cardiopatías coronarias, cáncer y osteoartritis es mayor

% de zonas 0 colonizadas S. noxia A. naeslundii 2 A. odontolyticus V. parvula S. gordonii S. intermedius S. mitis S. oralis S. sanguis A. actinomycetemcom C. gingivalis C. ochracea C. sputigena E. corrodens C. gracilis C. rectus C. showae E. nodatum F. nuc ss nucleatum F. nuc ss polymorphum F. nuc ss vinventii D. periodonticum P. intermedia P. micros P. nigrescens S. constellatus T. forsythia P. gingivalis T. denticola

Todas las zonas 25

50

75

en las personas con sobrepeso u obesas (16, 19, 38, 71, 135, 136, 176). En efecto, se ha determinado que la obesidad pronto se convertirá en la primera causa de enfermedad prevenible y muerte, reemplazando al tabaquismo como la principal causa de enfermedad modificable (27). Los datos procedentes de diversos estudios transversales han sugerido que puede existir una relación entre el sobrepeso o la obesidad y la periodontitis. Los datos del estudio NHANES III indicaron que existía una relación entre un índice de masa corporal (IMC) aumentado y el alcance de pérdida de inserción periodontal (181). Un segundo examen del estudio NHANES III apoyó la existencia de una relación entre el IMC, y también la obesidad abdominal, y el estado periodontal e indicó que esta relación era mayor en individuos jóvenes (con edades comprendidas entre los 18 y 34 años) y menor en la edad madura y en los ancianos (4). Un IMC aumentado también fue asociado con un mayor riesgo de sufrir periodontitis en individuos japoneses; particularmente aquellos con un alto índice cintura-cadera (144). En estudios dirigidos por The Forsyth Institute, actualmente en curso, se midieron la altura y el peso en 415 individuos sistémicamente sanos con periodontitis crónica (n = 329) o con el periodoncio sano (n = 86). Se midieron los parámetros clínicos periodontales, en seis

PB > 4 mm 100 0

25

50

PB < = 4 mm

75

100 0

25

50

75

100

Otros

Otros

Otros

Morado

Morado

Morado

Amarillo

Amarillo

Amarillo

Verde

Verde

Verde

Estado de tabaquismo nunca fumó ex fumador fumador activo

Naranja

Naranja

Naranja

Rojo

Rojo

Rojo

Fig. 34. Perfiles microbianos de la incidencia media de 29 taxones microbianos en las muestras de placa subgingival obtenidas en 124 individuos no fumadores que nunca habían fumado, 98 ex fumadores y 50 fumadores activos. Los perfiles representan una incidencia media (% de zonas colonizadas) obtenida promediando la incidencia de cada especie interindividualmente en cada grupo de fumadores. El panel de la izquierda representa todas las zonas; el panel central, las

zonas con una profundidad de la bolsa > 4 mm, y el panel de la derecha, las zonas con una profundidad de la bolsa ≤ 4 mm. Se buscó la significación estadística de la diferencia entre los grupos empleando ANCOVA, ajustando para la profundidad de la bolsa y el nivel de inserción; *p < 0,05; **p < 0,01; ***p < 0,001. Las especies se ordenaron y agruparon según los complejos descritos por Socransky y cols. (156). Datos adaptados de Haffajee y cols. (64). PB: profundidad de la bolsa.

175

Socransky y Haffajee

zonas por pieza dentaria. Las muestras de placa subgingival fueron recogidas del aspecto mesial de cada pieza, y se las analizó por separado para evaluar el contenido de 40 especies bacterianas, utilizando hibridación de ADN-ADN en damero. Se determinaron los valores y el porcentaje de los recuentos por la sonda de ADN de cada especie para cada sitio, y se obtuvo la media de todas las zonas en cada individuo. Se calculó el IMC para cada individuo, y los individuos del estudio fueron clasificados en tres subconjuntos: peso normal (IMC < 25, n = 168), sobrepeso (IMC 25-30, n = 136) y obesidad (IMC ≥ 30, n = 111). La significación estadística de las diferencias en los parámetros clínicos y microbianos entre los grupos fue analizada mediante ANCOVA, ajustando para la edad y estado de fumador. Los resultados indicaron que el porcentaje de los individuos con peso normal, con sobrepeso y obesidad fue del 63 %, 24 % y 13 % en los individuos periodontalmente sanos y del 30 %, 35 % y 35 % en los individuos con periodontitis, respectivamente (fig. 35). El porcentaje de los individuos con obesidad fue significativamente mayor en aquellos con periodontitis (p < 0,001), y el porcentaje de individuos con peso normal fue significativamente mayor en los individuos sanos (p < 0,001). Los individuos con IMC elevados exhibieron un porcentaje significativamente más alto de zonas con placa bacteriana y sangrado durante el sondaje, así como una profundidad media de la bolsa periodontal y un nivel medio de inserción significativamente mayores, en comparación con los individuos no obesos (fig. 36). La obesidad también se asoció con recuentos y proporciones mayores de ciertos agentes patógenos periodontales, como T. forsythia (fig. 37). El aumento en la proporción de T. forsythia fue especialmente acusado en los individuos extremadamente obesos, con un IMC > 35. Estos datos sugieren que los individuos obesos eran más pro-

100

13

Obesidad P < 0,001

% de individuos

35 75

24 Sobrepeso 35

50 63 25

Normal P < 0,001

30

0

Periodoncio sano N = 86

Periodontitis N = 329

Fig. 35. Gráfico de barras apilada que indica el porcentaje de individuos con periodoncio sano o con periodontitis que presentaron un índice de masa corporal (IMC) < 25 (normal), 25-30 (sobrepeso) o > 30 (obesidad). La asociación entre la categoría de IMC y el estado periodontal se comprobó utilizando el análisis de la χ2.

176

pensos a manifestar periodontitis, tenían una mayor profundidad media de la bolsa, mayor porcentaje de zonas con placa bacteriana y proporciones más elevadas de T. forsythia que los individuos con sobrepeso o peso normal.

Efecto de los antecedentes genéticos sobre la composición de la placa subgingival En 1997, Kornman y cols. (79) proporcionaron datos que sugerían que los polimorfismos en el grupo de genes de la interleucina 1 (IL-1) parecían relacionados con el estado de enfermedad periodontal en no fumadores. Los individuos que exhibieron alelo 2 o polimorfismos en los genes de la IL-1α y la IL-1β eran mucho más propensos a mostrar periodontitis grave que los individuos que no presentaban estos polimorfismos. Estos genes están relacionados con la sobreexpresión de las citocinas asociadas con la inflamación, la IL-1α y la IL-1β. Se planteó el interrogante de si los individuos que exhibían diferentes polimorfismos de IL-1 presentarían diferencias en la composición de la biopelícula subgingival. Socransky y cols. (158) examinaron el efecto de los polimorfismos de la IL-1 sobre los parámetros clínicos y microbiológicos de la periodontitis. Se realizó el examen clínico de seis zonas por diente, y se analizaron las muestras de placa subgingival tomadas de cada diente para evaluar el contenido de 40 especies bacterianas, mediante hibridación de ADN-ADN en damero. Además, se tomaron muestras de sangre por punción en la yema del dedo de cada individuo, y el ADN extraído fue utilizado para el genotipado de los polimorfismos de la IL-1 (79). Estos autores encontraron que la principal diferencia en la microbiota subgingival entre un individuo con un genotipo positivo y un individuo con un genotipo negativo estaba en las zonas con una profundidad de la bolsa > 6 mm. Doce de 29 especies estaban significativamente elevadas en las bolsas > 6 mm en los individuos con genotipo positivo con respecto a los de genotipo negativo (fig. 38). Entre estas especies se encontraron los tres miembros del complejo rojo: –P. gingivalis, T. forsythia y T. Denticola–, siete miembros del complejo naranja –C. gracilis, E. nodatum, F. nucleatum ss. nucleatum, F. nucleatum ss. polymorphum, F. nucleatum ss. vincentii, F. periodonticum y Streptococcus constellatus–, así como S. gordonii y S. intermedius. En cambio, no hubo ninguna diferencia significativa en la microbiota subgingival entre los individuos con genotipo positivo y los individuos con genotipo negativo en las zonas con profundidades de las bolsas ≤ 6 mm. Estos datos sugieren que el aumento de las concentraciones, principalmente de las especies de los complejos naranja y rojo, en las zonas profundas de los individuos con genotipo positivo puede ser debido al aumento de la producción de citocinas inflamatorias, que ocasionan un aumento de la respuesta inflamatoria contra la exposición microbiana. Esta mayor respuesta inflamatoria llevaría a un aumento de la pro-

Ecología microbial periodontal

Placa

IMC

P < 0,001

P < 0,05 36

80

%

% 60

27

40

18

20

9

0

0

Profundidad de la bolsa 3,2

mm

Nivel de inserción 3,6

P < 0,01

Normal (n = 168)

mm

2,9

3,2

2,6

2,8

2,3

2,4

2,0

2,0

P < 0,001

Sobrepeso (n = 136) Obesidad (n = 111)

Fig. 36. Cuadros de barras de los parámetros clínicos periodontales en individuos que presentaban un índice de masa corporal (IMC) < 25 (normal), 25-30 (sobrepeso) o > 30 (obesidad). Las barras representan los valores para cada parámetro clínico. La media fue obtenida de forma indivi-

dual y, luego, interindividualmente en cada grupo de IMC por separado. Las patillas representan el error estándar de la media. La significación estadística de las diferencias entre los grupos de IMC para cada parámetro se obtuvo utilizando la prueba de Kruskal-Wallis.

ducción de líquido crevicular gingival, el fluido que baña la biopelícula subgingival y que proporciona nutrientes a las bacterias de esta biopelícula. La proximidad de las especies del complejo naranja y, particularmente, del complejo rojo, al revestimiento epitelial de la bolsa periodontal podría asegurar que estas especies reciban los máximos beneficios de la mayor cantidad de líquido crevicular gingival. Los valores aumentados de estos taxones afectarían a los tejidos locales, ocasionando un aumento de la inflamación y de la profundidad de la bolsa, lo que a su vez favorecería el crecimiento de estas especies. En los individuos con genotipos positivos, la interacción entre el anfitrión y las especies subgingivales colonizadas estaba alterada, favoreciendo el aumento de la inflamación gingival y de la colonización subgingival por agentes patógenos periodontales.

tintas en estas dos poblaciones. Por lo general se ha supuesto, sin embargo, que los individuos con enfermedades clínicas similares, por ejemplo, periodontitis crónica, exhibirían, por término medio, perfiles microbianos subgingivales similares, independientemente de la localización geográfica en la que residan estas personas. Diversos estudios han indicado que las especies subgingivales examinadas hasta la fecha frecuentemente se encuentran en muchas poblaciones diferentes por todo el mundo (17, 36, 119, 145, 186). Sin embargo, los estudios que han comparado directamente las microbiotas de los individuos que residen en localizaciones geográficas distintas sugieren que pueden existir diferencias en cuanto al alcance, las concentraciones y el predominio de especies subgingivales (119, 145, 186). Un estudio reciente (60) ha examinado la composición de la microbiota subgingival en los individuos con periodontitis crónica procedentes de cuatro localizaciones geográficas distintas. Se sometió a controles clínicos a 58 individuos de Brasil, 26 de Chile, 101 de Suecia y 115 de Boston, Estados Unidos, y se recogieron muestras de placa subgingival de todos ellos. Las muestras fueron analizadas individualmente para evaluar el contenido de 39 especies bacterianas, mediante hibridación de ADN-ADN en damero, y se calculó la proporción me-

Efecto de la localización geográfica sobre la composición de la placa subgingival En las secciones previas, se han descrito las diferencias significativas en la composición de la placa bacteriana subgingival entre los individuos con periodoncio sano y con periodontitis. Estas diferencias no fueron sorprendentes, dadas las manifestaciones clínicas tan dis-

177

Socransky y Haffajee

Recuento de la sonda de ADN en %

Recuentos × 105 3,4

p < 0,01

2,5

8,1

1,7

5,4

0,8

2,7 133

0,0

107

p < 0,01

10,7

63

19

< 25 25-29,9 30-35

> 35

0,0

< 25

25-29,9 30-35 > 35

Índice de masa corporal Fig. 37. Media de los recuentos y proporciones de T. forsythia en individuos con un índice de masa corporal (IMC) < 25 (normal), 25-30 (sobrepeso), 30-35 (obesidad) o > 35 (obesidad extrema). Los recuentos de T. forsythia se determinaron utilizando hibridación de ADN-ADN en damero.Se obtuvo la media dentro de cada individuo y, luego, entre todos los individuos correspondientes a cada grupo de IMC por separado. Las ba-

PB < 4 mm Recuentos × 105 B. fragilis B. ureolyticus C. curvus C. sputorum ss bub C. sput ss sput C. sputigena P. endodontalis S. noxia W. succinogenes A. naeslundii 2 A. odontolyticus V. parvula S. gordonii Stretococcu sp. S. intermedius S. mitis S. oralis S. sanguis A. actino. a A. actino b C. concisus C. gingivalis C. ochracea C. sputigena 4 E. corrodens C. gracilis C. rectus C. showae E. nodatum F. nuc. ss nucleatum F. nuc. ss polym. F. nuc. ss vincentii F. periodonticum P. micros P. intermedia P. nigrescens S. constellatus T. forsythia P. gingivalis T. denticola

0

22

PB 4-6 mm 44 0

22

PB > 6 mm 44

0

22

44

Otros Actinomyces Morado Amarillo

Verde

Naranja

* P < 0,05 ** P < 0,01 *** P < 0,001 Prueba de Mann-Whitney

Rojo PST negativo N = 7

Fig. 38. Perfiles microbianos medios para los individuos con periodontitis crónica que dieron PTS negativo (n = 79) o positivo (n = 29). Los recuentos medios se obtuvieron promediando los recuentos de cada especie en el mismo

178

rras representan los valores medios y las patillas representan el error estándar de la media (ESM). Los números en el conjunto de barras del lado izquierdo indican el número de individuos examinados en cada grupo. La significación estadística de las diferencias en los recuentos y proporciones de T. forsythia se determinó utilizando la prueba de Kruskal-Wallis, y los valores p se ajustaron para 40 comparaciones (157).

PST positivo N = 29

individuo y, luego, de forma interindividual en los dos grupos clínicos. La significación estadística de las diferencias para cada especie se determinó utilizando la prueba de Mann-Whitney. PB: profundidad de la bolsa

Ecología microbial periodontal

dia de cada especie en cada individuo. Los datos indicaron acusadas diferencias entre las cuatro poblaciones en cuanto a las proporciones de las especies de prueba (fig. 39): 12 de 39 especies de prueba diferían de modo significativo entre los grupos. Los individuos brasileños exhibieron las proporciones medias más elevadas de A. naeslundii genoespecie 1, diversos estreptococos, como S. ordonii, S. sanguis, S. intermedius y S. constellatus, así como E. nodatum y T. denticola. Se observaron las proporciones más elevadas de P. gingivalis y F. periodonticum en los individuos chilenos, en tanto que los suecos mostraron las proporciones medias más elevadas de Capnocytophaga gingivalis, C. gracilis, P. micros y Leptotrichia buccalis. De especial interés fue la diferencia en las proporciones de las especies del complejo rojo entre los cuatro grupos demográficos (fig. 40). No se detectó ninguna diferencia significativa entre los cuatro grupos en las proporciones de T. forsythia, aunque esta especie fue la especie dominante del complejo rojo en la po-

blación sueca. Se observaron diferencias significativas entre los grupos tanto para P. gingivalis como para T. denticola. Los individuos chilenos presentaron las proporciones más elevadas de P. gingivalis con respecto a los otros grupos, y los brasileños tuvieron las proporciones más elevadas de T. denticola. Debería destacarse que no hubo ninguna diferencia significativa entre los grupos en términos de características clínicas, aunque los antecedentes raciales y étnicos de los individuos diferían y el porcentaje de los fumadores activos osciló desde el 2 %, en los individuos brasileños, hasta el 62 %, en los suecos. Las diferencias en las microbiotas subgingivales de los individuos con grados de enfermedad comparables en las distintas localizaciones geográficas podrían impactar sobre los resultados terapéuticos. Es probable que los individuos con distintos perfiles microbianos respondan de forma diferente a un determinado tratamiento periodontal. Además, estas diferencias microbianas entre los individuos pueden explicar, en

Recuento de la sonda de ADN en % 10,20 7,65 5,10 2,55 Estados Unidos

0,00

Suecia Chile

Brasil ii nsk cra T. so s a oxia S. n ginosu geneic n o S. a elanin P. m nes c P. a ucosa N. m ccalis rum u L. b orbillo G. mnticola e s T. d givali n P. gi rsythiatus T. fo nstella s o n S. c gresce ia i P. n termed i P. inicros ticum ncenti hum p i P. m don ss v lymor m m o erio F. p cleatum ss p cleatu u u F. n cleatum ss n u F. n cleatu u F. n odatum E. n owae h s C. s ectu C. r acilis s r den C. g orro a E. c igen s put itan C. s hraceas om c vali emc C. o ingi ycet C. g tinom c A. a nguis S. saalis r s S. o itis diu S. m terme i S. in rdoni o S. g rvula ticus a toly V. p ii 2 don A. o eslund i 1 i a A. n lund aes A. n aelli ae i r A. is rencser e A. g

Fig. 39. Porcentajes medios ajustados del recuento de sonda de ADN total de 39 especies bacterianas en las muestras de placa subgingival basales obtenidas de 114 individuos americanos, 101 suecos, 26 chilenos y 58 brasileños con periodontitis crónica. La parte superior de cada panel representa los porcentajes medios tras ajustar para la edad,profundidad media de la bolsa periodontal, sexo y estado de fumador. Se calcularon los porcentajes medios de cada especie promediando las muestras procedentes de las cuatro profundidades de bolsa

más profundas y de las tres más superficiales de cada individuo y, luego, obteniendo la media de todos los individuos en los cuatro países. La significación estadística de las diferencias entre los grupos se logró utilizando ANCOVA, ajustando para la edad, profundidad media de la bolsa, sexo y estado de fumador; *p < 0,05; **p < 0,01, ***p < 0,001, tras ajustar para comparaciones múltiples (157). Las especies se ordenaron y agruparon según los complejos descritos en Socransy y cols. (156). Los datos proceden de Haffajee y cols. (60).

179

Socransky y Haffajee

T. forsythia Recuento de la 0,0 sonda de ADN en %

6,5

P. gingivalis 13,0

0,0

NS

Brasil

6,5

T. denticola 13,0

0,0

P < 0,001

Chile

Suecia

6,5

13,0

P < 0,001

Estados Unidos

Fig. 40. Gráfico de barras de los porcentajes medios ajustados (± ESM) del recuento de la sonda de ADN total de las especies del complejo rojo, T. forsythia, P. gingivalis y T. denticola en las muestras de placa subgingival basales obtenidas de las cuatro bolsas periodontales más profundas y las tres más superficiales obtenidas de 58 individuos brasileños, 26 chilenos, 101 suecos y 114 americanos con periodontitis crónica. Las barras representan los porcen-

tajes medios tras ajustar para la edad, profundidad media de la bolsa periodontal, sexo y estado de fumador. Las patillas indican el error estándar de la media. La significación estadística de las diferencias entre los grupos se logró utilizando ANCOVA y ajustando para la edad, profundidad media de la bolsa, sexo y estado de fumador. Los valores p se ajustaron para 40 comparaciones (157). Los datos proceden de Haffajee y cols. (60).

parte, las diferencias en la gravedad de la enfermedad observadas en las distintas regiones del mundo.

bitat empieza incluso antes del individuo (ser humano) y puede abarcar desde los factores controlados por la localización geográfica de la población hasta los antecedentes genéticos, características raciales y étnicas, costumbres sociales, posición socioeconómica, hábitos alimentarios y, de forma importante, la naturaleza de los microorganismos que colonizan a otros individuos en la misma comunidad. Una vez que se pasa de la comunidad humana al ser humano individual, existen factores singulares en el anfitrión que desempeñan un papel principal, entre ellos: estructura genética, estado de salud, dieta, procedimientos de higiene bucodental, tabaquismo, drogodependencias y personas con las que el anfitrión interactúa. Al avanzar desde el individuo hacia su cavidad bucal, surgen factores adicionales que influyen sobre la colonización microbiana. Entre estos últimos se encuentran: la naturaleza de los receptores, tanto en los tejidos duros como en los blandos, para la adherencia inicial de las especies; la naturaleza de las especies que ya están colonizando las superficies disponibles, la composición y la naturaleza del líquido circulante principal que mantiene a estos microorganismos, y, una vez más, las propias medidas de higiene bucodental practicadas. Los datos presentados antes indican que cada uno de estos factores puede impactar sobre la naturaleza de los microorganismos colonizadores y que las especies que colonizan un área de la boca tienen el potencial de moverse hacia otras zonas y colonizarlas, si bien en cantidades y proporciones diferentes y ocupando distintos nichos ecológicos.

Comentarios conclusivos A estas alturas el cerebro de los lectores probablemente se haya convertido en gelatina. La multiplicidad de factores que parecen impactar sobre la naturaleza de la microbiota bucodental puede parecer abrumadora. Por esta razón, hemos decidido resumir algunos de los elementos clave que, según creemos, son fundamentales para comprender la ecología de la microbiota bucal y la forma en que las infecciones bucales pueden ser controladas. El primero de esos elementos no es exactamente una noticia de última hora: la boca no es estéril. Nos guste o no nos guste, la cavidad bucal estará colonizada por microorganismos. Lo mejor que podemos hacer es guiar la composición de la microbiota hacia una que esté libre, de un modo sostenido, de sufrir los efectos de las infecciones bucales. Para emprender este proceso, es necesario entender los factores que gobiernan la composición microbiana y la actividad biológica, con el fin de «convertir» esta microbiota en una que sea compatible con el anfitrión.

Hábitat Un reconocimiento clave es que mientras la microbiota afecta a su hábitat, el hábitat afecta a la composición y los procesos metabólicos de las especies colonizadoras. El há-

180

Ecología microbial periodontal

Las piezas dentarias proporcionan un hábitat único para la colonización de microorganismos. Un factor crítico es que los dientes (o dentaduras postizas) no son superficies que se descaman y, por lo tanto, permiten el desarrollo de biopelículas muy complejas con un denso glucocáliz. La composición de las biopelículas sobre los dientes está afectada por la naturaleza de la superficie proporcionada, los otros microorganismos en la biopelícula y la naturaleza del líquido circulante. Los receptores en los dientes son, con mayor probabilidad, las proteínas salivales depositadas durante el proceso de formación de la película, y estas proteínas diferirán de una persona a otra, según la estructura genética. Estas proteínas seleccionan microorganismos con adhesinas específicas, y éstos pueden adherirse, multiplicarse y proporcionar las especies «pioneras» que preparan el escenario para la colonización de otras bacterias. La primera especie puede proporcionar puntos de adherencia (coagregación) para otras especies o puede proporcionar el entorno para el crecimiento de otras especies, alterando los factores fisiomecánicos, proporcionando nutrientes o degradando complejas macromoléculas a formas que puedan ser utilizadas por otras especies. Así pues, la naturaleza de las especies que entran en el desarrollo de la biopelícula influye en gran medida sobre la naturaleza de las otras especies que podrán habitar en la misma zona. Nos quedamos impresionados por la velocidad a la que se produce esta fase de colonización inicial. Determinadas especies pueden alcanzar concentraciones máximas en unas horas, y muchas de las especies habrán logrado un crecimiento máximo en 1-4 días. No obstante, esta rápida formación es análoga a la construcción de una casa. La estructura puede montarse de forma bastante rápida (en unos días), pero transcurrirán de semanas a meses para que la construcción termine de completarse. La abundancia y la composición del líquido circulante que baña esta área también influirá en las cantidades y proporciones totales de especies en las superficies dentarias. Los datos de los pacientes con el síndrome de Sjögren sugieren que la disminución del flujo de saliva limita el crecimiento de especies bacterianas sobre la superficie tanto de las piezas dentarias como de los tejidos blandos y altera la composición microbiana. Por último, la placa supragingival y las biopelículas del tejido blando albergan especies anaerobias, incluidos los patógenos periodontales, aunque las cantidades pueden ser pequeñas. Las piezas dentarias, juntamente con los tejidos gingivales, proporcionan un dominio único para la colonización bacteriana, el entorno subgingival. En esta área, las superficies, tanto de tejido duro como de tejido blando, están disponibles para colonizar y proporcionan una situación en la que pueden formarse dos tipos de biopelículas. La primera inicialmente sería una extensión subgingival de la biopelícula supragingival asociada al diente y, la segunda, la biopelícula que se desarrolla en la superficie epitelial proporcionada por el surco gingival o la pared de la bolsa periodontal. De nuevo, surgen los principales factores que determinan la colonización: la natu-

raleza de las superficies y la naturaleza del líquido circulante que mantiene la colonización. La superficie de tejido blando será diferente de una persona a otra, según los antecedentes genéticos, en cuanto a la naturaleza de los receptores proporcionados para la adherencia de las bacterias bucales. Además, las especies colonizadoras pueden alterar las superficies epiteliales y ocasionar la colonización de otras especies (21). Asimismo, puede detectarse una tercera zona entre el diente y las biopelículas asociadas a los tejidos. Esta zona es más evidente en las bolsas periodontales más profundas y consta de bacterias con poca adherencia, que pueden sobrevivir en las bolsas más profundas porque el confinamiento físico de tales bolsas no exige la tenaz adherencia a la superficie que es necesaria para la supervivencia de la mayoría de las biopelículas. El líquido circulante que nutre las biopelículas subgingivales es el líquido crevicular gingival. La composición de este líquido es notablemente diferente de la composición de la saliva, y su composición y volumen se encuentran extraordinariamente influidos por el estado inflamatorio de los tejidos gingivales. Un bajo volumen de líquido crevicular gingival puede limitar el crecimiento de las biopelículas subgingivales, mientras que el aumento de su volumen con los productos de degradación de los tejidos adyacentes puede aumentar el crecimiento bacteriano, favoreciendo el desarrollo de especies específicas, como P. gingivalis y T. denticola, que requieren productos metabólicos de degradación, como las proteínas o los péptidos.

Comunidad clímax Un segundo concepto clave en la estabilidad de la comunidad «clímax», es decir, la compleja mezcla de especies bacterianas que se produce en las biopelículas maduras. Finalmente, tras las interacciones de todo el hábitat local, determinantes del anfitrión y microbiológicos, se establece una comunidad clímax estable. Los microorganismos en esta comunidad han alcanzado un equilibrio entre ellos y con el hábitat proporcionado por el anfitrión. Este equilibrio es dinámico, en cuanto a que continuamente se producen perturbaciones menores y ajustes, realizados tanto por el anfitrión como por las especies colonizadoras. Una vez establecida, es muy difícil hacer grandes cambios a esta comunidad clímax. Los cambios a corto plazo en el anfitrión, como una infección de las vías respiratorias superiores, una breve variación en la dieta, un lapso en los procedimientos de higiene bucodental, modificarán de alguna manera la comunidad microbiana, pero ésta regresará a su estado de clímax una vez eliminados estos factores. Incluso la terapia periodontal puede tener únicamente un efecto modificador temporal sobre la comunidad clímax, aunque los tratamientos que proporcionan alteraciones importantes a la comunidad microbiana o al hábitat pueden llevar a una nueva comunidad clímax que, se espera, sea beneficiosa para el anfitrión. A medida que se examina la historia de la terapia periodontal, se hace evi-

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dente que se han utilizado diversos procedimientos para alterar la microbiota subgingival, con la esperanza de que estos procedimientos beneficiarían al anfitrión. En su mayor parte, no se tenía una cabal idea acerca de los efectos que estos procedimientos tendrían sobre el ecosistema subgingival. En los últimos años, cierto número de estudios, revisados por Haffajee y Socransky (65), han intentado definir las variaciones que se producen como resultado de tratamientos individuales o combinados. La siguiente fase será proporcionar la terapia periodontal óptima para cada individuo, con el fin de desarrollar una comunidad clímax estable, que proporcione una estabilidad periodontal prolongada.

¿Y ahora, qué? Existe un renovado interés en la comunidad biomédica acerca del estudio de las biopelículas, ya que las comunidades que constituyen la biopelícula son responsables de la mayoría de las enfermedades bacterianas infecciosas del ser humano. Por ello, esta situación representa una oportunidad única para fusionar las investigaciones in vitro, in vivo y translational, aunque es crucial que estos tres acercamientos sean realizados en paralelo, con interacciones colaboradoras. Los autores temen que la comunidad científica y los organismos que financian las investigaciones se queden absortos con la «metagenómica», la «proteómica» y los sistemas in vitro. Los estudios de esta envergadura, aislados, pueden tener una relevancia escasa o no reconocida respecto al ecosistema in vivo de interés. El reto para el futuro será equilibrar los acercamientos de las investigaciones in vivo, in vitro y translational, a fin de poder avanzar en la comprensión de los ecosistemas de las biopelículas.

Agradecimientos Este trabajo fue financiado en parte por las becas de investigación DE-10977, DE-12108, DE-12861, DE-13232 del National Institute of Dental and Craneofacial Research. Periodontology 2000, Vol. 38, 2005, 135-187

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