A cárie dentária na primeira infância é uma doença bucal grave que causa cáries agressivas. Em particular, uma associação sinérgica entre um fungo, Candida albicans, e uma bactéria cariogênica, Streptococcus mutans, promove o desenvolvimento de biofilmes altamente ácidos e difíceis de matar, o que agrava os danos virulentos.

Embora alguns antimicrobianos tenham sido aplicados para tratar doenças associadas ao biofilme envolvendo fungos, eles geralmente não possuem interações polimicrobianas direcionadas. Além disso, podem não ser apropriados para medidas preventivas porque esses antimicrobianos podem alterar a microbiota ecológica e/ou induzir a prevalência de resistência aos medicamentos ao longo do tempo.

O estudo apresenta uma abordagem enzimática para direcionar as interações glicosiltransferases (GtfB) que se ligam a manana na superfície da C.albicans, demonstrando que endo e exoenzimas podem degradar as mananas, podendo interromper efetivamente as interações do biofilme sem efeitos microbicidas ou sem causar citotoxicidade no biofile. Essas exo e endoenzimas são altamente eficazes na redução da biomassa do biofilme sem matar os microorganismos, bem como aliviar a produção de um ambiente de pH ácido que leva à cárie dentária.

Para corroborar esses resultados, os autores apresentaram evidências biofísicas usando microscopia de força atômica de uma única molécula, cisalhamento de biofilme e análise da topografia da superfície do esmalte. Os dados mostram uma diminuição dramática nas forças de ligação de GtfB a C. albicans (redução de aproximadamente 15 vezes) após o tratamento com enzimas.

Além disso, a atividade enzimática interrompeu a estabilidade mecânica do biofilme e reduziu significativamente a desmineralização do esmalte dentário humano sem efeitos citotóxicos sobre os queratinócitos gengivais.

Os resultados representam um progresso significativo em direção a uma nova intervenção terapêutica não biocida contra biofilmes bacterianos e fúngicos patogênicos visando interações de ligação ligante-receptor entre reinos.

Figura 1: O tratamento enzimático debilitou significativamente o biofilme da bactéria-levedura em uma superfície similar a um dente.

Ao direcionar as ligações entre bactérias e leveduras que podem formar a placa dentária, uma nova estratégia terapêutica pode ajudar a remover o acúmulo sem afetar os tecidos orais, de acordo com um novo estudo realizado por uma equipe da Universidade da Pensilvânia.

A combinação de uma dieta rica em carboidratos e má higiene oral pode levar a crianças com cárie na primeira infância (DCC), uma forma séria de cárie dentária que pode ter um impacto duradouro em sua saúde oral e geral.

Alguns anos atrás, cientistas da Penn School of Dental Medicine descobriram que a placa dentária que leva ao SCC é composta por uma espécie bacteriana, Streptococcus mutans, e um fungo, Candida albicans. Os dois formam uma simbiose pegajosa, cientificamente conhecida como biofilme, que se torna extremamente virulenta e difícil de se desalojar da superfície do dente.

Agora, um novo estudo do grupo oferece uma estratégia para alterar esse biofilme, visando as interações levedura-bactéria que tornam as placas de DCC tão intratáveis. Ao contrário de alguns tratamentos atuais para DCC, que usam agentes antimicrobianos que podem ter efeitos indesejados e potencialmente danificar tecidos saudáveis, este tratamento usa uma enzima específica para as ligações que existem entre os micróbios.

"Achamos que esta poderia ser uma nova maneira de abordar o problema dos DCCs que desempenham um papel na interação sinérgica entre bactérias e leveduras", diz Geelsu Hwang, professor assistente da Penn Dental Medicine e principal autor do estudo, publicado no Diário. mBio. "Isso nos oferece outra ferramenta para alterar esse biofilme virulento."

O trabalho se baseia nas descobertas de um artigo de 2017 de Hwang e colaboradores, incluindo Hyun (Michel) Koo, da Penn Dental Medicine, que descobriu que moléculas chamadas de manana na parede celular de Candida se ligam fortemente a uma enzima secretada por S. mutans, glicosiltransferases (Gftb). Além de facilitar a ligação entre os reinos, o Gftb também contribui para a teimosia dos biofilmes dentais, fazendo polímeros semelhantes a cola chamados glucanos na presença de açúcares.

Embora alguns casos de DCC sejam tratados com drogas que matam micróbios diretamente, potencialmente reduzindo o número de patógenos na boca, isso nem sempre quebra efetivamente o biofilme e pode ter efeitos indesejados sobre micróbios "bons", bem como nos tecidos moles da cavidade oral.

Hwang e seus colegas queriam tentar uma abordagem diferente que visasse diretamente a interação insidiosa entre a levedura e a bactéria e escolheu como alvo o manano na superfície da célula de Candida como o ponto de contato.

Usando três diferentes enzimas de degradação de manana, eles aplicaram cada uma a um biofilme que crescia em uma superfície semelhante a um dente em meio de saliva humana e o deixaram por cinco minutos. Após o tratamento, eles notaram que o volume total do biofilme foi reduzido. Usando microscopia poderosa, eles também observaram reduções dramáticas na espessura do biofilme e interações entre bactérias e leveduras. O pH do meio circundante era mais alto quando exposto às enzimas, indicando um ambiente não tão ácido e, portanto, menos propício à cárie dentária.

Eles também mediram a facilidade de quebrar o biofilme após o tratamento, usando um dispositivo que aplica tensão, semelhante à escovação dos dentes.

"A estrutura do biofilme ficou mais frágil após o tratamento com enzimas", diz Hwang. "Pudemos ver que os biofilmes foram removidos mais facilmente."

Para confirmar o mecanismo de sua abordagem, que as enzimas de degradação de manana estavam enfraquecendo a ligação entre a levedura e as bactérias, a equipe usou microscopia de força atômica para medir as ligações entre Candida e Gftb. Eles descobriram que a terapia reduziu essa força de ligação em 15 vezes.

Finalmente, eles queriam ter uma ideia de quão bem toleradas essas enzimas seriam quando usadas na cavidade oral, especialmente porque as crianças seriam o grupo-alvo de pacientes.

Ao aplicar as enzimas a células gengivais humanas cultivadas, eles não encontraram nenhum impacto prejudicial, mesmo quando usaram uma forma concentrada das enzimas. Além disso, eles descobriram que o tratamento não matou a bactéria ou o fermento, um sinal de que poderia funcionar mesmo se os micróbios desenvolvessem mutações que lhes dariam resistência contra outros tipos de terapias.

Os pesquisadores mantiveram o tempo de aplicação relativamente curto em cinco minutos, embora esperem ver atividade em um tempo ainda menor, como os dois minutos recomendados para escovar os dentes. Hwang diz que eles podem considerar um enxaguatório bucal sem álcool com essas enzimas adicionadas que as crianças possam usar como medida preventiva contra a DCC.

Os pesquisadores esperam continuar procurando essa possibilidade com mais acompanhamento, incluindo testes para essas enzimas em um modelo animal. Com mais sucesso, seu objetivo é adicionar mais uma ferramenta para combater a ameaça da ECC à saúde pública.