Placa dentária: sinais AHL e deteção de quórum no biofilme oral

A placa dentária pode ser comparada a uma cidade minúscula e apinhada, habitada por inúmeras bactérias. Nesta imagem, as espécies associadas tanto à doença gengival como à própria formação de placa precisam de “morada” para se instalarem.

Em vez de chegarem primeiro, aguardam que espécies anteriores construam a base. Depois, à medida que o oxigénio diminui e surgem condições mais favoráveis, entram e expandem-se.

Esta sucessão é conhecida há muito pela ciência. O que não estava claro era que certos sinais químicos - ativos quando existe oxigénio - poderiam ser o gatilho que põe todo o processo em andamento.

Conversar em código químico

A deteção de quórum assenta numa regra simples: as bactérias libertam pequenas moléculas para o meio e, conforme a população aumenta, essas moléculas acumulam-se.

Quando a concentração ultrapassa um determinado limiar, a comunidade muda de comportamento em bloco - passa a formar biofilmes, aumenta a virulência e torna-se mais resistente aos antibióticos.

O Dr. Mikael H. Elias, da Universidade do Minnesota (UMN), e a sua equipa centraram-se numa classe específica destes sinais: as lactonas de N-acil-homoserina, ou AHLs.

Durante décadas, assumiu-se que as AHLs não tinham qualquer papel relevante na boca.

Acreditava-se, pelo contrário, que as bactérias orais recorriam a sistemas de sinalização totalmente diferentes. Além disso, as tentativas de detetar AHLs em comunidades de placa tinham, na maioria das vezes, falhado.

Sinais ignorados durante muito tempo

Ainda assim, essa perspetiva já começava a perder força. Trabalhos anteriores tinham detetado pequenas quantidades de AHLs na saliva humana, e foi confirmado que certas bactérias da superfície da língua produzem AHLs.

O que nunca tinha sido demonstrado era se esses sinais estavam, de facto, a organizar a comunidade de placa dentária - e não apenas a aparecer por acaso.

A equipa da UMN cultivou uma comunidade de placa a partir de amostras combinadas de cinco voluntários adultos saudáveis.

Em condições aeróbias, a comunidade gerou AHLs detetáveis - equivalentes a cerca de 100 nanomolar e registadas por um biossensor fluorescente.

Quando o ambiente foi tornado anaeróbio, o sinal desapareceu por completo. O oxigénio, afinal, funcionava como o interruptor.

Um gatilho ambiental

A placa junto à superfície do dente é rica em oxigénio. Já a placa mais profunda e espessa não o é; e, à medida que amadurece, o oxigénio vai escasseando no interior, criando condições que favorecem bactérias patogénicas.

O facto de as AHLs surgirem apenas sob condições aeróbias indica que estes sinais terão maior atividade nas fases iniciais do desenvolvimento da placa - precisamente quando a composição da comunidade ainda está a mudar.

Investigação anterior já tinha mostrado que, de forma geral, a deteção de quórum ajuda a determinar quais as bactérias que prosperam na boca.

No entanto, até aqui ninguém tinha relacionado a produção de AHLs com um gradiente de oxigénio na placa dentária humana.

Travar a acumulação de placa

Para perceber se as AHLs influenciavam a estrutura da comunidade, os investigadores adicionaram às culturas de placa em crescimento enzimas chamadas lactonases.

As lactonases degradam as moléculas AHL, interrompendo a sinalização sem eliminar as bactérias.

Foram utilizadas duas neste trabalho: a GcL, que degrada uma ampla gama de AHLs, e a SsoPox, que atua sobretudo sobre moléculas de cadeia mais longa.

Ambas alteraram a composição da comunidade. Em condições aeróbias, o tratamento orientou a placa para bactérias benéficas e colonizadores iniciais, típicos de bocas saudáveis.

“Os nossos resultados destacam a importância da deteção de quórum mediada por AHLs no desenvolvimento do biofilme oral”, afirmou Elias.

No conjunto, estes grupos benéficos subiram de cerca de 77% para 83% da comunidade do biofilme.

Redução do biofilme

A SsoPox diminuiu a massa total do biofilme em mais de 57% face aos controlos não tratados. Isto demonstrou uma redução física e mensurável da quantidade de placa efetivamente formada.

Cada lactonase gerou efeitos claramente distintos, o que provavelmente reflete as diferenças nos seus alvos de AHL.

Sinais que atravessam a fronteira

As experiências em ambiente anaeróbio produziram o resultado mais marcante do estudo. Em comunidades sem oxigénio, não surgiram AHLs de forma espontânea.

No entanto, quando as AHLs foram introduzidas artificialmente, as diferentes comunidades reagiram.

As bactérias associadas à doença periodontal aumentaram nos biofilmes expostos a esses sinais.

O género Haemophilus, uma bactéria residente com benefícios imunológicos conhecidos, desapareceu por completo nas amostras tratadas.

Os sinais AHL gerados nas camadas externas aeróbias da placa podem difundir-se para o interior.

Dessa forma, alcançam a zona anaeróbia e aceleram a ascensão de bactérias associadas à doença, mesmo que as bactérias mais profundas não estejam elas próprias a produzir AHLs.

Repensar o tratamento

Antes deste estudo, a sinalização baseada em AHLs era, em grande medida, considerada irrelevante na cavidade oral.

O que Elias e os seus colegas demonstraram, pela primeira vez, numa comunidade de placa derivada de humanos, é que estes sinais não só existem como também orientam ativamente quais as bactérias que conseguem estabelecer-se.

Ao interromper esses sinais, a comunidade dentária tende para um perfil mais saudável. Isto altera o que os tratamentos poderão visar.

As terapias atuais para a doença gengival, como antibióticos, antissépticos e limpeza mecânica, reduzem as bactérias de forma abrangente.

No futuro, uma abordagem de neutralização do quórum poderá suprimir especificamente o processo patogénico de formação de placa, preservando em grande medida a comunidade microbiana benéfica.