La ecología bucal es la ecología microbiana de los microorganismos que se encuentran en la boca . La ecología bucal, como todas las formas de ecología , implica el estudio de los seres vivos que se encuentran en las cavidades bucales, así como sus interacciones entre sí y con su entorno. La ecología bucal se investiga con frecuencia desde la perspectiva de la prevención de enfermedades bucales, centrándose a menudo en afecciones como la caries dental (o "caries"), la candidiasis ("aftas"), la gingivitis , la enfermedad periodontal y otras. Sin embargo, muchas de las interacciones entre la microbiota y el entorno bucal protegen de las enfermedades y favorecen una cavidad bucal sana. Las interacciones entre los microbios y su entorno pueden resultar en la estabilización o desestabilización del microbioma oral , y se cree que la desestabilización resulta en estados patológicos. La desestabilización del microbioma puede verse influenciada por varios factores, incluidos cambios en la dieta, medicamentos o trastornos del sistema inmunológico .
Las bacterias se detectaron por primera vez bajo el microscopio del científico holandés Anton van Leeuwenhoek a finales del siglo XVII a partir de su propia muestra oral humana sana. [1] Después de usar esta tecnología en una muestra sana, Leeuwenhoek aplicó su herramienta a los dientes cariados de su esposa, donde notó que los organismos presentes eran muy similares a los encontrados en el queso. [1] Se cree que probablemente fueron bacterias del ácido láctico; sin embargo, el vínculo entre la producción de ácido bacteriano y las caries no se descubrió hasta mucho más tarde. Después de este descubrimiento y el mayor desarrollo de la microscopía, varios científicos encontraron bacterias dentro de las cavidades dentales a lo largo del siglo XIX. [2] [3] [4] [5] [6] [7] Willoughby Miller fue el primer microbiólogo oral registrado y realizó gran parte de su investigación fundamental en microbiología en el laboratorio del famoso microbiólogo Robert Koch . En este tiempo, Miller generó la teoría quimioparásita (también conocida como "acidogénica") de la caries, que proponía que la caries dental se inicia por la producción de ácido bacteriano en la superficie de los dientes. [8] Esta teoría se considera fundamental para el campo de la odontología y la ecología bucal, al establecer conexiones entre las actividades de las entidades microbianas y sus efectos en su entorno microscópico no vivo. [2] [9]
En términos ecológicos, los primeros trabajos en microbiología oral caen en gran medida en una categoría de investigación microbiana que ahora se describe como "reduccionista", lo que generalmente significa que se centró en gran medida en el aislamiento de microbios individuales antes de la observación o prueba. [10] No fue hasta finales del siglo XX que los enfoques "holísticos" de la microbiología oral se generalizaron y, por lo tanto, se estudió intencionalmente la ecología microbiana. La microbiología holística considera no sólo un organismo de interés sino también el contexto biológico y abiótico en el que se encuentra naturalmente el organismo. Al científico Philip Marsh se le atribuye el desarrollo de la hipótesis de la placa ecológica en 1994, en la que ideó que la placa dental puede ser tanto normal y saludable como también "cariogénica" (crea caries), dependiendo de la comunidad microbiana (o " consorcios ") presente. en el biofilm y la estabilidad de la comunidad. [11] Además, en su teoría, Marsh vincula la exposición de influencias ambientales no vivas en la comunidad microbiana a la selección y cambio en los constituyentes microbianos que pueden causar condiciones cariogénicas.
Los dientes, la saliva y los tejidos bucales son los componentes principales del entorno bucal en el que reside el microbioma bucal. Como la mayoría de los ambientes, algunos ambientes orales, como los dientes y la saliva , son abióticos (no vivos), y algunos son vivos, como el sistema inmunológico del huésped o los tejidos mucosos de la boca del huésped , incluidas las encías, las mejillas ("bucales") y la lengua. (cuando esté presente).
La saliva desempeña múltiples funciones en la ecología bucal. Por ejemplo, crea una perturbación física para los microbios mediante una acción de lavado. Se ha demostrado que el aumento del flujo de saliva mediante estimulación (es decir, masticar chicle) disminuye la formación de placa cariogénica. [12] La saliva también es en gran medida responsable del pH ambiental, el contenido de agua, los nutrientes y las células inmunes y los antimicrobianos producidos por el huésped . Uno de los principales antimicrobianos que se encuentra en la saliva (así como en la mucosidad) es la lisozima , una enzima que destruye las células bacterianas. Otro papel fundamental que desempeña la saliva en el entorno microscópico es el suministro de glicoproteínas que las bacterias utilizan para adherirse a la superficie de los dientes. [12] [13] [14]
Los dientes son otro ejemplo de los factores ambientales abióticos implicados en la ecología bucal. Las bacterias se asientan en la superficie del diente como un sustrato sólido sobre el que crecen. En comparación con flotar en la saliva, las bacterias en los dientes obtienen estabilidad ambiental de modo que experimentan un ambiente constante de temperatura, exposición relativa al oxígeno, densidad de nutrientes, alteraciones físicas, etc. Si bien los dientes brindan estabilidad a la comunidad microbiana, se sabe que el crecimiento excesivo de bacterias provocar caries dental debido principalmente a la producción de ácido a partir del metabolismo fermentativo que consume azúcar. Algunos organismos asociados con esta afección son los lactobacilos , que producen el ácido láctico que descompone el esmalte dental. Como resultado, la dieta del huésped también influye en la ecología de la boca al alterar el pH de la saliva y el contenido de nutrientes. Como resultado, la vida microbiana interactúa con el entorno bucal.
El contenido de oxígeno es una variable importante que puede influir en el tipo de flora microbiana presente en la cavidad bucal. Esta variable es ligeramente exclusiva de la cavidad bucal debido a su exposición al exterior del cuerpo huésped. En ecología, los nichos son un conjunto de condiciones que pueden asociarse a la presencia de un determinado organismo. Por lo tanto, la variación de la concentración de oxígeno en toda la boca puede ser un factor en la diferenciación de nichos dentro de este entorno. A escala microscópica, la concentración de oxígeno puede determinar en qué parte de la boca crecen o forman biopelículas los microbios aeróbicos , anaeróbicos , anaeróbicos facultativos , aerotolerantes o microaerófilos . Las propias biopelículas pueden ayudar a regular la exposición al oxígeno y mantener los organismos anaeróbicos en el interior, lo que aumenta la complejidad de los nichos dentro de la cavidad bucal.
Otra influencia ambiental abiótica sobre la ecología bucal incluye el uso de fármacos, especialmente antibióticos y antibióticos administrados por vía oral. Los antibióticos pueden matar las bacterias orales y provocar efectos ambientales secundarios, como una disminución de la saliva, lo que provoca más cambios en el microambiente abiótico. [15] La desestabilización de las bacterias en un microbioma que resulta en una enfermedad se conoce como disbiosis bacteriana . Por ejemplo, la desestabilización de la comunidad bacteriana en la boca puede provocar una proliferación de comunidades fúngicas, lo que resulta en enfermedades como la candidiasis. [16] Además, el desarrollo de poblaciones resistentes a los antibióticos en respuesta al tratamiento puede resultar en una superpoblación de bacterias resistentes una vez completado el tratamiento, alterando las abundancias relativas encontradas antes del tratamiento.
También es importante el anfitrión de la cavidad bucal en el que se estudia la ecología bucal. Este es un ejemplo de un factor ambiental biótico o vivo. La salud general del huésped y el funcionamiento del sistema inmunológico son fundamentales para la microflora oral, ya que determina qué microbios pueden sobrevivir en la boca. El sistema inmunológico innato , que opera en los animales de forma continua independientemente de la presencia de enfermedades, es más relevante debido a su papel constante en la ecología bucal tanto en huéspedes sanos como no saludables. Esto incluye la producción de anticuerpos flotantes , macrófagos y otras células inmunitarias presentes en la saliva. En un estado saludable y estable, el sistema inmunológico del huésped permite la colonización de ciertos microbios al no atacarlos. Esto puede describirse como "equilibrio inmunológico", o las condiciones en las que el huésped y la microbiota del microbioma oral hacen simbiosis . [17]
En ecología microbiana, el principio de efecto de prioridad se refiere a la ventaja competitiva que obtienen algunos microorganismos al colonizar primero una superficie. [18] En general, se cree que la colonización primaria se produce por transmisión desde la madre o su leche materna ( transmisión vertical ), así como por el entorno del recién nacido ( transmisión horizontal ). [18] [19] Se ha descubierto que en diferentes lugares de la cavidad bucal, diferentes microbios son colonizadores tempranos. [17] [18] [20] Se considera que los colonizadores iniciales de los dientes son Streptococcus , un género de bacterias que generalmente son anaerobias facultativas que pueden crecer tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas. Esto es ventajoso en un entorno que está expuesto de forma variable al oxígeno a lo largo del día, así como en toda la cavidad bucal. A pesar de que hay más de 700 especies únicas de bacterias asociadas con la boca humana, en la placa dental sólo se han identificado repetidamente entre 7 y 9 "actores importantes" como colonizadores tempranos, incluidas las especies Actinomyces , Streptococcus , Neisseria y Veillonella . [21] [2] Se cree que la colonización de estos géneros específicos de bacterias influye en la estabilidad y la homeostasis de la microflora oral resultante. [22] Esta colonización se produce mediante la construcción y la adhesión a una película hecha de glicoproteínas de la saliva del huésped. [12] [13] [14] Tras la adhesión a la película, las bacterias colonizadoras tempranas comienzan a producir la biopelícula destinada a anclar la colonia al diente. Como es común en los microbiomas, esta biopelícula no sigue siendo un solo género o especie. De hecho, la gran mayoría de los microbios relevantes realizan coagregación dentro de una biopelícula. [23] [20] [24] Sin embargo, se entiende que no todos los microbios se coagregarán, y la actividad amensal ocurre entre especies específicas, como S. mutans y P. gingivalis . [14] Las interacciones interbacterianas, así como las interacciones con los dientes del huésped, las condiciones de oxígeno y la saliva son las que componen la ecología bucal bacteriana.
Las bacterias, aunque son las más abundantes, no son el único tipo de microbiota presente en la cavidad bucal. También están presentes células de hongos/levaduras, incluidas particularmente las del género Candida . Las especies de levadura C. albicans y C. tropicalis se conocen como comensales en la boca humana, lo que significa que son parte de la flora normal que entabla una relación mutuamente beneficiosa con su huésped. [25] Son los microbios no bacterianos más abundantes aislados de la boca humana. Como se describe en la sección anterior, la coagregación dentro de una biopelícula no es infrecuente, incluida la cohabitación de levaduras con bacterias. [26] Se sabe que Candida albicans participa selectivamente en biopelículas de "especies duales" con ciertas especies de bacterias Streptococcus a través de la unión real de la levadura a la superficie de la célula bacteriana. [27] [28] Esto permite que la levadura se ancle indirectamente a la superficie del diente para ganar estabilidad.
Algunos otros microbios no bacterianos, aunque significativamente menos abundantes, en la boca humana incluyen los géneros de hongos Cryptococcus , Aspergillus y Fusarium . [29]