PARODONTOTessuto

di attacco e

sostegno del dente:Gengiva mobile e fissaLegamento parodontale

Osso alveolareSuperfici delle radici dentali

LA VITA MICROBICA nell’ecosistema ORALE

Van Leeuwenhoek inizia a studiare questa nicchia ecologica oltre 300 anni

fa (1676)

La vita non è organizzata in modo planctonico bensì in grandi COMUNITA’

POLIMICROBICHE : BIOFILM

Marsh e Bradshow, 1996; Wilson, 1996

BIOFILM

Popolazione batterica MISTA inclusa in una MATRICE

i cui componenti ADERISCONO TRA LORO e a

SUPERFICI SUPRA e SOTTOGENGIVALI

Darveau, Tanner e Page, 1997

FORMAZIONE DI UN BIOFILM

Sulla superficie PULITA di un dente SANO in CONDIZIONI NORMALI• PELLICOLA di glicoproteine salivari e FLUIDO CREVICOLARE• RECETTORI per i BATTERI• PRIMI COLONIZZATORI: Streptococcus gordonii Actinomyces naeslundii

S. sanguis e N. sicca• COAGGREGAZIONE: i primi ospiti offrono recettori alle adesine di ALTRE SPECIE che si inseriscono

Darveau et al., 1997

IL BIOFILM SI ACCRESCE

La popolazione polimicrobica esprime caratteristiche innovative rispetto alla vita planctonica

• MINIATURIZZAZIONE cellulare

• FORMAZIONE DI MICROCOLONIE avvolte in una abbondante matrice adesiva extracellulare

• BASSA VELOCITA’ DI REPLICAZIONE

Darveau et al., 1997

QUORUM SENSING

Fenomeno di comunicazione cellulare:

Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica parte il segnale per lo sviluppo del biofilm.

Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra di loro al fine di controllare l’equilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza.

IL BIOFILM MATURO NORMALE

E’ in grado di escludere:

microorganismi orali (Gram-negativi) più dannosi

patogeni opportunisti vari (enterici) attraverso meccanismi di COMPETIZIONE

Darveau et al., 1997

BIOFILM NORMALE

Questo tipo di biofilm è POCO PERCEPITO dall’ospiteI messaggi CHIMICI emessi dalla popolazione PREVALENTEMENTE GRAM- POSITIVA sono di BASSO LIVELLO (tossine, enzimi, ecc.)L’epitelio NON VIENE DISTRUTTO e lo SPAZIO A DISPOSIZIONE NON AUMENTA

RISPOSTA DELL’OSPITE ALBIOFILM PATOLOGICO

• Il biofilm invia POTENTI SEGNALI della propria presenza (endo ed esotossine non elaborate dalla popolazione del biofilm normale)

• A partire dai patogeni originano: vescicole di parete cellulare, lipopolisaccaridi, lipidi, enzimi

• Tali PERSISTENTI STIMOLI ANTIGENE DOTATI DI TOSSICITA’ MODULANO la risposta di difesa locale

•Salvi et al. 1997

L’ASSE ANTICORPI-NEUTROFILI

• L’INFILTRATO PLASMACELLULARE caratteristico delle parodontopatie indica lo sforzo di

contenimento basato sulla SINTESI LOCALE di Ab e sull’ INTERVENTO DEI PMN

• Se le difese sono SUFFICIENTI l’infezione è controllata dal MOMENTANEO DIMINUIRE della CARICA BATTERICA e dei suoi PRODOTTI

Salvi et al., 1997

L’ASSE Ab – NEUTROFILI E’ SUPERATO

• Il biofilm patogeno resiste e si ESPANDE

• Batteri e loro prodotti penetrano nei TESSUTI

Placca

• Si forma sulla superficie dei denti e sulle protesi

• Svariate comunità batteriche (1-2 x 1011 germi /gr) incluse in una matrice composta da polimeri batterici, salivari e da glicoproteine salivari

• Calcificazione tartaro

Malattia parodontale

Ogni alterazione che va da:

Gengivite lievea

Parodontite avanzata, distruttiva con perdita d’osso, perdita d’attacco e considerevole

mobilità dentale

Malattia parodontale• Processo INFIAMMATORIO dei tessuti attorno al

dente in risposta alla presenza di BATTERI• Da gengivite lieve a parodontite distruttiva 50% popolazione adulta GENGIVITE 30% PARODONTITE ( 3 tasche 4mm)

5-15% PARODONTITE AVANZATA (6 mm)

3-4% parodontite giovanile• Fattori predisponenti

LA MALATTIA PARADONTALE E’ UNA MALATTIA INFETTIVA CON EZIOLOGIA BATTERICA.

• La gengivite si sviluppa con un aumento dell’ accumulo della placca;

• Il tessuto infiammatorio nella gengivite ritorna alla normalità dopo la rimozione della placca;

• Agenti antibatterici prevengono le gengiviti e possono portare beneficio nei trattamenti della parodontite;

• Animali di laboratorio infettati con batteri orali specifici hanno sviluppato parodontite;

• Animali da laboratorio mantenuti in un ambiente sterile non hanno sviluppato parodontite.

Ne sono prova:

EVOLUZIONE VERSO LEPARODONTOPATIE

• L’ospite presenta FATTORI DI RISCHIO che FAVORISCONO L’ACQUISIZIONE DI SPECIFICI PATOGENI ORALI

che si AGGIUNGONO e MODIFICANO IL BIOFILM• PRODOTTI MICROBICI VIRULENTI INDIRIZZANO LE DIFESE

ORGANICHE VERSO UNA RISPOSTA INFIAMMATORIA:DISTRUZIONE DEI TESSUTI PARODONTALI

Offenbacher, 1996; Tonetti et al., 1997

FATTORI DI RISCHIO• cattiva igiene orale

• età avanzata (acquisizione di Gram-negativi >45%)

• fumo• diabete

• deficienze nell’attività dei PMN

• HIV

• predisposizione genetica

• Stato di stress

Salvi et al., 1997

FATTORI DI CONTENZIONE

• I prodotti batterici attivano l’endotelio:• Attività antimicrobiche nel fluido crevicolare: LISOZIMA, C’, FACILITATORI DELLA PERMEABILITA’ VASALE (chinine) E-SELETTINA, ADESINE INTRACELLULARI RECLUTANO PMN CIRCOLANTI• I prodotti batterici ATTIVANO DIRETTAMENTE MONOCITI e PMN: BASSI LIVELLI DI MEDIATORI DELL’INFIAMMAZIONE (IL – 8 ecc.)Page et al., 1997

PATOLOGIA DA INFIAMMAZIONE• I mediatori ATTIVANO I FIBROBLASTI che producono METALLOPROTEINASI con distruzione di connettivo

e osso

• TNF α causa APOPTOSI

• L’infiammazione aumenta l’AFFLUSSO DI NUTRIENTI

• Il biofilm si espande e le lesioni progrediscono

Salvi et al., 1997

L’ASSE ANTICORPI-NEUTROFILI

L’INFILTRATO PLASMACELLULARE caratteristico delle parodontopatie indica lo sforzo di contenimento basato sulla SINTESI LOCALE DI Ab e sull’INTERVENTO DEI PMN

Se le difese sono SUFFICIENTI l’infezione è controllata dal MOMENTANEO DIMINUIRE della CARICA BATTERICA e dei suoi PRODOTTI

Salvi et al., 1997

L’EQUILIBRIO INSTABILE

L’espansione delle lesioni stimola grandemente l’asse Ab-NEUTROFILI che può LIMITARE I DANNI: OMEOSTASI FATTORI DI RISCHIO ALTERANO L’EQUILIBRIO: ESACERBAZIONI Salvi et al., 1997

L’EQUILIBRIO INSTABILE

La caduta del dente RIMUOVE UNECOSISTEMA DIVENUTOPERICOLOSO evitando possibiliINFEZIONI SISTEMICHE

Darveau et al., 1997

Potenziale meccanismo di azione batterico nella parodontite

1. Invasione batterica

2. Produzione di esotossine

3. Produzione di endotossine

4. Produzione di enzimi

5. Risposta immunologica dell’ ospite

PARODONTITE

• Placca supragengivale: prima S. sanguis e A. viscosus poi S. mutans

• Sito poco esposto all’azione detergente della saliva (dominano i g+)

• espansione della placca nel solco gengivale,infiammazione >espansione colonizzano i G-:F. nucleatum, E. corrodens, V. parvula, C. ochracea, B.

gingivalis, B. intermedius, B. melaninogenicus

• Adesione tra batteri meccanismo principale di virulenza

PARODONTITECrescita e penetrazione dei tessuti

Sviluppo dei batteri a limiti insostenibili per le difese dell’ospite

produzione di grandi quantità di metaboliti

Tossine da G+ e endotossine da G-

VirulenzaEsotossine

Leucotossina (LT)di

Aggregatibacter (actinobacillus) actinomycetemcomitans

uccide i PMN e i monociti

VirulenzaEndotossine

LPS• citotossicità• attivazione del complemento• grado di tossicità dipendente dal microorganismo• distruzione del tessuto• LPS può interferire con la riadesione dei fibroblasti

VirulenzaEnzimi

Collagenasi Attiva sul tessuto connettivo fibre collageno.

Jaluronidasi

Ac. jaluronico, mucopolisaccaride che agisce come cemento intracellulare nell’epitelio gengivale

la distruzione di questo polimero facilita la diffusione nei tessuti dei microorganismi

VirulenzaEnzimi

• Molti prodotti extracellulari dei batteri hanno attività enzimatica sui tessuti.

• Il ruolo di questi è incerto a causa di analoghi prodotti liberati da PMN e macrofagi.

• fosfolipasi, lecitinasi, fosfatasi, proteasi, neuraminidasi >membrana delle cellule

VirulenzaEffetti sul midollo

• Tessuto dinamico: deposizione e riassorbimento• Si ha riduzione della massa midollare (squilibrio) batteri attivano il complemento Citochine (prostaglandina E secreta da macrofagi),

LPS e petidog. (LTA) attivano: osteoclast activating factor (OAF): liberazione di enzimi proteolitici e idrolitici → riassorbimento osso

VirulenzaMetaboliti batterici

H2S e NH4OH

e vari acidi organici

inibiscono in particolare

la crescita dei fibroblasti

PATOGENI BATTERICI SPECIFICIDELLE PARODONTOPATIE

Usuale popolazione microbica + ALTE CARICHE DI:

• Aggregatibacter (Actinobacillus) actinomycetemcomitans

• Porphyromonas gingivalis

• Tannerella forsythia (Bacteroides forsythus)

Offenbacher, 1996; Salvi et al., 1997

Aggregatibacter actinomycetemcomitans

• Bastoncino immobile, Gram-negativo, saccarolitico;• Anaerobio facoltativo;• Cresce in terreni addizionati di zucchero;• Tendenza a colorazione bipolare, si trova a coppie o

a corta catena• Morfologia delle colonie: stellata.• Suddivide in 5 sierotipi il B è caratteristico delle

Parodontiti

A.

actinomycetemcomitans

Morfologia stellata delle colonie.

A. actinomycetemcomitans• Causa enorme risposta anticorpale: attiva linfociti B

e macrofagi;• Dopo guarigione da parodontite scompare dai

tessuti;• Fattori di virulenza: fimbrie, emoagglutinina

(adesiva per epiteli e altre specie), LPS, vescicole ricche di enzimi (citotossici), collagenasi, proteasi, gingipaina (demolizione delle Ig), leucotossina (citotossica per PMN), proteina osteolitica, non attiva E-selettina (resta invisibile ai PMN)

• È in grado di penetrare e sopravvivere nelle cellule connettivali, epiteliali e nei cheratinociti.

P. gingivalis• Produce pigmento nero;• Bastoncino gram- (pleiomorfo) anaerobio non

fermentante;• Si trova nella placca subgengivale nelle

parodontiti;• Produce numerosi fattori di virulenza:

– Fimbrie, LPS, endotossine, capsula.– Collagenasi, tripsina, cheratinasi, emolisina,

fosfatasi alcalina.– Ammoniaca, indolo, idrogeno solforato

• Patogeno intracellulare facoltativo.

T. forsythia• Morfologia fusiforme;• Anaerobi obbligati;• Crescita lenta su piastra (nel terreno si deve

aggiungere acido N-acetyl muranico);• Si trova nella placca subgengivale nelle

parodontiti;• Fattori di virulenza:

– Fimbrie;– LPS (endotossico);– Proteine della membrana esterna.

Ishikawa et al., 1997

PERCHE’ QUESTO TRIO?• Questi patogeni si ritrovano associati, con cariche maggiori di 106-108 , agli usuali consorzi esistenti nel biofilm normale, solo in soggetti sintomatici;

• Esprimono FATTORI DI VIRULENZA propri dei batteri Gram-negativi;

• Inducono alti livelli anticorpali specifici (assenza di Ab per altri germi);

• La progressione della malattia è arrestata o rallentata con l’ eliminazione o riduzione di questi batteri.

Ishikawa et al., 1997

I TRE PATOGENI SPECIFICI• Producono alti livelli di acidi grassi volatili a corta catena di carbonio fortemente citotossici

[Tonetti, Botta e Schito, 1993]

Possono invadere l’ epitelio gengivale collocandosi in posizione intracellulare attivando così pacchetti di geni altrimenti non espressi.• Questo meccanismo di patogenicità può essere la base di reinfezioni dopo trattamenti meccanici o chemioterapici

Liberano vesicole (pseudocellule) che contengono enzimi (LT)

[Darveau et al., 1997]

APPROCCI ALLA TERAPIA

Le parodontopatie sono MALATTIE DA INFEZIONE

• Rimozione meccanica della placca sottogengivale

• misure per prevenire la ricorrenza

• controllo dei fattori di rischio modificabili

• corretta igiene orale

• TRATTAMENTO ANTIBIOTICO AGGIUNTIVO

Page et al., 1997

QUALE CLASSE DI FARMACI?

La scelta dell’antibiotico va basata su

CONSIDERAZIONI MICROBIOLOGICHE

FARMACOCINETICHE

TOLLERABILITA’

FARMACOECONOMICHE

SPETTRO ADEGUATO

ANAEROBI + AEROBI

GRAM + e GRAM –• Spettro INCOMPLETO: AG, Glicopeptidi, Lincosamidi,

(FQ, Rifamicine) Metronidazolo• Spettro IDONEO : (Tetracicline), β-lattamici (cefalosporine, monobattamici, carbapenemici),

Macrolidi

PROBLEMATICHE CON I β-LATTAMICI

• Miniaturizzazione cellulare (PBP)• Bassa velocità di replicazione (PBP)• Patogenicità indiretta: forte produzione di β-LATTAMASI (>50%) da parte dei batteri

ORALI e della PLACCA• Fase INTRACELLULARE schermata dei 3principali patogeni

I β-LATTAMICI POSSONO ESSERE EFFICACI

• Nelle INFEZIONI POLIMICROBICHE vi è SINERGISMO PATOGENETICO• L’ERADICAZIONE dei patogeni PIU’ SENSIBILI PUO’ frenare l’espansione di TUTTA LA COMUNITA’ DEL BIOFILM• MAGGIOR EFFICACIA DELLE PENICILLINE PROTETTEPage et al., 1997

VANTAGGI MICROBIOLOGICI DEI MACROLIDI

• Attività INDIPENDENTE dalla velocità di replicazione cellulare

• Superano la PATOGENICITA’ INDIRETTA

• PENETRANO NELLE CELLULE dove possono risultare BATTERICIDI (Legionella, Chlamydia, i 3 patogeni paradontopatici)

• Pronta inibizione delle sintesi di TOSSINE

VANTAGGI MICROBIOLOGICI DEIMACROLIDI

• DIFFONDONO più facilmente nella

MATRICE del biofilm

• POTENZIANO l’attività dei PMN in cui

penetrano

• Hanno effetto ANTIINFIAMMATORIO

MacrolidiIncludono la quasi totalità dei batteri di interesse odontostomatologico nel loro spettro di attività sovente battericida. Il fenomeno della resistenza a questa classe di molecole non è diffuso nei patogeni specifici delle parodontopatie.Diffusione non solo tissutale ma anche intracellulare. In questo importante compartimento tali farmaci vengono attivamente concentrati, raggiungendo livelli più alti di quelli riscontrati nei fluidi circolanti.Eritromicina, roxitromicina, miokamicina, josamicina, spiramicina, claritromicina , fluritromicina e azitromicina sono state largamente usate anche in campo odontoiatrico

Tetracicline

Le tetracicline sono agenti batteriostatici, con forte affinità per il tessuto osseo nel quale possono permanere a lungo causando problemi estetici. La resistenza microbica a queste antiche molecole è così diffusa da averne limitato grandemente il consumo in tutte le infezioni sistemiche