AHL e deteção de quórum: como o oxigénio orienta a placa dentária

A placa dentária pode ser comparada a uma cidade minúscula e densamente povoada de bactérias. Nesta imagem, as espécies associadas tanto à doença das gengivas como à formação de placa precisam de um sítio onde se fixar.

Em vez de aparecerem logo de início, esperam que uma espécie mais precoce crie uma base e, depois, instalam-se à medida que o oxigénio diminui e surgem condições mais favoráveis.

Os cientistas já conheciam esta sucessão. O que não se sabia era que certos sinais químicos, activos quando há oxigénio, poderiam ajudar a pôr todo o processo em marcha.

Comunicar em código químico

A deteção de quórum assenta numa ideia simples: as bactérias libertam pequenas moléculas no ambiente e, com o aumento da população, essas moléculas vão-se acumulando.

Quando a concentração ultrapassa um determinado limiar, a comunidade altera o comportamento de forma sincronizada - cria biofilmes, aumenta a virulência e torna-se mais resistente a 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.

A ideia dominante era a de que as bactérias orais recorriam a sistemas de sinalização totalmente diferentes. Além disso, as tentativas de detectar AHLs em comunidades de placa tinham, na maioria das vezes, falhado.

Sinais ignorados durante demasiado tempo

Ainda assim, essa interpretação já começava a perder força. Trabalhos anteriores tinham encontrado pequenas quantidades de AHLs na saliva humana, e confirmou-se que determinadas bactérias da superfície da língua produziam AHLs.

No entanto, nunca se tinha demonstrado se esses sinais organizavam, de facto, a comunidade da placa dentária - ou se apareciam apenas por acaso.

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

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

Já em condições anaeróbias, o sinal desapareceu por completo. Afinal, o oxigénio era o “interruptor”.

Um gatilho ambiental

A placa junto à superfície do dente é rica em oxigénio. Em contrapartida, a placa mais profunda e espessa não o é; e, à medida que amadurece, o oxigénio vai diminuindo no interior, criando um cenário que favorece bactérias patogénicas.

O facto de as AHLs surgirem apenas em ambiente aeróbio sugere que estes sinais são mais relevantes nas fases iniciais do desenvolvimento da placa - quando a composição da comunidade ainda está a mudar.

Investigações anteriores já tinham mostrado que, de forma geral, a deteção de quórum influencia quais as bactérias que prosperam na boca.

Contudo, até aqui ninguém tinha associado a produção de AHLs a um gradiente de oxigénio na placa dentária humana.

Travar a acumulação de placa

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

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

No estudo foram usadas duas: a GcL, capaz de degradar uma ampla variedade de AHLs, e a SsoPox, que actua de forma mais específica sobre moléculas de cadeia longa.

Ambas alteraram a composição da comunidade. Em condições aeróbias, o tratamento deslocou a placa na direcção de bactérias benéficas e de colonizadores precoces, que predominam em bocas saudáveis.

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

No conjunto, estes grupos benéficos passaram 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% quando comparada com os controlos não tratados. Isto demonstrou, de forma física e mensurável, uma redução na quantidade de placa que realmente se formou.

Cada lactonase gerou efeitos visivelmente distintos, o que provavelmente reflecte as diferenças nos alvos de AHL de cada uma.

Sinais que atravessam a barreira

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

Mas, quando os investigadores introduziram AHLs de maneira artificial, as várias comunidades responderam.

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

Haemophilus, uma bactéria residente com benefícios imunitários conhecidos, desapareceu por completo nas amostras tratadas.

É possível que os sinais de AHL, produzidos nas camadas externas aeróbias da placa, se difundam para o interior.

Dessa forma, chegariam à zona anaeróbia e acelerariam o aumento de bactérias ligadas à doença - apesar de as bactérias mais profundas não estarem a produzir AHLs.

Repensar o tratamento

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

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

Ao interferir com esses sinais, a comunidade dentária tende para um estado mais saudável. Isto altera os alvos possíveis para a intervenção.

As terapias actuais para a doença das gengivas - como antibióticos, antissépticos e a limpeza mecânica - reduzem as bactérias de forma ampla.

No futuro, uma abordagem de “bloqueio de quórum” poderá suprimir de forma mais específica o processo patogénico de formação de placa, preservando em grande medida a comunidade microbiana benéfica.