La ecología oral es la ecología microbiana de los microorganismos que se encuentran en la boca . La ecología oral, 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 oral se investiga con frecuencia desde la perspectiva de la prevención de enfermedades bucales, centrándose a menudo en afecciones como caries dentales (o "caries"), candidiasis ("aftas"), gingivitis , enfermedad periodontal y otras. Sin embargo, muchas de las interacciones entre la microbiota y el entorno bucal protegen de las enfermedades y apoyan una cavidad bucal saludable. Las interacciones entre los microbios y su entorno pueden dar lugar a la estabilización o desestabilización del microbioma bucal , y se cree que la desestabilización da lugar a estados patológicos. La desestabilización del microbioma puede verse influida por varios factores, incluidos los cambios en la dieta, los medicamentos o los trastornos del sistema inmunológico .
Las bacterias fueron detectadas 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 utilizar esta tecnología en una muestra sana, Leeuwenhoek aplicó su herramienta a la materia dental cariada de su esposa, donde notó que los organismos presentes eran muy similares a los que se encuentran en el queso. [1] Se cree que probablemente hayan sido bacterias del ácido láctico, sin embargo, el vínculo entre la producción de ácido bacteriano y la caries dental 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 microbiológica fundamental en el laboratorio del famoso microbiólogo Robert Koch . En esa época, Miller generó la teoría quimioparasitaria (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, así como para 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 la prueba. [10] No fue hasta finales del siglo XX que los enfoques "holísticos" de la microbiología oral comenzaron a generalizarse y, por lo tanto, se estudió intencionalmente la ecología microbiana. La microbiología holística considera no solo 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 "cariogénica" (crea caries), dependiendo de la comunidad microbiana (o " consorcios ") presente en la biopelícula y la estabilidad de la comunidad. [11] Además, en su teoría, Marsh vincula la exposición de influencias ambientales no vivas en la comunidad microbiana con la selección y el cambio de los componentes microbianos que pueden causar condiciones cariogénicas.
Los dientes, la saliva y los tejidos bucales son los principales componentes del entorno bucal en el que reside el microbioma bucal. Como ocurre con la mayoría de los entornos, algunos entornos bucales, como los dientes y la saliva , son abióticos (no vivos) y otros son vivos, como el sistema inmunitario del huésped o los tejidos mucosos de la boca del huésped , incluidas las encías, las mejillas ("bucales") y la lengua (cuando está presente).
La saliva cumple múltiples funciones en la ecología oral. Por ejemplo, crea una perturbación física para los microbios a través de una acción de lavado. Se ha demostrado que el aumento del flujo de saliva a través de la 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 antimicrobianos producidos por el huésped . Un antimicrobiano importante que se encuentra en la saliva (así como en el moco) es la lisozima , una enzima que corta las células bacterianas. Otra función crítica que desempeña la saliva en el entorno microscópico es el suministro de las 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 que intervienen en la ecología bucal. Las bacterias se asientan en la superficie del diente como un sustrato sólido sobre el que crecen. En comparación con las bacterias que flotan en la saliva, las bacterias de los dientes ganan estabilidad ambiental de modo que experimentan un entorno constante de temperatura, exposición relativa al oxígeno, densidad de nutrientes, perturbaciones físicas, etc. Si bien los dientes proporcionan estabilidad a la comunidad microbiana, se sabe que el crecimiento excesivo de bacterias da lugar a caries dentales principalmente debido a la producción de ácido a partir de metabolismos fermentativos que consumen azúcar. Algunos organismos asociados con esta condición 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 oral. Esta variable es ligeramente exclusiva de la cavidad oral debido a su exposición al exterior del cuerpo huésped. En ecología, los nichos son un conjunto de condiciones que pueden asociarse con 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 dictar en qué parte de la boca crecen o forman biopelículas los microbios aeróbicos , anaeróbicos , anaeróbicos facultativos , aerotolerantes o microaerófilos . Las biopelículas en sí mismas pueden ayudar a regular la exposición al oxígeno y mantener a los organismos anaeróbicos en el interior, lo que aumenta la complejidad de los nichos dentro de la cavidad oral.
Otra influencia ambiental abiótica en la ecología oral incluye el uso de medicamentos, especialmente antibióticos y antibióticos administrados por vía oral. Los antibióticos pueden matar bacterias orales, así como causar efectos ambientales secundarios, como una disminución de la saliva, lo que lleva a más cambios en el microambiente abiótico. [15] La desestabilización de las bacterias en un microbioma que resulta en enfermedad se conoce como disbiosis bacteriana . Por ejemplo, la desestabilización de la comunidad bacteriana en la boca puede llevar a 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 las bacterias resistentes después de que se complete el tratamiento, alterando las abundancias relativas encontradas antes del tratamiento.
El huésped de la cavidad oral en la que se estudia la ecología oral también es importante. Este es un ejemplo de un factor ambiental biótico o vivo. La salud general del huésped y la función del sistema inmunológico son fundamentales para la microflora oral, ya que determinan qué microbios pueden sobrevivir en la boca. El sistema inmunológico innato , que opera en animales de forma continua independientemente de la presencia de enfermedades, es el más relevante debido a su papel constante en la ecología oral tanto en huéspedes sanos como enfermos. Esto incluye la producción de anticuerpos flotantes , macrófagos y otras células inmunes 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 en el microbioma oral simbiosis . [17]
En ecología microbiana, el principio del 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 ocurre por transmisión de la madre o su leche materna ( transmisión vertical ), así como del entorno del recién nacido ( transmisión horizontal ). [18] [19] Se ha encontrado que en diferentes lugares de la cavidad oral, 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 anaerobios facultativos que pueden crecer tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas. Esto es ventajoso en un entorno que está expuesto de forma variable al oxígeno durante todo el día, así como en toda la cavidad oral. A pesar de que más de 700 especies únicas de bacterias se asocian con la boca humana, en la placa dental solo entre 7 y 9 "actores principales" han sido identificados repetidamente como colonizadores tempranos, incluyendo especies de Actinomyces , Streptococcus , Neisseria y Veillonella . [21] [2] Se cree que la colonización de estos géneros específicos de bacterias influye en la estabilidad y homeostasis de la microflora oral resultante. [22] Esta colonización ocurre por la construcción y 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 permanece como 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 coagregan juntos, y la actividad ammensal 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 lo que compone la ecología oral bacteriana.
Las bacterias, aunque son las más abundantes, no son el único tipo de microbiota presente en la cavidad oral. También están presentes células de hongos/levaduras, en particular, del género Candida . Las especies de levaduras C. albicans y C. tropicalis se conocen como comensales en la boca humana, lo que significa que son parte de la flora normal que participa en 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 poco común, incluida la cohabitación de levaduras con bacterias. [26] Se sabe que Candida albicans participa selectivamente en biopelículas de "especie dual" con ciertas especies de bacterias Streptococcus a través de la unión real de la levadura a la superficie celular bacteriana. [27] [28] Esto permite que la levadura se ancle a la superficie del diente indirectamente para ganar estabilidad.
Otros microbios no bacterianos, aunque significativamente menos abundantes, en la boca humana incluyen los géneros de hongos Cryptococcus , Aspergillus y Fusarium . [ 29]