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¿Qué es Streptococcus mutans ?
Streptococcus mutans es un coco Gram-positivo que es un habitante importante de la cavidad bucal y se considera un contribuyente significativo de caries y caries.
- Los estreptococos son células esféricas u ovoides, dispuestas en cadenas o pares donde muchas especies son miembros de la microflora comensal en las membranas mucosas de humanos o animales, y algunas son altamente patógenas.
- S. mutans es un comensal presente como parte de la flora normal humana, principalmente en la cavidad oral. Rara vez es patógeno, pero puede actuar como patógeno oportunista en algunos casos.
- También se le llama bacteria cariogénica ya que está presente en la cavidad bucal y en las biopelículas de múltiples especies en la superficie de los dientes y causa placa dental y caries.
- Es una especie dominante con mayor biomasa en biopelículas dentales que otras especies de Streptococcus , incluidas S. sanguinis, S. mitis y S. salivarius , debido a su tolerancia a los ácidos y, por lo tanto, a la capacidad de vivir en un entorno de pH bajo en las cavidades bucales.
- S. mutans es una de las ocho especies pertenecientes al grupo mutans de Streptococci que se diferencian en función de su heterogenicidad en su estructura genómica.
- Fue descubierto y nombrado por primera vez por J Kilian Clarke en 1924, que fueron aislados e identificados de lesiones cariosas.
- Streptococcus mutans son organismos cariogénicos importantes como resultado de su capacidad para producir grandes cantidades de glucanos y ácido, superando la capacidad amortiguadora del medio oral.
Clasificación de Streptococcus mutans
- El género Streptococcus pertenece a las bacterias del ácido láctico, que es un grupo taxonómicamente diverso de cocos y bacilos grampositivos que no forman esporas, definidos por la formación de ácido láctico como único o principal producto final del metabolismo de los carbohidratos.
- Según el análisis de la secuencia del gen 16S rRNA, el género Streptococcus pertenece a la rama G + C baja (<50% en moles) de las eubacterias Gram-positivas, y es un miembro (género tipo) de la familia Streptococcaceae.
- Actualmente, el género consta de más de 50 especies reconocidas que, en su mayor parte, se encuentran dentro de “grupos de especies” que se identifican sobre la base de diferentes características.
- S. mutans pertenece al grupo mutans debido a su estructura genómica heterogénea.
La siguiente es la clasificación taxonómica de S. mutans :
Dominio: | Bacterias |
Filo: | Firmicutes |
Clase: | Bacilos |
Pedido: | Bacillales |
Familia: | Estreptoococcaceae |
Género: | Estreptococo |
Especies: | S. mutans |
Hábitat de Streptococcus mutans
- Todas las especies de Streptococcus son parásitos obligados de las membranas mucosas y, para algunas especies, de las superficies dentales de los seres humanos y de varios animales.
- Muchas de las especies son miembros dominantes y de por vida de la microflora comensal en las membranas mucosas del tracto respiratorio superior, y algunas colonizan los tractos intestinal y genital de humanos y varios animales.
- Sin embargo, S. mutans coloniza exclusivamente las superficies de los dientes y está presente solo después de la erupción del diente.
- Los miembros de S. mutans pueden causar infección cuando se introducen en compartimentos normalmente estériles del cuerpo o en pacientes inmunodeprimidos.
- El hábitat natural de S. mutans es la boca humana, más específicamente la placa dental, donde la bacteria reside en biopelículas de múltiples especies que se forman en la superficie de los dientes.
- La cavidad bucal es un entorno dinámico que sufre grandes y rápidas fluctuaciones en el pH, la disponibilidad y fuente de nutrientes, la tensión de oxígeno, la temperatura y la osmolalidad.
- La capacidad de S. mutans para sobrevivir en un entorno de este tipo se atribuye a su capacidad para producir ácido y glucanos a partir de carbohidratos, lo que permite al organismo mantener una condición favorable.
- La temperatura óptima para el organismo es la temperatura corporal promedio del huésped, pero se sabe que sobrevive en un rango de temperatura de 18 a 40 ° C.
Morfología de Streptococcus mutans
- Las células de S. mutans son cocoides, de aproximadamente 0.5 a 0.75 µm de diámetro, pero la morfología en forma de bastón puede ser evidente en el aislamiento primario de muestras orales.
- La disposición de las células en S. mutans es característica de todos los estreptococos, ya que las células están dispuestas en pares o como cadenas de longitud corta a media. Esta disposición se debe a la presencia de planos de división sucesivos que son paralelos entre sí como en las bacterias en forma de varilla.
- La pared celular está formada por el peptidoglicano formador de formas (mureína), varias estructuras de carbohidratos, incluidos los ácidos teicoicos, y varias proteínas, que forman un complejo entrelazado.
- Al igual que en otras paredes celulares grampositivas, el peptidoglicano consta de múltiples cadenas de glucanos que se entrecruzan a través de péptidos cortos, y el resto de glucanos se compone de unidades b-1,4-enlazadas alternas de N-acetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico. .
- La ramnosa es el carbohidrato principal de la pared celular y la glicina es el aminoácido principal.
- La membrana celular es una típica bicapa de lípido-proteína, compuesta principalmente de fosfolípidos y proteínas.
- S. mutans también produce una serie de proteínas asociadas con la pared celular y generalmente están expuestas en la superficie exterior de la pared celular.
- Los miembros de esta especie también tienen diferentes adhesinas en su superficie que median la unión a glicoproteínas salivales y componentes salivales derivados de bacterias.
- Estas adhesinas reconocen la matriz extracelular y los componentes del suero, en particular la fibronectina y el plasminógeno, así como el hospedador y otras células microbianas.
Características culturales de Streptococcus mutans
- El crecimiento de S. mutans en medios nutritivos ordinarios es generalmente bajo en contraste con el de otras especies grampositivas.
- El crecimiento es más profuso en medios enriquecidos con sangre, suero o un carbohidrato fermentable.
- Para evitar la competencia e inhibir otros organismos grampositivos, el agar selectivo para estreptococos se utiliza como medio selectivo.
- S. mutans es facultativamente anaeróbico; mientras que la mayoría de las cepas crecen en el aire, el crecimiento es óptimo a 37 ° C en condiciones anaeróbicas y algunas cepas dependen del CO2.
- Se ha informado que algunas cepas crecen a 45 ° C, pero no se produce crecimiento a 10 ° C.
1. Agar nutritivo
- Colonias de color blanco a gris de un tamaño medio de 1 mm de diámetro. Las colonias eran redondas con elevación elevada y un margen completo.
- El crecimiento es en su mayoría deficiente y requiere aire con dióxido de carbono suministrado.
2. Agar sacarosa
- El crecimiento en agar que contiene sacarosa produce típicamente colonias rugosas y amontonadas, de aproximadamente 1 mm de diámetro. Algunas cepas pueden formar colonias lisas o mucoides.
- Se forma el polisacárido extracelular soluble que es visible como perlas, gotitas o charcos de líquido sobre o alrededor de las colonias.
- El polisacárido, en algunas de las cepas, dará como resultado colonias coherentes y adherentes que pueden ser difíciles de subcultivar en placas de agar o en medios fluidos.
3. Agar de sangre
- El crecimiento en agar sangre después de la incubación anaeróbica durante 2 días produce colonias blancas o grises, circulares o irregulares, de 0,5 a 1,0 mm de diámetro.
- A veces, sin embargo, se pueden observar colonias duras que tienden a adherirse a la superficie del agar y que se pican ligeramente en la superficie del agar.
- La reacción hemolítica en agar sangre suele ser α-hemolítica o no hemolítica con muy ocasionalmente cepas que producen β-hemólisis.
Características bioquímicas de Streptococcus mutans
Las características bioquímicas de Streptococcus mutans se pueden tabular de la siguiente manera:
SN | Características bioquímicas | Streptococcus mutans |
1. | Cápsula | Sin cápsula |
2. | Forma | Cocci |
3. | Catalasa | Negativo (-) |
4. | Oxidasa | Positivo (+) |
5. | Citrato | Negativo (-) |
6. | Rojo de metilo (MR) | Negativo (-) |
7. | Voges Proskauer (VR) | Positivo (+) |
8. | OF (oxidativo-fermentativo) | Anaerobios facultativos |
9. | Coagulasa | Negativo (-) |
10. | DNasa | Negativo (-) |
11. | Factor de agrupamiento | Negativo (-) |
12. | Gas | Negativo (-) |
11. | H 2 O 2 | Negativo (-) |
12. | Hemólisis | α, β-hemolítico |
13. | Motilidad | Inmóvil |
14. | Reducción de nitratos | Negativo (-) |
15. | Hidrólisis de gelatina | Negativo (-) |
dieciséis. | Producción de pigmentos | Variable |
17. | Prueba de bilis esculina | Positivo (+) |
18. | Bacitracina | La mayoría de cepas son resistentes. |
19. | Grupo Lancefield | No agrupable |
Fermentación
SN | Sustrato | Streptococcus mutans |
1. | Glucosa | Positivo (+) |
2. | Fructosa | Positivo (+) |
3. | Galactosa | Positivo (+) |
4. | Lactosa | Positivo (+) |
5. | Maltosa | Positivo (+) |
6. | Manitol | Positivo (+) |
7. | Manosa | Positivo (+) |
8. | Rafinosa | Positivo (+) |
9. | Ribosa | Negativo (-) |
10. | Sacarosa | El polisacárido extracelular positivo (+) (dextrano) se produce a partir de sacarosa. |
11. | Almidón | Positivo (+) |
12. | Trehalosa | Positivo (+) |
13. | Xilosa | Negativo (-) |
14. | Salicina | Positivo (-) |
15. | Glicerol | Positivo (+) |
dieciséis. | Dulcitol | Negativo (-) |
17. | Celobiosa | Positivo (+) |
18. | Ramnosa | Negativo (-) |
19. | Arabinosa | Negativo (-) |
20. | Inulina | Positivo (+) |
21. | Sorbitol | Positivo (+) |
22. | Piruvato | Negativo (-) |
23. | Glucógeno | Negativo (-) |
Reacciones enzimáticas
SN | Enzimas | Streptococcus mutans |
1. | Acetoína | Positivo (+) |
2. | Fosfatasa ácida | Positivo (+) |
3. | Fosfatasa alcalina | Negativo (-) |
4. | Ornitina descarboxilasa | No determinado |
5. | Hialuronidasa | Negativo (-) |
6. | β-D-galactosidasa | Negativo (-) |
7. | Arginina deshidrolasa | Negativo (-) |
8. | Neuraminidasa | Negativo (-) |
- S. mutans puede hidrolizar la arginina pero no puede hidrolizar la esculina y la gelatina.
- Pueden tolerar 6.5% de NaCl pero no pueden tolerar concentraciones más altas que eso.
Factores de virulencia de Streptococcus mutans
Aunque S. mutans aún no ha evolucionado para causar enfermedades, se sabe que causa infecciones de los dientes y las encías en pacientes inmunodeprimidos. Como uno de los muchos factores etiológicos de la caries dental, S. mutans puede adquirir nuevas características, lo que permite una mayor patogenicidad en condiciones ambientales específicas. Comenzando con la unión a una superficie sólida, S. mutans es capaz de colonizar la cavidad bucal y también formar una biopelícula bacteriana. Otras propiedades que ayudan a S. mutans a colonizar la cavidad bucal incluyen la interacción específica con otros microorganismos que colonizan el ecosistema bucal y la capacidad de sobrevivir en un ambiente ácido.
Los siguientes son algunos factores de virulencia de S. mutans en detalle:
1. Biopelícula
- Las biopelículas juegan un papel causal importante en la mayoría de las infecciones de la cavidad bucal, como la caries dental.
- Las biopelículas presentes en la cavidad bucal son en su mayoría estructuras proteicas, incrustadas en una matriz de exopolisacáridos, que consta de células bacterianas ancladas a superficies sólidas, principalmente el esmalte dental, las raíces de los dientes o los implantes dentales.
- La estructura y composición exactas de la matriz de exopolisacáridos presente en el exterior de la biopelícula está determinada por las condiciones de la cavidad bucal y cambia con el tiempo.
- El proceso de formación de biopelículas en S. mutans ocurre por uno de dos mecanismos, donde uno es dependiente de sacarosa y el otro es independiente de sacarosa.
- En el mecanismo dependiente de sacarosa, las glucosiltransferasas producidas por S. mutans juegan un papel importante.
- Las glucosiltransferasas son un grupo de enzimas que desempeñan funciones vitales en la formación de la placa dental y son responsables de la formación de glucanos a partir de la sacarosa.
- El glicano sintetizado a partir de la sacarosa brinda la posibilidad de adhesión bacteriana al esmalte dental y de microorganismos entre sí.
- En el mecanismo independiente de la sacarosa, la adhesión de las bacterias se produce como resultado de una interacción entre las proteínas adhesivas de S. mutans y las aglutininas presentes en la saliva.
- Las aglutininas que se encuentran en la saliva también están involucradas en el proceso de adhesión y agregación de S. mutans . Ocurre como resultado de la interacción con el antígeno I / II, que es una adhesina PI multifuncional situada en la pared celular bacteriana.
- La formación de una biopelícula proporciona una ventaja al organismo, donde puede adaptarse mejor a los factores ambientales y tiene una mayor resistencia a las condiciones hostiles.
2. Tolerancia al ácido
- La capacidad de S. mutans para producir grandes cantidades de glucanos y ácido también ayuda en el factor de virulencia del organismo.
- Las bacterias producen grandes cantidades de glucanos, así como ácido a partir de los carbohidratos presentes en la boca más allá de las capacidades tampón salivales, lo que le da a las bacterias una ventaja para superar a las especies comensales no cariogénicas en ambientes de pH bajo.
- La capacidad de sobrevivir en un entorno ácido modificando las vías metabólicas del azúcar junto con la unión irreversible a los dientes es un componente crucial de la patogénesis de S. mutans .
- La tolerancia ácida de S. mutans está mediada principalmente por una bomba de protones F 1 F 0 -ATPasa y también implica la adaptación con un cambio resultante en la expresión de genes y proteínas. Juntos constituyen la respuesta de tolerancia al ácido (ATR).
- Se ha supuesto que la tolerancia a los ácidos puede verse favorecida por la síntesis de glucano insoluble en agua y la formación de una biopelícula.
3. Metabolismo de carbohidratos
- Además de las proteínas y enzimas que contribuyen a la adhesión de las bacterias, otras proteínas también participan en el metabolismo de la sacarosa, los glucanos u otros carbohidratos que se consideran factores de virulencia potenciales.
- Algunas de estas proteínas incluyen una fructosiltransferasa (Ftf), una fructanasa (FruA), una dextranasa extracelular (DexA) y otras proteínas responsables de la acumulación de polisacáridos intracelulares.
Patogenia de Streptococcus mutans
S. mutans son organismos cariogénicos que residen en la boca humana y ocasionalmente causan caries dentales. Por ser comensal, tiene un mecanismo diferente que le permite adherirse y colonizar la membrana musical de la cavidad bucal.
1. Transmisión
- Streptococcus mutans es parte de la flora normal de la boca humana, pero también puede transmitirse de una persona a otra por transmisión horizontal y vertical.
- S. mutans se transmite con mayor frecuencia a los bebés de sus madres.
- Favorece las superficies duras que no se desprenden para establecer colonias permanentes, por lo que los niveles de S. mutans en los bebés son significativamente más bajos, pero aumentan una vez que se extravasan los dientes temporales.
- La transmisión vertical de S. mutans se puede detectar si el organismo se encuentra en los surcos de las lenguas.
2. Colonización
- Las actividades metabólicas del organismo cambian el entorno de la cavidad bucal, lo que le permite colonizar y formar placas dentales.
- Se producen grandes cantidades de glucanos y ácidos a partir de la sacarosa en la boca, que excede la capacidad amortiguadora de la saliva y cambia el pH en la cavidad bucal.
- Este cambio le da a las bacterias una ventaja para competir con las especies comensales no cariogénicas en ambientes de pH bajo.
- La adhesión de S. mutans a la placa dental está mediada por medios independientes y dependientes de sacarosa.
- Aunque la adhesión independiente de la sacarosa a la película de esmalte adquirida podría iniciar el proceso de fijación, la adhesión dependiente de la sacarosa es la principal responsable de establecer la colonización en la superficie del diente.
- La adhesión al glucano preformado en la superficie del diente también es posible y podría facilitar la colonización.
Adhesión dependiente de sacarosa
- El principal mecanismo detrás de la adhesión dependiente de sacarosa es la acción de las glucosiltransferasas en la síntesis de glucanos.
- Por la acción de las glucosiltransferasas provoca la división de la sacarosa en glucosa y fructosa. Luego, la glucosa se agrega a una cadena creciente de glucano.
- La capacidad de las moléculas de glucano para facilitar la adhesión de S. mutans a la película se debe probablemente al enlace de hidrógeno de los polímeros de glucano tanto con la película salival como con las bacterias.
3. Formación de biopelículas
- Los glucanos, también llamados polisacáridos exocelulares (EPS) producidos por S. mutans , son esenciales en la formación de biopelículas y el desarrollo de caries porque promueven la coagregación entre los organismos.
- Estos glicanos se producen como adhesinas que promueven tanto la unión de bacterias a la superficie de los dientes como entre sí.
- Además, las aglutininas presentes en la saliva están involucradas en el proceso de agregación de S. mutans como resultado de la interacción con el antígeno I / II, que es una adhesina PI multifuncional presente en la pared celular bacteriana.
- Como resultado de la agregación, se forman aglomerados macroscópicos en la superficie de los dientes. A esto se suma la matriz extracelular producida por las bacterias y derivada del ambiente, aumentando la resistencia del biofilm.
- A esto le sigue la proliferación y diseminación a otros sitios de la mucosa oral modulada por la acción concertada de genes y moléculas de señalización.
4. Invasión
- En la etapa final de la infección, la biopelícula establece un estado estable que modifica el equilibrio de la ecología oral.
- Debido a esto, las bacterias acceden a los tejidos más profundos y llegan a las áreas gingivales, lo que finalmente provoca la disolución de los cristales de hidroxiapatita del esmalte y la dentina, lo que produce caries dentro del diente.
- Si no se trata durante mucho tiempo, esta cavitación proporciona un área adecuada donde los microorganismos forman una biopelícula protegida, lo que permite que la caries progrese gradualmente hacia el diente adyacente.
Manifestaciones clínicas de Streptococcus mutans
La caries dental es la principal infección o enfermedad asociada con S. mutans , que produce caries y gingivitis. Aunque la enfermedad primaria asociada es la caries dental, algunos casos de endocarditis infecciosa también se han asociado con esta especie.
1. Dental caries
- Los signos y síntomas asociados con la caries dental difieren según la ubicación y la extensión de la infección.
- Sin embargo, los signos comunes incluyen dolor de muelas espontáneo que ocurre sin ninguna causa aparente.
- También aumenta la sensibilidad de los dientes con agujeros visibles en los dientes.
- Se observan manchas marrones, negras, amarillas o blancas en la superficie de los dientes.
- Si no se tratan, las biopelículas se mueven lentamente hacia los tejidos más profundos y causan gingivitis. La septicemia también es posible si la infección es persistente.
2. Endocarditis infecciosa
- Aproximadamente el 20% de los casos de endocarditis atribuidos a estreptococos viridans son causados por S. mutans.
- El organismo se mueve a través de la sangre y puede unirse a una lesión preexistente del endotelio que podría exponer componentes de la matriz extracelular como fibronectina, laminina y colágeno.
- Los pacientes con endocarditis experimentan síntomas similares a los de la gripe, que incluyen escalofríos y fiebre.
- También son típicos el dolor en el pecho y el soplo cardíaco modificado.
Diagnóstico de laboratorio de Streptococcus mutans
El diagnóstico de laboratorio de Streptococcus mutans se basa en la identificación del organismo por sus características microscópicas, culturales y bioquímicas. Placa dental e hisopos de las cavidades y tomados como muestras para su identificación en el laboratorio.
El siguiente es el método de diagnóstico e identificación del organismo a partir de las muestras clínicas:
1. Características morfológicas y bioquímicas
- Los estreptococos orales a menudo se pueden aislar en medios selectivos donde la morfología de la colonia proporciona la primera base para la identificación del organismo.
- Las colonias pequeñas, rugosas y amontonadas con un polisacárido extracelular soluble, en forma de perlas, gotitas o charcos de líquido sobre o alrededor de las colonias en agar sacarosa indican S. mutans .
- Después del aislamiento, se observan las características morfológicas al microscopio. La aparición de cocos Gram-positivos, inmóviles y no formadores de esporas en una cadena confirma aún más la presencia de S. mutans .
- Las pruebas bioquímicas, especialmente las pruebas de sensibilidad a la bacitracina y la hemólisis, son esenciales para la identificación de especies del género Streptococcus.
- El agrupamiento de antígenos de Lancefield también es una forma importante de identificar diferentes especies de Streptococcus y S. mutans pertenece a los no agrupables.
2. Kits de identificación rápida y sistemas automatizados
- Además de los métodos tradicionales de identificación de especies, ahora también se encuentran disponibles kits comerciales de identificación rápida para la identificación de especies de Streptococcus.
- Los kits comerciales como Rapid Strep 32 se pueden utilizar para la identificación de especies de Streptococcus.
- En el caso de S. mutans , la identificación se basa en el análisis de sus composiciones de ácidos grasos celulares microbianos.
3. Diagnóstico molecular
- La identificación de estreptococos puede lograrse comparando secuencias de ADN parciales de genes de ARNr 16S o genes de mantenimiento seleccionados con los de las cepas de tipo apropiado.
- Hasta cierto punto, la identificación también se puede lograr con sondas de ADN que hibridan exclusivamente con las especies respectivas.
- Por tanto, la amplificación por PCR y la secuenciación del gen de ARNr 16S se han convertido en una opción para la identificación molecular de bacterias patógenas en el diagnóstico.
- La ribotipificación, el análisis de ARNr por polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción, es un método alternativo para la diferenciación molecular de especies de Streptococcus.
Tratamiento de las infecciones por Streptococcus mutans
- La clorhexidina se considera el “estándar de oro” para la terapia antimicrobiana oral. Sin embargo, el uso de dosis altas tiene efectos secundarios adversos como manchas dentales y formación de cálculos. Tampoco se recomienda para uso terapéutico diario a largo plazo.
- Con base en la prueba de susceptibilidad a los antibióticos realizada para determinar los fármacos útiles contra S. mutans , se encontró que nueve fármacos, a saber, ofloxacina, doxiciclina, tetraciclina, clortetraciclina, eritromicina, vancomicina, clindamicina, meticilina y gentamicina eran moderadamente eficaces.
- Sin embargo, algunas infecciones como la endocarditis y las infecciones del torrente sanguíneo pueden requerir la extracción de los implantes médicos y tratamientos inmediatos.
- Además, también se están estudiando otras formas de tratamientos que involucran el suero hiperinmune de donantes humanos o anticuerpos monoclonales humanizados dirigidos hacia los componentes de la superficie.
Prevención de las infecciones por Streptococcus mutans
- La prevención de la caries dental relacionada con S. mutans se puede lograr principalmente manteniendo una higiene dental y bucal adecuada.
- La aplicación de 1% de clorhexidina colágeno gel , vía oral diariamente aclarado con 0,05% de fluoruro de sodio s olución se ha encontrado para disminuir las posibilidades de caries dentales de manera significativa.
- Para evitar casos graves de endocarditis infecciosa, se recomienda tratar la caries dental lo antes posible para evitar la propagación de la bacteria al torrente sanguíneo.
Dr. Martin Passen, a dedicated nutrition educator with a master’s in nutrition education and nearing completion of a clinical nutrition and dietetics master’s. Passionate about sharing valuable information effectively.