patogenos 2013

ASIGNATURA: MICROBIOLOGIA, INMUNOLOGIA Y

ETIOPATOGENIA DE LA ENF. PERIODONTAL Y

PERIIMPLANTAR

PROGRAMA ESPECIALIDAD DE PERIODONCIA E

IMPLANTOLOGIA

2013

Porphyromonas gingivalis Prof. Dra. Patricia Palma F

patypalma2009@gmail.com

Patogenesis

mecanismos de patogenicidad PATOGENOS

PERIODONTALES

• ADHERENCIA Y COLONIZACION

• MULTIPLICACION EN EL HOSPEDERO

• EVASION DE LA RESPUESTE INMUNE

• DAÑO TISULAR

Dra. P. Palma Microbiología UDP 2

Patógenos periodontales

• Bacteria debe colonizar la zona subgingival, este proceso tiene diferentes etapas y es mediado por la expresión de múltiples productos génicos.

• Bacteria debe alcanzar los fluídos orales para llegar a los tejidos de la cavidad oral donde permanecerán facilitados por la acción de adhesinas, hemaglutininas y proteasas.

• Bacteria establecida suggingivalmente participa en una red trófica de comunicación intercellular con otros procariontes y tb. Con las células hospederas

•. El establecimiento de estas relaciones permitirán que se establezca la vida en biofilm y la internalizacion de la bacteria en las células epiteliales

Dra. P. Palma Microbiología UDP 3

Complejos Bacterianos Microbiota Oral SS Socransky, AD Haffajee 2005. Periodontal microbial ecology Periodontology 2000, 38:135-187

Dra. P. Palma Microbiología UDP 4

Mean Counts (x105) for 40 Bacterial Species in Subgingival

Plaque Samples from Periodontally Healthy and Chronic

Periodontitis Subjects

Dra. P. Palma Microbiología UDP 5

Counts of Subgingival Species at

Clinically Different Sites

Dra. P. Palma Microbiología UDP 6

Placa subgingival

Dra. P. Palma Microbiología UDP 7

Flavia Teles DDS, MS, DMSc Dept. Periodontology

Clasificación taxonómica

Domain: Bacteria

Phylum: Bacteroidetes

Class: Bacteroides

Order: Bacteroidales

Family: Porphyromonadaceae

Genus: Porphyromonas

Species: gingivalis

Dra. P. Palma Microbiología UDP 8

Ej: Porphyromonas gingivalis cepa W 83

filogenia View 16S rRNA tree

Dra. P. Palma Microbiología UDP 9

16S ribosomal RNA Carl Woese

• Porqué se eligió esta molécula:

• Todos los organismos lo tienen

• Pueden establecerse relaciones filogenéticas

• Organismos no cultivables pueden ser identificados y ubicados en un arbol filogenético

Dra. P. Palma Microbiología UDP 10

• 1500 pb

Morfología

• Bacilo Gram negativo corto

• mide de 0.5 - 0.8 um x 1 - 3.5 um

• pared celular membrana externa: LPS

• capsulado,

• no esporulado,

• sin flagelos

• abundantes fimbrias de diferentes

tipos.

• A nivel superficial presenta vesículas que contienen una variedad de enzimas que juegan un rol importante en su virulencia.

Dra. P. Palma Microbiología UDP 11

Fisiología:

Overview of metabolism

and transport in P. gingivalis

rutas metabolicas

sustratos y productos finales

transportadores

bombas de eflujo

Dra. P. Palma Microbiología UDP 12

Fisiología y cultivo

• Anaerobio estricto

• Asacarolítico

• Fuentes de energía tripticase y peptone

• Cultivo necesita suplementos especiales + sangre

Dra. P. Palma Microbiología UDP 13

Genoma

Complete Genome Sequence of the Oral Pathogenic Bacterium Porphyromonas

gingivalis Strain W83 J. Bacteriol. September 2003vol. 185 no. 18 5591-5601

• Porphyromonas gingivalis ATCC 33277

• Length: 2354886bp (2Mb), Chromosomes: 1, Plasmids: 0

• Porphyromonas gingivalis W83 • Length: 2343476bp, Chromosomes: 1,

Plasmids: 0

• Porphyromonas gingivalis TDC60

• Length: 2339898bp, Chromosomes: 1, Plasmids: 0

Dra. P. Palma Microbiología UDP 14

Circular representation of the P.

gingivalis genome

Previously characterized and newly identified putative

virulence agents from the P. gingivalis genome sequencea

Dra. P. Palma Microbiología UDP 15

Factores de virulencia

• Capsula

• Endotoxina

• Fimbrias

• Vesículas de membrana externa

• Hemaglutininas

• Proteínasas cisteinproteasas: gingipaínas

• Proteínasas no cisteinproteasas:

• Inductor de metaloproteinasas de la matriz:

Dra. P. Palma Microbiología UDP 16

Capsula

• Constituída por polisacáridos,

• epsC gen que codifica para

epimerasa

• 6 serotipos capsulares de K1 – K6.

• Rol: Evasión SI antifagocitaria ,

Osonización

Activación del complemento

interrumpe la acción ATB “in vivo”

.

Dra. P. Palma Microbiología UDP 17

Endotoxina LPS

• membrana externa de la bacteria,

• Produce:

• inflamación gingival,

• destrucción del tejido conectivo

• reabsorción del hueso alveolar

por activación de osteoclastos

• liberación de prostaglandinas E2

• un incremento de IL18 y

• IL1B.

Dra. P. Palma Microbiología UDP 18

Fimbrias

• Participan en:

• Interacción patógeno – hospedero

• omo epitelial,

• fibrinogeno, fibronectina, lactoferrina.

• Colonización

• Formación de biopelículas

• Invasión de epitelios

• Eventos de señalización

• Apêndices proteicos = fimbrilina

100-1000/ célula 2 - 8 nm Ø 1-2 μm

• Induce quimiotaxis y secresion de citoquinas.

Dra. P. Palma Microbiología UDP 19

Fimbrias fimA y Mfa

• Adherence is also

required for the

invasion of host cells

Dra. P. Palma Microbiología UDP 20

P. gingivalis 381 Invasion of HCAEC

(artery endothelial cells)

fimA 6 variantes, I al V y Ib

Dra. P. Palma Microbiología UDP 21

• Se detecta fimbrias

fimA tipo II y IV en la

• progresión de la

periodontitis

• Y tipo I, V en

adultos sanos

Vesículas de membrana externa:

“blebs” • Son sacos que se encuentran en la

superficie externa, presentan en su interior numerosas enzimas como:

• fosfolípasa C, proteasas, fosfatasa alcalina, hemolisinas, lipopolisacaridos.

•

• Estas son liberadas, produciendo daño a las células periodontales y neutrófilos

• Pueden entregar LPS u otros componentes de mb externa a distancia

•

• Se ha reportado recientemente su posible participacion en comunicacion bacteria/bacteria

Dra. P. Palma Microbiología UDP 22

Hemaglutininas

• Son proteínas codificadas por:

•

• Hag A family: hag A, hag D

• hag B, hag C

• Inducen la aglutinacion de eritrocitos

• Promueven la colonización por mediación de la unión bacteriana a receptores oligosacaridos en células hospederas

Dra. P. Palma Microbiología UDP 23

Proteínasas cisteinproteasas:

gingipaínas

• Son proteínas tipo colagenasa degradan colágeno de diferentes tipos.

• Estas proteínas son llamadas gingipaínas, produciendo el 85 % de la actividad proteolítica generada por P. gingivalis y el 100 % de la actividad tipo tripsina.

• Las gingipaínas son codificadas por de 3 genes rgpA, rgpB, Kgp

• Acciones:

• degradación de fibronectina, fibrinógeno y de las uniones de las células epiteliales

• activación de cascada coagulación

• Interrumpen SI del hospedero al degradar IL8 (quimiotáctico) y C3 cuya activación produce C3a y C3b, este último un potente opsonizonte.

Dra. P. Palma Microbiología UDP 24

Inductor de metaloproteinasas de la matriz:

• P. gingivalis,

fibroblastos, leucocitos y macrófagos

metaloproteinasas

Degradación de MEC

como el colágeno, fibronectina y la laminina

P. gingivalis inactiva los inhibidores tisulares de metaloproteinasas, específicamente el tipo 1, que se relaciona

con la destrucción del colágeno tipo I y fibronectina.

Dra. P. Palma Microbiología UDP 25

P. gingivalis es un patógeno intracelular?

• Se ha demostrado su capacidad de invadir diferentes tipos celulares

•

• epithelial cell lines primary epithelial cells endothelial cell lines primary endothelial cells fibroblasts dendritic cells macrophages

Dra. P. Palma Microbiología UDP 26

Caveolas

• Caveolinas 1 – presentes en las

membranas celulares animales

• Balsas lipídicas

Dra. P. Palma Microbiología UDP 27

Effect of caveolar disruptors/usurpers on P.

gingivalis invasion

Invasion of HCAEC by P. gingivalis after disruption or usurpation of the lipid

rafts function. * indicates a significant difference between a given treatment

group and untreated control (P<0.05). Data are presented as mean ± SEM.

MCL: methyl-β-cyclodextrin and lovastatin, Nys: nystatin, CTB: β

subunit of cholera toxin.

P. gingivalis infection in mice

Dra. P. Palma Microbiología UDP 29

Bruce J. Paster, Ph.D.

The Forsyth Institute & Harvard School of Dental Medicine

ASIGNATURA: MICROBIOLOGIA, INMUNOLOGIA Y

ETIOPATOGENIA DE LA ENF. PERIODONTAL Y

PERIIMPLANTAR

PROGRAMA ESPECIALIDAD DE PERIODONCIA E

IMPLANTOLOGIA

2013

Aggregatibacter

actinomycetemcomitans Prof. Dra. Patricia Palma F

patypalma2009@gmail.com

Complejos Bacterianos Microbiota Oral SS Socransky, AD Haffajee 2005. Periodontal microbial ecology Periodontology 2000, 38:135-187

Dra. P. Palma Microbiología UDP 31

Clasificación taxonómica

Dra. P. Palma Microbiología UDP 32

Ej: Aggregatibacter actinomycetemcomitans

cepa ATCC 33384, NCTC 9710

Domain: Bacteria

Phylum: Proteobacteria

Class: Gammaproteobacteria

Order: Pasteurellales

Family: Pasteurellaceae

Genus: Aggregatibacter

Species: actinomycetemcomitans

Phylogeny:View 16S rRNA tree

Dra. P. Palma Microbiología UDP 33

Morfología

• Bacilo Gram negativo corto

• no móvil

• sacarolítico y capnofílico.

• Serotipo b se ha descrito fuertemente

asociado con periodontitis agresiva.

• Se han descrito muchos mecanismos de

virulencia para esta especie que

fundamentan su fuerte asociación con

periodontitis agresiva.

Dra. P. Palma Microbiología UDP 34

Fisiología y cultivo

• Anaerobio capnofílico

• Sacarolitico

• No fermentador

• Fuentes de energía

tripticase

• Cultivo necesita

suplementos especiales

suero caballo 10%

Dra. P. Palma Microbiología UDP 35

Genoma

• Aggregatibacter actinomycetemcomitans D11S-1

• Length: 2160695bp, Chromosomes: 1, Plasmids: 2

• Aggregatibacter actinomycetemcomitans ANH9381

• Length: 2136808bp, Chromosomes: 1, Plasmids: 0

Dra. P. Palma Microbiología UDP 36

Factores de virulencia

Dra. P. Palma Microbiología UDP 37

A. actinomycetemcomitans

Leukotoxin

(kills leukocytes)

Endotoxin

(causes bone resporption) Bacterocin

(kills streptococci

actinomycetes,

other Aa strains)

Chemotaxis

Inhibitor

(acts on neutrophils)

Immunosuppresive Factors

(inhibits IgG & IgM production)

Adhesins

(fimbriae, membrane vesicles

- attachment to epithelial cells,

teeth, and other bacteria)

Invasins

(penetrate nonpro-

fessional phagocytes)

Collagenase

(degrades connective

tissue)

Fc Binding Proteins

(Inhibits complement activation)

Cytotoxin

(Inhibits fibroblast

proliferation)

Adherencia

• Adherencia mediada por fimbrias flp, PilA

• Proteinas de mb externa Ema A y Aae, Y por “blebs” con moléculas de adhesión en su superficie

• Polimero extracelular PGA

• Formación de Biofilm adhesión entre bacterias y con el hospedero

• SPA Antigeno especifico de coagregacion con P gingivalis

• El patógeno también tiene proteínas superficiales que le permiten unir ciertos tipos de colágeno, el I, III y V, y también une fibronectina. Facilita invasión a tejidos

Dra. P. Palma Microbiología UDP 39

Adhesion

Dra. P. Palma Microbiología UDP 40

Bacteriocinas

• Actinobacilina, actividad contra Streptococcus orales,

Actinomyces y otros Aa

• Enzima tipo hidrolasa llamada dispersina B con

actividad contra S. epidermidis

Dra. P. Palma Microbiología UDP 41

LPS

• Tiene una endotoxina que es el LPS, que genera distintas respuestas como:

• reabsorción ósea, necrosis tisular en células epiteliales, agregación plaquetaria, y también genera de manera indirecta mediadores de la inflamación

• liberación de mediadores inflamatorios como interleuquinas y factor de necrosis tumoral,

• destrucción tisular x mecanismos propios del hospedero los que lo hacen

Dra. P. Palma Microbiología UDP 42

leucotoxina

• Exotoxina provoca lisis leucocitos, (neutrófilos, monocitos y linfocitos)

• Estimula secresión de IL-8 y 1

• Activa metaloproteinasas

Dra. P. Palma Microbiología UDP 43

proteinasas

• Degrada fibronectina

• Hidroliza fibrinogeno y colageno

citotoxinas

Afectan la viabilidad de los fibroblastos, y por lo tanto la

reparación de la MEC

• Estimulan las colagenasas

• AA tiene la capacidad de invadir, de penetrar las células epiteliales

Dra. P. Palma Microbiología UDP 44

cambios microbiologicos posterior a la

terapia periodontal

Dra. P. Palma Microbiología UDP 45

Recolonization of Periodontal Pockets

Dra. P. Palma Microbiología UDP 46

Recordar

• • There are differences in the periodontal

microbiota

• between health and disease

• • There are differences in the periodontal microbiota

• before and after therapy

• • Cultivated periodontal pathogens have been

• determined

• • Novel currently uncultivated/unrecognized taxa

• might also play a role in disease initiation and

• progression

• • Cultivation of such taxa will allow virulence and

• animal studies

Dra. P. Palma Microbiología UDP 47