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Taller Tercer corte de Metabolismo de la placa Supragingival...

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UNIVERSIDAD EL BOSQUE Clase de Metabolismo de la placa supragingival

POR: JENIFER GALINDO MARIA JOSE JARA CAROLINE LÓPEZ ESTEFANÍA MONTAÑA CAMILA RODRIGUEZ

ODONTOLOGÍA SEGUNDO SEMESTRE 2018 PREGUNTAS

1. Que función cumplen las glucosil transferasas, fructosiltransferasas y glicosidasas bacterianas en la formación del biofilm supragingival, defina la reacción que catalizan a partir de la sacarosa. 2. Cuáles son los exopolisacaridos sintetizados por las bacterias y que función cumplen en el biofilm supragingival. 3. Por qué el pH es un factor crítico para la formación del biofilm supragingival 4. Qué papel tiene el oxígeno en el desarrollo del biofilm supragingival 5. Represente mediante un esquema la ruta catabólica mediante el cual las bacterias de la placa supragingival obtienen energía a partir de la sacarosa. 6. Identifique los productos de la ruta, consulta la naturaleza ácida o básica de los mismos y explique cómo estos afectan los tejidos o fluidos de la cavidad oral 7. Con la información recolectada en los anteriores puntos incorpórela en el modelo que esta construyendo. RESPUESTAS

1. Las glicosiltransferasas son un grupo de enzimas extracelulares encontradas en bacterias como St. sanguis y St. mutans. Son responsables de la síntesis de glucanos para lo cual hidroliza la molécula de sacarosa y transfiere el residuo de glucosa a un polímero de glucano preexistente. Por su parte, el residuo de fructosa es captado por la célula bacteriana donde tiene dos destinos: es metabolizado dando como producto final ácidos orgánicos ó bien es acumulado como polisacárido intracelular de reserva. Los ácidos mencionados difundirán hacia la matriz de la biopelícula acidificando el entorno y produciendo el consiguiente descenso de pH. La reacción no parece requerir un cofactor metálico ni coenzimas, y no resulta afectada por los iones fluoruro. La enzima tiene un amplio pH óptimo (entre 5 y 7).

La enzima fructosiltransferasa encontrada en St. salivarius, A. viscosus y algunos St. mutans, sintetiza otro polisacárido extracelular importante, homopolímero de la fructosa, al que se denomina levano o fructano. Este es un polímero de la D-fructofuranosa que muestra un predominio de enlaces β (2→6), tales polímeros tienen elevado peso molecular, son bastante solubles y fácilmente degradables. Dado que estas bacterias también son capaces de degradar dicho polímero, es difícil determinar la verdadera producción de fructano por las bacterias del biofilm. El sustrato específico para las fructosiltransferasas es la sacarosa, de la que se usa la fructosa para incrementar el polímero fructofuranosa, liberando una molécula de glucosa en el proceso. En este caso, la glucosa restante será captada por la célula bacteriana y destinada a la obtención de energía o almacenada como polímero intracelular de reserva,

teniendo el mismo Cátedra de Bioquímica General y Bucal –FOUBA- 9 efecto sobre la biopelícula bacteriana que los descritos en el caso de la glucosiltransferasa. Aunque el glucano y el fructano son los principales polímeros extracelulares formados en el biofilm a partir de la sacarosa, no se deben considerar como los únicos polímeros del biofilm, o que otros azúcares no pudieran ser utilizados por otros sistemas enzimáticos para producir polisacáridos diferentes.

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Medigraphic.com. (2018). [online] Available at: http://www.medigraphic.com/pdfs/derrevmex/rmd-2010/rmd101d.pdf

[Accessed 31 Oct. 2018].

2. Los exopolisacáridos sintetizados por las bacterias son: 2.1 GLUCANOS: Los ß-glucanos tienen un efecto fisiológico dependiendo de su fuente de origen. En el caso de los cereales son un componente importante en los alimentos en la modulación de desregulaciones metabólicas asociadas al síndrome metabólico. Sin embargo los distintos efectos dependen de: la dosis, su estructura, peso molecular y el tipo de alimento. Los efectos fisiológicos de los ß-glucanos de cereales se atribuyen principalmente a sus características fisicoquímicas y estructurales que interactúan con el tracto gastrointestinal, reflejándose en su capacidad de generar soluciones viscosas en el intestino delgado y fermentación en el colon. Por otra parte en los ß-glucanos de levaduras y hongos se ha observado efectos positivos sobre la inmunidad del huésped, previniendo los riesgos de infecciones o cáncer. Sin embargo los datos no resultan ser del todo concluyentes, pues aún no se sabe cómo será su respuesta a largo plazo. ● Caracteristicas fisico- quimicas de los glucanos: Los ß-glucanos son homopolisacaridos lineales de glucosa unidos a través de enlaces ß-(1→3) y ß-(1→4) y que pueden presentar ramificaciones. No son digeribles en el intestino delgado del ser humano debido a que no existen enzimas pancreáticas o intestinales capaces de degradarse, por lo cual son clasificados como fibra dietética soluble. La estructura macromolecular y en particular el tipo de enlaces de la cadena principal y de sus ramificaciones dependen de la fuente del ß-glucano y permite diferenciarlos entre sí. Por ejemplo, los ß-glucanos de avena y cebada,están compuestos de cadenas no ramificadas con enlaces ß (1→3) y ß (1→4) mientras que los ß-glucanos de levaduras y hongos. Estan compuestos de cadenas de glucosa unidos por enlaces ß (1→3) y cadenas laterales unidas por enlaces ß (1→6) (1, 9). Los ß-glucanos de levaduras y hongos, a pesar de poseer enlaces y ramificaciones similares, difieren en la longitud de sus cadenas, siendo más largas en las

levaduras. Las diferencias en el tipo de enlace y de ramificación influencian el tamaño de la molécula, su estructura terciaria, su carga eléctrica, su conformación en solución. ● Función: Reserva energética 2.2 FRUCTANOS: Un fructano o fructosano es un polímero formado por moléculas de fructosa. Más concretamente, su estructura está formada por una molécula de glucosa ligada a múltiples unidades de fructosa. Su origen se encuentra principalmente en las plantas, pero también pueden aparecer en hongos y bacterias. En las plantas llegan a formar cadenas de hasta 200 unidades de fructosa y en bacterias de hasta 100.000 unidades. ● Función: Reserva energética 2.3 DEXTRANOS: los dextranos son polisacáridos, moléculas de gran tamaño formadas por la unión de unidades de glucosa. Estos forman una cadena lineal de gran longitud, con pequeñas ramificaciones que suelen suponer alrededor del 5 % del total. Toda la producción industrial de este biopolímero se realiza a partir de métodos biotecnológicos, mediante dos vías: -Fermentación: a partir de sacarosa y con la participación de la bacteria Leuconostoc mesenteroides B512, principalmente. Se obtienen así cadenas muy largas (dextranos nativos o crudos), que posteriormente habrá que fragmentar hasta conseguir tamaños más adecuados a su aplicación final, mediante un proceso de hidrólisis. – Síntesis enzimática: Se hace crecer un microorganismo que produce la enzima de interés, llamada dextransacarasa. Cuando se tiene la cantidad deseada, se adiciona sacarosa al medio y dicha enzima produce la polimerización. 2.4 MUTANO El mutano está constituido por un 67 % de uniones alfa (1-3), en un esqueleto contiguo al restante 33 %, que se presenta con uniones alfa (1-6), posiblemente como residuos lineales que se extienden desde los puntos de ramificación alfa (1-6). La formación de la matriz extracelular es clave para el biofilm. La matriz extracelular está constituida por exopolisacáridos sintetizados por los microorganismos integrantes de la biopelícula, macromoléculas como proteínas, ácidos nucléicos y otros compuestos y productos procedentes de la lisis bacteriana. El ADN extracelular ayuda a la adhesión microbiana y aumenta la versatilidad genética del consorcio. La estructura química de la EPS varía también con los distintos tipos de organismos y depende además de condiciones ambientales. BUCAL- FOUBA. (2013). ENFERMEDADES ASOCIADAS A PLACA: CARIOLOGIA Y PERIODONTOLOGIA [Ebook] (1st ed., pp. 1-10). Retrieved from http://www.odon.uba.ar/uacad/periodoncia/docs/guiabioqbiofilmcariogenico.pdf Mutanp. Retrieved from http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/66667/Documento_completo__.%20Lic.%20Evangeli na%20Gonzalez..pdf?sequence=1x

3. “El crecimiento de cualquier biofilm está limitado por la disponibilidad de nutrientes, la difusión de nutrientes hasta las células y la eliminación de los productos de desechos. Además, existe un flujo hidrodinámico que atraviesa el biofilm que favorece el crecimiento y la difusión más que la erosión que las capas más externas. Otros factores que controlan la maduración del biofilm son el pH, la difusión del oxígeno, la fuente de carbono y la osmolaridad. El biofilm modifica el microambiente ya que son capaces de modificar el pH, según sus necesidades metabólicas favoreciendo la formación del biofilm supragingival. Además, originan micro ambientes propicios para el crecimiento de organismos anaeróbicos, a pesar de la presencia de oxígeno en solución dentro del medio líquido”. “María Angélica Zambrano, Lina Suárez Londoño, junio de 2006, Biofilms bacterianos: sus implicaciones en salud y enfermedad, Univ Odontol 2006 Jun-Dic; 25(57):19-25”

4. Las bacterias biofilm viven en torreones celulares que se extienden en forma tridimensional desde la superficie a la cual están adheridas. Estos torreones están compuestos por microcolonias de diferentes células bacterianas, tanto aeróbicas como anaeróbicas, englobadas por exopolisacáridos, y separadas unas de otras por espacios intersticiales huecos, llamados canales de agua, que permiten el flujo de líquido y actúan como un sistema circulatorio primitivo para el transporte y difusión de nutrientes y oxígeno a las bacterias ubicadas en su interior, incluso aquéllas situadas en las zonas más profundas del biofilm. Asimismo, constituyen un mecanismo para la remoción de productos de desecho metabólico. La existencia de estos canales de agua no impide, sin embargo, que dentro del biofilm se encuentren ambientes en los que la concentración de nutrientes, pH u oxígeno es diferente. Se genera, de esta manera, una gradiente de tensión de pH y de oxígeno, siendo metabólicamente más activas las áreas superficiales respecto a las más profundas. En estas últimas, las bacterias deben adaptarse a una disponibilidad reducida de oxígeno. La formación y estructura de un biofilm depende de las características del substrato al cual se une y a otros aspectos del medio ambiente. Así, los biofilms en una superficie mucosa son fisiológicamente diferentes de aquellos formados en superficies inertes. Se ha acuñado el término "biofilm de mucosa" para describir aquellos que son característicos en mucosas. Estos, aunque estrechamente relacionados con los encontrados en superficies inertes, no son idénticos en cuanto a su expresión génica ni en la naturaleza de sus microambientes. Los biofilms de mucosas son modulados por la respuesta inflamatoria del huésped y, además, por proteínas y células del huésped que contribuyen a su composición. “Julio Nazar C, Rev. Otorrinolaringol. Cir. Cabeza Cuello 2007; 67: 61-72, Biofilms bacterianos” 5. Ruta catabólica mediante el cual las bacterias de la placa supragingival obtienen energía a partir de la sacarosa

Img.2 metabolismo catabólico glucosa.

Img.2 glucoproteína salivales y sacarosa.

6. ● Glucosiltransferasas: Los polisacáridos juegan un papel esencial en el metabolismo celular y en el funcionamiento de los organismos. Son sintetizados empleando enzimas glicosiltransferasas (GTs), cuyas propiedades determinan el tamaño y la estructura del producto final. Muchas GTs están localizadas en membranas celulares, dificultando su purificación y caracterización.

● Fructosiltransferasas: Las fructosiltransferasas (FTF) utilizan la sacarosa como sustrato para catalizar la transferencia de un residuo de fructosa a una molécula aceptora. Cuando el agua actúa como aceptor ocurre la hidrólisis del sustrato. Si una segunda molécula de sacarosa es la que actúa como aceptor, la enzima le transfiere el residuo de fructosa formando un trisacárido. Éste a su vez actúa como aceptor, y así sucesivamente, hasta dar lugar a un polímero de fructosa llamado fructosa, o bien, si el GP es menor a 10, a fructo-oligosacáridos (FOS). Dependiendo de la naturaleza del enlace entre las fructuosas, las FTF se clasifican en inulosacarasas o levansacarasas. La levansacarasa de B. subtilis (SacB), posee un sólo dominio estructural. Como en casi todas las FTFs los productos de la reacción de SacB son el resultado tanto de la actividad de hidrólisis como de la de formación de polímero. ● Glicosidasas: Enzima que cataliza la hidrólisis de las glucosas que forman un enlace &alpha 1;6, en los puntos de ramificación del glucógeno. También se le denomina enzima desramificante es originando como producto final monómeros de glucosa. La afinidad de esta enzima disminuye al aumentar el grado de polimerización de los oligosacáridos, siendo inactivos sobre los polímeros. Las β-glucosidasas también disponen de actividad transferasa o transglicosilasas por lo que pueden generar productos de mayor tamaño que los oligosacáridos iniciales, lo cual determina su utilización en la biosíntesis de los mismos. También participan en la hidrólisis de compuestos glicosilados por lo que se utiliza en las industrias de zumos de frutas y derivados. Tejidos duros: ● Diente: Órgano anatómico y funcional duro, enclavado en los alvéolos de los huesos maxilares y mandíbula a través de un tipo especial de articulación llamado "Gónfosis", está compuesto por diversos tejidos mineralizados (Calcio, Fósforo, Magnesio) que le otorgan la dureza. ● Dentina: Está compuesto por 70% de materia inorgánica (Cristales Hidroxiapatita), 18% materia orgánica (Fibras colágenas) y 12% agua, está cubierta por esmalte en la corona y cemento en la raíz. Las células formadoras son los Odontoblastos ● Esmalte: Está compuesto por 95% de materia inorgánica, 1-2% materia orgánica y 35% agua es el tejido más duro del cuerpo humano, contiene sales inorgánicas (Hidroxiapatita), cubre a la dentina, las células formadoras son lo Ameloblastos, finalmente no se regenera, si no que se remineraliza (Flúor) ● Cemento: Está compuesta por 70% de materia inorgánica, 22% materia orgánica, ancla el diente en su Alvéolo, contiene fibras colágenas Tejidos blandos: ● Pulpa: Está compuesta por 75% Agua, 25% materia orgánica, tejido conjuntivo y fibroso, contiene numerosas estructuras: arterias, venas, un sistema linfático y nervioso. Su función es la nutrición, Defensa, Barrera. Afectaciones de la cavidad oral:

● El bruxismo: aparece en casi todas las personas de forma ocasional, sin que en principio tenga mayor importancia. Pero aquellas personas con bruxismo de forma continuada, pueden tener problemas de mayor o menor importancia en todo el sistema masticatorio:dientes, encías, músculos y articulación temporomandibular. ● Herpes labial: Llagas en los labios y alrededor de la boca causadas por un virus. ● Úlceras bucales o Aftas: Úlceras en la boca, causadas por bacterias o virus. ● Estomatitis o inflamación de la mucosa de la boca: Provocada por dentaduras postizas,aparecen alteraciones inflamatorias debajo y sobre la dentadura postiza. ● Muguet o candidiasis oral: infección por cándida que provoca la aparición de manchas blancuzcas en la boca. ● Leucoplaquia: Placa blanquecina que se forma en mucosas, habitualmente hiperqueratósica. puede ser debida a trastornos hereditarios o congénitos (como en la disqueratosis congénita o en la paquironiquia congénita) o a procesos adquiridos: tabaco, estos dentarios que rozan, infecciones (sífilis, infección por el HPV o el EBV), dermatosis inflamatorias (liquen plano, LE), etc. ● Boca seca o xerostomía: falta de suficiente saliva, causada por algunas medicinas y enfermedades. ● Cáncer de labio y de cavidad oral: El cáncer de labio y de cavidad oral es una enfermedad menos común, pero que es importante tener en cuenta ya que es una enfermedad grave en la que aparecen células malignas (cancerosas) en los tejidos de los labios y/o la boca. Ya que la Glucosidasa es una bacteria, esta provoca gran afectación en los tejidos y fluidos de la cavidad bucal, haciendo que aparezcan las enfermedades que se nombraron anteriormente siendo estas las más comunes en los pacientes, claramente si se previene con anticipación para no llegar a casos mayores.

7. En el modelo que se va a realizar ( estructura de la cavidad bucal hecha en icopor), vamos a poner todos los tejidos calcificados, blandos y las afectaciones en la cavidad bucal que se puedan adecuar de manera más eficaz en el modelo, siempre tratando de representar de manera adecuada el metabolismo de la placa supragingival y la saliva.

BIBLIOGRAFÍA.

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