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Nov 25, 2023

Selenomonas sputigena atua como um patobionte mediando a estrutura espacial e a virulência do biofilme na cárie precoce da infância

Volume de comunicações da natureza

Nature Communications volume 14, Número do artigo: 2919 (2023) Citar este artigo

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Streptococcus mutans tem sido implicado como o principal patógeno na cárie infantil (cárie dentária). Embora o papel das comunidades polimicrobianas seja apreciado, ainda não está claro se outros microrganismos são contribuintes ativos ou interagem com patógenos. Aqui, integramos multi-ômicas do biofilme supragengival (placa dentária) de 416 crianças em idade pré-escolar (208 homens e 208 mulheres) em um pipeline de descoberta e validação para identificar interações interespécies relevantes para doenças. Dezesseis táxons associados à cárie infantil em análises metagenômicas-metatranscriptômicas. Usando imagens multiescala/computacionais e ensaios de virulência, examinamos a dinâmica de formação de biofilme, arranjo espacial e atividade metabólica de Selenomonas sputigena, Prevotella salivae e Leptotrichia wadei, individualmente ou com S. mutans. Mostramos que S. sputigena, um anaeróbio flagelado com papel previamente desconhecido no biofilme supragengival, fica preso em exoglucanos estreptocócicos, perde motilidade, mas prolifera ativamente para construir uma superestrutura multicelular semelhante a um favo de mel encapsulando S. mutans, aumentando a acidogênese. Experimentos com modelos de roedores revelam uma capacidade não reconhecida de S. sputigena de colonizar superfícies dentárias supragengivais. Embora incapaz de causar cárie por conta própria, quando co-infectada com S. mutans, S. sputigena causa extensas lesões no esmalte dentário e exacerba a gravidade da doença in vivo. Em resumo, descobrimos um patobionte cooperando com um patógeno conhecido para construir uma estrutura espacial única e aumentar a virulência do biofilme em uma doença humana prevalente.

Patógenos formadores de biofilme têm sido implicados em uma miríade de doenças infecciosas humanas e contaminação de dispositivos biomédicos e implantes1,2,3. Embora os patógenos estabelecidos exibam propriedades emergentes que facilitam o estilo de vida do biofilme e a expressão de virulência, eles geralmente residem em comunidades polimicrobianas com evidências crescentes de interações interespécies4,5. Entre vários microbiomas, as comunidades de biofilme de placa humana abrigam diversas microbiotas na barreira da mucosa oral e superfícies dentárias mineralizadas que desempenham papéis fundamentais na modulação da saúde e da doença, mas permanecem subestimadas6. Embora os estudos de associação em todo o microbioma tenham revelado novas espécies microbianas implicadas em doenças bucais, a maioria das evidências foi gerada por pequenas amostras de participantes recrutados em clínicas ou submetidos a tratamento odontológico, enquanto os papéis causais das espécies identificadas permanecem amplamente indefinidos. Investigações abrangentes dos aspectos taxonômicos e funcionais das interações microbianas em biofilmes orais entre amostras baseadas na comunidade são garantidas. Tais estudos podem não apenas revelar patógenos adicionais com relevância populacional, mas também lançar luz sobre novos mecanismos patogenéticos e interações interespécies.

A cárie dentária (cárie dentária) é uma doença difundida, mediada por biofilme e modulada pela dieta, que afeta aproximadamente 600 milhões de crianças em todo o mundo e continua sendo um importante problema de saúde pública não resolvido7. A doença tem uma etiologia complexa, mas geralmente é compreendida como um processo de desmineralização do tecido dentário dependente da dieta do hospedeiro, que depende da comunidade disbiótica e da acidogênese polimicrobiana4,8. Streptococcus mutans é uma bactéria gram-positiva, formadora de biofilme, acidogênica e acidúrica que foi clinicamente associada à cárie infantil9, demonstrou causar cárie em modelos animais10 e foi estabelecida como um patógeno oral fundamental11. Outros táxons bacterianos, por exemplo, Scardovia wiggsiae e estreptococos do grupo mitis, como Streptococcus gordonii e Streptococcus oralis, foram relatados como colaborando ou antagonizando S. mutans12,13. Embora outras espécies microbianas nas superfícies dentárias tenham sido associadas à cárie dentária14,15,16,17, ainda não está claro se são contribuintes ativos, coabitantes inativos ou interagem com S. mutans como patobiontes18 para promover o desenvolvimento da doença.