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UPCII M Microbiologia Teórica 22 2º Ano 2014/2015 Sumário Capítulo XVIII. Biofilme Oral - Colonização por bactérias orais Mecanismos de adesão 2 Restrições impostas pelo hospedeiro à adesão microbiana Adesão e Metabolismo bacteriano Aderência Aderência “long-range” Adesão específica Adesinas e receptores das baterias orais T22 MJC 28-10-2014 Sumário Capítulo XVII. Microbioma oral Alterações da expressão genética bacteriana em resposta às necessidades de colonização da cavidade oral Comunicação entre Microrganismos Mecanismos de comunicação Autoindutores tipo I Autoindutores tipo II Pequenos péptidos Comunicação por “contacto” 3 Transformação genética e “Competence Stimulating Peptides” Lantibióticos Adesinas e receptores T22 MJC 28-10-2014 Colonização da cavidade oral Morte e expulsão Compostos antimicrobianos Exfoliação Acção mecânica da língua Célula Bacteriana Propriedades de aderência Bactérias sinergisticas Nutrientes pH 4 Colonização T22 MJC 28-10-2014 Aquisição das bactérias orais • Colonização por contacto com objectos • Streptococcus (mitis e oralis), Haemophilus e Neisseria Nascimento • Veículo é a saliva • Colonização que se torna reconhecível Erupção dos • Essencialmente Streptococcus (1ºsanguis e depois mutans)e Actinomycetes decíduos • Alterações hormonais Adolescência • Anaeróbios G(-) Adulto 3ª Idade 5 • Exercício físico, stress, função imunitária ou fluxo salivar • Tabagismo, consumo de hidratos de carbono e gravidez • Alterações no fluxo salivar • Colonização por Candida T22 MJC 28-10-2014 Adesão bacteriana a superfícies A que aderem? Como aderem? Estratégias para evitar a adesão. 6 T22 MJC 28-10-2014 Adesão de curta e longa acção 7 T22 MJC 28-10-2014 É mais fácil colonizar HA ou mucosa? Mucosa expressa: Fibronectina Laminina Proteínas proteoglicanos Capacidade de resposta de estímulos Pode ser nocivo para o hospedeiro 8 T22 MJC 28-10-2014 Como é que a bactéria se “aproxima” ? - - + Fimbria/fibrilhas + + + Atracção electroestática Bactéria - - Fimbria/fibrilhas + aa apolar - Atracção hidrofóbica van der Waals 9 T22 MJC + - 28-10-2014 Superfície do hospedeiro Depois da atração inicial Pontes de hidrogénio Bactéria Fimbria/fibrilhas - Superfície do hospedeiro Fimbria/fibrilhas +Ca+ - Ponte catiónica bivalente 10 T22 MJC 28-10-2014 Adesão de curta e longa acção 11 T22 MJC 28-10-2014 Adesinas e Recetores Adesinas Recetores Proteínas Galactose Ácido Siálico Cadeias de hidratos de cabono Oligossacáridos Proteínas: amilase Lectin-Like Proteína-açúcar 12 T22 MJC 28-10-2014 Streptococci S. parasanguis – Fimbriae têm FbpA S. gordonii- Fibrilhas têm CshA/B Película salivarAglutininas (gp340) Colagénio (dentina) Outras bactérias AbpA e AbpB fibronectina S. cristatus fibrilhas Fusobacterium nucleatum S. mutans (AgI/II) fibronectina amilase GBPs 13 Glucanos T22 MJC 28-10-2014 Actinomyces naeslundii Fimbrias tipo 1 PRPs Fimbrias tipo 2 Receptores glicosídicos em células epiteliais 14 T22 MJC 28-10-2014 Outras bactérias orais Porphyromonas gingivalis FimA Aggregatibacter Flp pili e Ema Células epiteliais Treponema denticola MSP Adesão a superfícies Proteína não fibrilhar que liga colagénio Fusobacterium nucleatum FadA PRPs estaterinas salivares Integrinas das células epiteliais Proteínas da Matriz Tanerella forsythia BSPA 15 Células humanas e proteínas da matriz T22 MJC 28-10-2014 Depois de estabelecerem esta adesão inicial o que acontece? Colonização 16 Infeção à superfície Invasão dos tecidos Invasão intra celular T22 MJC 28-10-2014 Mas as bactérias não aderem só à superfície….. Colonizadores 2ºs CS EPS Colonizadores 1ºs CS EPS Esmalte 17 T22 MJC 28-10-2014 As bactérias orais recorrem a vários “substratos” 18 T22 MJC 28-10-2014 Adesão promovida por outras bactérias Actinomyces (Fimbrias tipo 2) Streptococci (polissacarídeos) Fusobacterium tem RaD e galactose que ligam arginina e lectinas específicas para galactose e nacetilneuramic acid (peptidoglicano). P. gingivalis adere a: colonizadores primários (Streptococci) 19 FimA gliceraldehído 3 fosfato desidrogenase Mfa Antigénio I/II Colonizadores tardios (Tanerella e Treponema) T22 MJC 28-10-2014 Adesão e Metabolismo Não são considerados juntos mas deviam Adesão duradoura pressupõem metabolismo Adesão é forma de garantir consórcio metabólico 20 T22 MJC 28-10-2014 Streptococci na cavidade nasofaringica Oligosacarídeos das glicoproteínas Mucinas Hidrolases de glicano Sialidases Galactosidases Fucosidase S.mutans e S.salivarus são eficientes a fermentar açucares levando à produção de ácido lático consumido por Veillonella 21 T22 MJC 28-10-2014 Outros exemplo de co-colonização Interacção Benefícios S.gordonii-P.gingivalis Adesão, potencial redox S.gordonii-F.nucleatum Adesão, potencial redox, ácidos gordos F.nucleatum-T.forsythia Factores de crescimento (Acido acetil murâmico) P.pingivalis-T.forsythia Peptideos e hemina 22 T22 MJC 28-10-2014 A coexistência das bactérias orais nem sempre é pacífica Competição indireta por nutrientes espaço de adesão. Competição direta por Bacteriocinas 23 Lantibióticos Contacto de FimA com a arginina deiminase da superfície de Streptococcus cristatus reduz a expressão de FimA. Peróxido de hidrogénio T22 MJC 28-10-2014 Bibliografia Capítulo 13, 14 24 T22 MJC 28-10-2014 Biofilme Oral e Quorum sensing Comunicação entre bactérias 25 T22 MJC 28-10-2014 Ecossistema oral Temperatura pH Redox Nutrientes Outras bactérias 26 T22 MJC 28-10-2014 Percepção da alteração Mecanismo de alteração do fenótipo 27 T22 MJC 28-10-2014 Em bactérias Regulação da expressão genética é essencialmente ao nível da transcrição Como? Factores de transcrição Lembram-se o que são? Repressores Podem depender de ligandos Activadores Podem depender de fosforilação Cascatas de sinalização 28 T22 MJC 28-10-2014 Ainda se lembram o que é um factor de transcrição? 29 T22 MJC 28-10-2014 Alteração da expressão genética Muitas vezes associada a um estímulo externo gerado por outras bactérias: “Comunicação” entre bactérias ou Quorum sensing Alteração da expressão genética ligada a moléculas cuja [] aumenta consoante o nº de bactérias no ambiente. Envolve sistemas de transdução de sinal 30 T22 MJC 28-10-2014 Comunicação entre bactérias Diferente em G+ e G- mas assente em: Produção de uma molécula sinalizadora 31 Existência de recetores para essa molécula ou internalização passiva da mesma Alteração do fenótipo T22 MJC 28-10-2014 Quorum sensing Baseado em moléculas sinalizadoras: 32 Baixo peso molecular AHLs lactonas acil homoserinicas AI2 Diesters furanosil borato DSF Ácidos gordos cis insaturados péptidos T22 MJC 28-10-2014 Comunicação entre bactérias G+ G- 33 T22 MJC 28-10-2014 Comunicação entre bactérias Por contacto directo Por moléculas secretadas para o meio Directamente (AI-1 e AI-2) Depois dos percursores processados (CSP e Lantibióticos) Determinam expressão de: Factores de virulência Competência Conjugação Produção de antibióticos Mobilidade Esporulação Formação do biofilme Structure of a polymicrobial biofilm Essentials of Glycobiology Second Edition 34 T22 MJC Chapter 39, Figure 4 28-10-2014 Comunicação entre bactérias por AI-1 AHL (Acyl-Homoserine Lactone) Comunicação intra específica Mais de 70 GAinda não foi descrita em bactérias orais 35 T22 MJC 28-10-2014 Comunicação entre bactérias por AI-2 AI-2 Também identificada na sinalização de Proteases de P.gingivalis Leucotoxina de A.actinomycemcomitans Metabolismo de açucar S.gordonii Comunicação interespecífica 36 dihidroxil pentanediona Vibrio harveyi AI-2 de A.actinomycemcomitans activa genes de P. gingivalis T22 MJC 28-10-2014 Bactérias produtoras de AI-2 37 T22 MJC 28-10-2014 Funções controladas por AI-2 38 T22 MJC 28-10-2014 Comunicação entre bactérias G(+) (CSPs) Péptidos secretados Sistema de detecção baseado em cinases membranares (two component system) Comunicação intraespecífica Identificada em vários Streptococci orais 39 T22 MJC 28-10-2014 Sistemas de transdução do sinal H1 proteína transmembranar autofosforilável Fosfato libertado passa ao elemento de resposta D Elemento de resposta funciona como factor de transcrição. 28-10-2014 T22 MJC T07 40 Streptococci orais e transformação O que é transformação? Vantagens? Que células fazem transformação? Competência Induzida por 41 T22 MJC 28-10-2014 De forma mais completa 42 T22 MJC 28-10-2014 Efeito de mutações no gene comC Quorum sensing e biofilme 43 T22 MJC 28-10-2014 CSPs em Streptococci orais 44 T22 MJC 28-10-2014 Quorum sensing em bactérias orais 45 T22 MJC 28-10-2014 Quorum sensing e factores de virulência - Staph aureus 46 T22 MJC 28-10-2014 Quorum sensing e fatores de virulência – Pseudomonas aeruginosa 47 T22 MJC 28-10-2014 Quorum sensing e factores de virulência – Vibrio Cholerae 48 T22 MJC 28-10-2014 Interferência com mecanismos de quorum sensing Remoção ou inactivação das moléculas sinalizadoras Por outras bactérias (S. typhimurium e E. coli) Pelo hospedeiro 49 T22 MJC 28-10-2014 Interferência com mecanismos de quorum sensing Remoção ou inactivação das moléculas sinalizadoras Por outras bactérias (S. typhimurium e E. coli) Pelo hospedeiro 50 T22 MJC 28-10-2014 Interferência com mecanismos de quorum sensing 51 T22 MJC 28-10-2014 Que consequências podem ter as descobertas descritas? 52 T22 MJC 28-10-2014 Bibliografia Artigos da pasta das teóricas: Bacterial quorum sensing: its role in virulence and possibilities for it´s control. Cell comunications: STOP THE MICROBIAL CHATTER 53 T22 MJC 28-10-2014 Sumário Capítulo XVIII. Microbioma oral - Comunicação do Microbiota com o Hospedeiro 54 Mecanismos de interacção com células epiteliais Porphyromonas gingivalis Aggregatibacter actinomycemcomitans Treponema dentícola Tanerella forsythia T22 MJC 28-10-2014 Activation of immune signaling by bacterial lipopolysaccharide (LPS) Essentials of Glycobiology Second Edition 55 Chapter 39, Figure 2 T22 MJC 28-10-2014 Comunicação com o hospedeiro 56 T22 MJC 28-10-2014 De forma mais completa http://www.genego.com/ma ps/558_map.png 57 T22 MJC 28-10-2014 Moléculas “usadas” pelos MO Proteínas de superfície com domínios ricos em leucinas Listeria monocytogenes internalinas (InlA e InlB) Shigella flexneri (IpaH) Samonella enterica proteins (SlrP, SspHI, and SspH2) Treponema denticola (LrrA) Proteínas de superfície com domínio Big_2 (Bacterial Iglike) 58 E.coli EPEC (intiminas) T22 MJC 28-10-2014 59 T22 MJC 28-10-2014 As moléculas de QS são tb “lidas” pelas célula humanas 60 T22 MJC 28-10-2014 As moléculas de QS são tb “lidas” pelas célula humanas 61 T22 MJC 28-10-2014 Bibliografia Capítulo 5 Artigo da pasta do molar: Quorum sensing comunication between bacteria and human cells signals, targets and functions Artigo da aula TP04 62 T22 MJC 28-10-2014
