Genotypic and phenotypic analysis of S. mutans isolated from dental biofilms formed in vivo under high cariogenic conditions

The oral cavity harbors several Streptococcus mutans genotypes, which could present distinct virulence properties. However, little is known about the diversity and virulence traits of S. mutans genotypes isolated in vivo under controlled conditions of high cariogenic challenge. This study evaluated the genotypic diversity of S. mutans isolated from dental biofilms formed in vivo under sucrose exposure, as well as their acidogenicity and aciduricity. To form biofilms, subjects rinsed their mouths with distilled water or sucrose solution 8 times/day for 3 days. S. mutans collected from saliva and biofilms were genotyped by arbitrarily-primed PCR. Genotypes identified in the biofilms were evaluated regarding their ability to lower the suspension pH through glycolysis and their acid susceptibility and F-ATPase activity. Most subjects harbored only one genotype in saliva, which was detected in almost all biofilm samples at high proportions. Genotypes isolated only in the presence of sucrose had higher acidogenicity than those isolated only in the presence of water. Genotypes from biofilms formed with sucrose were more aciduric after 30 and 60 min of incubation at pH 2.8 and 5.0, respectively. The present results suggest that biofilms formed under high cariogenic conditions may harbor more aciduric and acidogenic S. mutans genotypes.

A cavidade oral apresenta vários genótipos de Streptococcus mutans, que podem possuir diferentes capacidades de virulência. Entretanto, pouco se sabe sobre a diversidade e virulência de genótipos de S. mutans isolados in vivo sob uma condição controlada de alto desafio cariogênico. Este estudo avaliou a diversidade genotípica de S. mutans identificados no biofilme dental formado in vivo na presença de sacarose, assim como a acidogenicidade e aciduricidade desses genótipos. Para possibilitar formação de biofilme, voluntários bochecharam com água destilada ou solução de sacarose 8x/dia durante 3 dias. S. mutans isolados da saliva e do biofilme dental foram genotipados por PCR com primers-arbitrários. Genótipos isolados do biofilme foram avaliados em relação à habilidade de reduzir o pH da suspensão devido à glicólise, em relação à susceptibilidade a ácidos e também atividade F-ATPase. A maioria dos voluntários apresentou apenas 1 genótipo na saliva, que foram detectados em quase todas as amostras de biofilme em altas proporções. Genótipos isolados somente na presença de sacarose apresentaram maior acidogenicidade do que aqueles genótipos isolados apenas na presença de água. Genótipos de biofilmes formados na presença de sacarose foram mais acidúricos após 30 e 60 min de incubação em pH 2,8 e 5,0, respectivamente. Os resultados do presente estudo sugerem que biofilmes formados sob condição de alto desafio cariogênico podem apresentar genótipos de S. mutans mais acidúricos e mais acidogênicos.

Influência da formação de película adquirida e aplicação tópica de flúor na microdureza do esmalte tratado com peróxido de hidrogênio a 35 por cento / Influence of acquired pellicle formation and topical fluoride application on microhardness of bleached enamel with 35 per cent hydrogen peroxide

O objetivo deste estudo foi avaliar a influência da formação da película adquirida (PEA) e da aplicação tópica de flúor (ATF) após o tratamento com peróxido de hidrogênio a 35% na microdureza Knoop do esmalte. Foram obtidas 120 amostras de esmalte (4x4x4 mm), a partir das superfícies vestibulares de 60 incisivos bovinos. As amostras foram preparadas para a leitura de microdureza de superfície (inicial) e aleatoriamente divididas em quatro grupos (n=30): (1) Esmalte sem formação de PEA e sem ATF pós-tratamento clareador (controle); (2) Esmalte sem formação de PEA e com ATF pós-tratamento clareador; (3) Esmalte com formação de PEA e sem ATF pós-tratamento clareador; (4) Esmalte com formação de PEA e com ATF pós-tratamento clareador. Os dentes foram submetidos a 12 dias de ciclagem de pH, concomitante com o clareamento (Pola Office, SDI, Bayswater, Victoria, Austrália), que foi realizado no 1º, 6º e 12º dia de ciclagem. Após a ciclagem de pH, foi realizada a leitura da microdureza superficial final e da microdureza longitudinal do esmalte tratado. Todos os grupos experimentais mostraram redução da microdureza superficial do esmalte após os tratamentos realizados. Os valores médios (iniciais e finais) foram semelhantes entre os grupos experimentais. Com relação à microdureza longitudinal, somente na primeira profundidade (10 μm) observou-se redução significativa da microdureza, com relação às demais profundidades analisadas. Esses valores médios, em 10 μm, não diferiram entre os grupos experimentais, assim como as outras profundidades analisadas também não diferiram entre os grupos. A microdureza do esmalte não foi afetada pela formação de PEA, tampouco pela ATF

The objective of this study was to evaluate the influence of acquired salivary pellicle formation (SPF) and the topical application of fluoride (TAF) post-bleaching with 35% hydrogen peroxide on the Knoop microhardness of enamel. Sixty bovine incisors were used. One hundred twenty enamel blocks (4x4x4 mm) were obtained from the buccal surfaces of these teeth. The enamel surfaces were prepared for microhardness measurements (baseline) and randomly divided into 4 groups (n=30): 1) enamel without SPF and TAF (control); 2) enamel without SPF and treated with ATF; 3) enamel with PEA and without ATF; and 4) enamel with PEA and treated with TAF. The enamel blocks were submitted to a 12-day pH-cycling, and the bleaching agent (Pola Office, SDI, Bayswater, Victoria, Australia) was applied at the 1st, 6th and 12th days of cycling. After the treatments, the surface microhardness and the internal microhardness were measured. All the groups showed a reduction in the enamel surface microhardness after the treatments. The mean values (baseline and final) were similar among the groups. The internal microhardness was lower at the first depth (10 μm). The mean values of microhardness at 10 μm were similar among the groups, and the other means did not differ among them. SPF and TAF did not affect enamel microhardness

Efeito da irradiação dos agentes clareadores no esmalte dental com lesão de cárie / Effect of bleaching agents irradiated on dental enamel with caries-like lesions

Analisar os efeitos do peróxido de hidrogênio (35%) irradiado ou não e do dentifrício fluoretado (DF) aplicados no esmalte dental com lesão de cárie. Foram analisados dois agentes clareadores (Whiteness HP Maxx e Easy White) e três modos de aplicação (sem irradiação, irradiação com aparelho de lâmpada halógena ou LED/laser de diodo). Os clareamentos foram realizados nos 1º, 6º e 12º dias de ciclagem de pH. Os resultados de microdureza mostraram que não houve diferença entre os grupos. A microscopia de luz polarizada mostrou desmineralização superficial e na subsuperfície do esmalte para todos os grupos. O DF não foi capaz de controlar a perda mineral provocada pelo clareamento, sugerindo cautela na indicação do clareamento em condições de atividade de cárie.

Effect of 10 percent carbamide peroxide bleaching on sound and artificial enamel carious lesions

This study evaluated the effect of 10 percent carbamide peroxide (CP) bleaching on Knoop surface microhardness (KHN) and morphology of sound enamel and enamel with early artificial caries lesions (CL) after pH-cycling model (pHcm). Human dental enamel blocks were randomly divided into 6 groups (n=10): 1 - sound enamel bleached (S) with CP (Rembrandt/Den-Mat); 2 - S and submitted to pHcm; 3 - CL bleached with CP; 4 - CL stored in artificial saliva and submitted to pHcm; 5 - CL treated with placebo gel and submitted to pHcm; 6 - CL bleached with CP and submitted to pHcm. Enamel blocks with known initial KHN values were demineralized (groups 3 to 6) and submitted to 12 day pHcm (groups 2, 4, 5 and 6). After demineralization and treatments, KHN was determined and the specimens were examined using scanning electron microscopy (SEM). Data were analyzed statistically by ANOVA and Tukey's test at 5 percent significance level. The results showed that among CL groups (3 to 6) only the group 3 presented remineralization after treatments. S groups (1 and 2) showed higher KHN and presented less formation of porosities on enamel surface than CL groups after treatments. In conclusion, bleaching procedures on enamel with CL did not exacerbate the demineralization, but should be indicated with caution.

Este estudo analisou o efeito do peróxido de carbamida a 10 por cento (PC) na microdureza Knoop de superfície (KHN) e morfologia do esmalte hígido e com lesões iniciais de cárie artificial (EC), após modelo de ciclagem de pH (cpH). Blocos de esmalte dental humano foram divididos aleatoriamente em 6 grupos (n=10): 1- esmalte hígido clareado (EHC) com PC (Rembrandt/Den-Mat); 2- EHC e submetido a cpH; 3- EC clareado com PC; 4- EC armazenado em saliva artificial e submetido a cpH; 5- EC tratado com gel placebo e submetido a cpH; 6- EC clareado com PC e submetido a cpH. Blocos de esmalte com a KHN conhecida eram desmineralizados (grupos 3 a 6) e submetidos a cpH (grupos 2, 4, 5 e 6). KHN foi determinada após a desmineralização e os tratamentos. Os espécimes foram examinados através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os dados foram analisados através de ANOVA e teste de Tukey (p<0,05). Os resultados indicaram que entre os grupos com EC (3 a 6) somente o grupo 3 apresentou remineralização após os tratamentos. Os grupos EHC (1 e 2) mostraram maior KHN e menor formação porosidades quando comparados aos grupos EC após os tratamentos. Os procedimentos clareadores no esmalte com lesão de cárie não exacerbaram a desmineralização, entretanto precisam ser indicados com cautela.

Efeito da associação da aplicação de fluoreto profissional e uso de dentifrício no esmalte dental / Effect of professional fluoride application and fluoride dentifrice use on dental enamel

Objetivos: Como não há consenso da importância da associação de dentifrício fluoretado com aplicação tópica de flúor profissional, este estudo cruzado in situ avaliou, pela incorporação de fluoreto no esmalte, o potencial anticariogênico desta combinação. Métodos: Dezesseis voluntários utilizaram dispositivos palatinos contendo blocos de esmalte, os quais foram submetidos durante 4 fases a um alto desafio cariogênico (acúmulo de placa e sacarose 8x/dia) e aos tratamentos: dentifrício não fluoretado ou fluoretado 3x/dia; aplicação tópica de flúor profissional + dentifrício não fluoretado e aplicação tópica de flúor profissional + dentifrício fluoretado. Resultados: O esmalte dos grupos flúor profissional foi pré-tratado com flúor gel. Fluoreto no esmalte foi determinado antes, logo após o flúor profissional e após os 14 dias in situ. Flúor profissional foi capaz de promover incorporação de fluoreto no esmalte, entretanto efeito aditivo na retenção de fluoreto não foi encontrado quando o esmalte pré-tratado com flúor profissional foi tratado com dentifrício fluoretado durante o desafio cariogênico. Conclusão: Embora os dados confirmem o efeito isolado de flúor profissional e dentifrício fluoretado, eles sugerem que a combinação não deve ter potencial anticariogênico se dentifrício fluoretado for regularmente usado 3x/dia.

Genotypic diversity of S. mutans in dental biofilm formed in situ under sugar stress exposure

In situ dental biofilm composition under sugar exposure is well known, but sugar effect on the genotypic diversity of S. mutans in dental biofilm has not been explored. This study evaluated S. mutans genotypic diversity in dental biofilm formed in situ under frequent exposure to sucrose and its monosaccharide constituents (glucose and fructose). Saliva of 7 volunteers was collected for isolation of S. mutans and the same volunteers wore intraoral palatal appliances, containing enamel slabs, which were submitted to the following treatments: distilled and deionized water (negative control), 10 percent glucose + 10 percent fructose (fermentable carbohydrates) solution or 20 percent sucrose (fermentable and EPS inductor) solution, 8x/day. After 3, 7 and 14 days, the biofilms were colleted and S. mutans colonies were isolated. Arbitrarily primed polymerase chain reaction (AP-PCR) of S. mutans showed that salivary genotypes were also detected in almost all biofilm samples, independently of the treatment, and seemed to reflect those genotypes present at higher proportion in biofilms. In addition to the salivary genotypes, others were found in biofilms but in lower proportions and were distinct among treatment. The data suggest that the in situ model seems to be useful to evaluate genotypic diversity of S. mutans, but, under the tested conditions, it was not possible to clearly show that specific genotypes were selected in the biofilm due to the stress induced by sucrose metabolism or simple fermentation of its monosaccharides.

A composição do biofilme dental in situ exposto a açúcares é bem conhecida, mas o efeito dos açúcares na diversidade genotípica de S. mutans no biofilme dental ainda não foi explorada. Este estudo avaliou a diversidade genotípica de S. mutans no biofilme dental formado in situ sob frequente exposição à sacarose e seus monossacarídeos constituintes (glicose e frutose). Primeiramente, saliva de voluntários foi coletada para isolamento de S. mutans e os mesmos voluntários usaram um dispositivo intraoral palatino, contendo blocos de esmalte, que foram submetidos 8x/dia aos seguintes tratamentos: água destilada e deionizada (controle negativo), solução de glicose 10 por cento + frutose 10 por cento (carboidratos fermentáveis) e solução de sacarose 20 por cento (fermentável e indutor de PEC). Após 3, 7 e 14 dias, os biofilmes foram coletados e colônias de S. mutans foram isoladas. A técnica de reação em cadeia de polimerase usando primers arbitrários (AP-PCR) demonstrou que o genótipo salivar foi detectado em quase todas as amostras de biofilme, independente do tratamento, e parece refletir aqueles genótipos presentes em maiores proporções no biofilme. Além do genótipo salivar, outros foram encontrados nos biofilmes, mas em uma menor proporção e foram distintos entre os tratamentos. Os dados sugerem que o modelo in situ é útil para a avaliação da diversidade genotípica de S. mutans. Porém, nas condições do presente estudo, não foi possível demonstrar que genótipos específicos foram detectados no biofilme devido ao estresse induzido pelo metabolismo da sacarose ou fermentação de seus monossacarídeos.

Effect of carbamide peroxide-based bleaching agents containing fluoride or calcium on tensile strength of human enamel%Efeito de agentes clareadores à base de peróxido de carbamida contendo fluoreto e cálcio na resistência à tração do esmalte humano

OBJETIVO: O propósito deste estudo foi avaliar os efeitos de agents clareadores à base de peróxido de carbamida (CPG) contendo fluoreto (CF) e cálcio (CCa) na resistência à tração do esmalte (UTS). MÉTODO: Um bloco de resina composta foi confeccionada na superfície oclusal de vinte e dois terceiros molars hígidos para facilitar a preparação dos espécimes para o teste de micro-tração. Os dentes restaurados foram seccionados com disco diamantado no sentido vestíbulo-lingual em fatias de aproximadamente 0,7 mm de espessura. Com uma ponta diamantada, foi realizada uma constrição na região de esmalte da vertente oclusal interna. Os espécimes apresentaram aproximadamente 0,5 mm² de área na secção transversal da região de constrição e foram divididos em 12 grupos (n=11). Os grupos controles não foram submetidos ao regime clareador e os experimentais foram tratados com gel de CPG 10 por cento ou com formulações de CPG 10 por cento contendo CF (0,2 por cento e 0,5 por cento) ou CCa (0,05 por cento e 0,2 por cento). Os grupos clareadores receberam a aplicação dos CPGs por 6 horas/dia a 37ºC, durante 14 dias consecutivos e foram armazenados em saliva artificial (AS) ou em umidade relativa 100 por cento (RH), entre as aplicações do gel clareador. Após o clareamento, os espécimes foram testados através do método de micro-tração (0,5 mm/min). Os dados foram analisados pela ANOVA (2 fatores) e teste Tukey (5 por cento). RESULTADOS: Nenhuma diferença foi observada entre os grupos armazenados em AS ou RH. Os espécimes tratados com CPG com CF ou Cca apresentaram similar UTS aos grupos controles não clareados. CONCLUSÃO: Ambos CPGs 10 por cento CF or CCa não alteraram a UTS após o tratamento clareador

Effect of carbamide peroxide-based bleaching agents containing fluoride or calcium on tensile strength of human enamel

OBJECTIVE: The aim of this study was to evaluate the effects of carbamide peroxide-based bleaching agents (CPG) containing fluoride (CF) or calcium (CCa) on the ultimate tensile strength of enamel (UTS). METHOD: A "cube-like" resin composite structure was built-up on the occlusal surface of twenty-two sound third molars to facilitate specimen preparation for the micro-tensile test. The restored teeth were serially sectioned in buccal-lingual direction in slices with approximate 0.7 mm thickness. Each slice was trimmed with a fine diamond bur to reduce the buccal, internal slope enamel of the cusps to a dumb-bell shape with a cross-sectional area at the "neck" of less than 0.5 mm². The samples were randomly divided into 12 groups (n=11). The control groups were not submitted to the bleaching regimen. Specimens were treated with 10 percent CPG gel or with 10 percent CPG formulations containing CF (0.2 percent and 0.5 percent) or CCa (0.05 percent and 0.2 percent). Bleached groups received the application of the 10 percent CPGs for 6 hours/day at 37° C, during 14 consecutive days and were stored in artificial saliva (AS) or 100 percent relative humidity (RH) among each application. After bleaching, specimens were tested with the microtensile method at 0.5 mm/min. Data were analyzed by two-way ANOVA and Tukey test (5 percent). RESULTS: No significant difference was observed between groups stored in AS or RH. Specimens treated with CF or CCa presented similar UTS as unbleached control groups. CONCLUSION: Either 10 percent CPG formulations containing CF or CCa can preserve the UTS after bleaching regimen.

OBJETIVO: O propósito deste estudo foi avaliar os efeitos de agents clareadores à base de peróxido de carbamida (CPG) contendo fluoreto (CF) e cálcio (CCa) na resistência à tração do esmalte (UTS). MÉTODO: Um bloco de resina composta foi confeccionada na superfície oclusal de vinte e dois terceiros molars hígidos para facilitar a preparação dos espécimes para o teste de micro-tração. Os dentes restaurados foram seccionados com disco diamantado no sentido vestíbulo-lingual em fatias de aproximadamente 0,7 mm de espessura. Com uma ponta diamantada, foi realizada uma constrição na região de esmalte da vertente oclusal interna. Os espécimes apresentaram aproximadamente 0,5 mm² de área na secção transversal da região de constrição e foram divididos em 12 grupos (n=11). Os grupos controles não foram submetidos ao regime clareador e os experimentais foram tratados com gel de CPG 10 por cento ou com formulações de CPG 10 por cento contendo CF (0,2 por cento e 0,5 por cento) ou CCa (0,05 por cento e 0,2 por cento). Os grupos clareadores receberam a aplicação dos CPGs por 6 horas/dia a 37°C, durante 14 dias consecutivos e foram armazenados em saliva artificial (AS) ou em umidade relativa 100 por cento (RH), entre as aplicações do gel clareador. Após o clareamento, os espécimes foram testados através do método de micro-tração (0,5 mm/min). Os dados foram analisados pela ANOVA (2 fatores) e teste Tukey (5 por cento). RESULTADOS: Nenhuma diferença foi observada entre os grupos armazenados em AS ou RH. Os espécimes tratados com CPG com CF ou Cca apresentaram similar UTS aos grupos controles não clareados. CONCLUSÃO: Ambos CPGs 10 por cento CF or CCa não alteraram a UTS após o tratamento clareador.

Alkali-soluble fluoride deposition on enamel after professional application of topical fluoride in vitro

Considerando que a eficácia dos produtos para aplicação tópica profissional de flúor (géis, espumas e vernizes) está relacionada com a reatividade do flúor (F) com o esmalte e sendo esta dependente da disponibilidade do F em cada produto, este estudo foi conduzido. A concentração de F nos seguintes produtos foi estudada: I - Flúor Fosfato Acidulado (FFA) gel (1,23% F), II - FFA espuma (1,23% F) e III- Verniz fluoretado (2,26% F). Foram confeccionados 40 blocos de esmalte bovino, tratados de acordo com os grupos descritos, sendo um deles utilizado como controle. O F fracamente ligado (''CaF2'') ao esmalte foi determinado após a extração com 1.0 M KOH e analisado em eletrodo específico. A concentração de F encontrada no gel foi de 12.642, na espuma 12.755 e no verniz 23.183 mg F/g. Todos os produtos formaram uma quantidade significantemente maior de ''CaF2'' na superfície do esmalte, comparado ao grupo controle (p < 0,05), mas entre eles, esta diferença não foi significante (p > 0,05). Assim, a formação de ''CaF2'' na superfície do esmalte não foi proporcional ao conteúdo de F nos produtos, sugerindo que o pH e o veículo utilizado são mais importantes.