Genotypic diversity of Streptococcus mutans isolated from preschoolers with and without early dental care / Diversidade genotípica de Streptococcus mutans isolados de pré-escolares com e sem atendimento odontológico precoce

Abstract Introduction Streptococcus mutans (S. mutans) exhibits extensive genotypic diversity, but the role of this variation is poorly understood. Objective To evaluate the genotypic diversity of S. mutans in preschoolers with and without early dental care and to associate it with dental caries experience. Material and method Twenty children, aged five year old, with history of dental care since they were one year old (G1) and 20 children without history of dental care (G2) were included. Their oral health status was assessed by the dmft index. S. mutans samples were isolated from the saliva and analysed by polymerase chain reaction. A total of 339 S. mutans isolates (173 from G1 and 166 from G2) were genotyped by random amplified polymorphic DNA with arbitrary primers OPA-02 and OPA-13. Result The results revealed 75 distinct genotypes of S. mutans in G1 and 73 in G2. Furthermore, G1 and G2 subjects harboured one to eight and one to seven distinct genotypes of S. mutans, respectively. A statistically significant association (P=0.021) and a moderate correlation (r= 0.503) were observed between dental caries experience and genotypic diversity of S. mutans in G1. Conclusion From the limitations of the study design, we just can hypothesize that actions of early dental care carried out by an educative-preventive program can contribute to a distinct oral microbiota.

Resumo Introdução Streptococcus mutans (S. mutans) apresentam ampla diversidade genotípica, mas o papel desta variação ainda é pouco compreendido. Objetivo Avaliar a diversidade genotípica de S. mutans em pré-escolares com e sem assistência odontológica precoce e associá-la à experiência de cárie dentária. Material e método Participaram da pesquisa 20 crianças, de cinco anos de idade, com história de assistência odontológica desde o primeiro ano de vida (G1) e 20 crianças sem história de assistência odontológica precoce (G2). A experiência de cárie dentária foi avaliada por meio do índice ceo-d. Amostras de S. mutans foram isoladas a partir da saliva dos participantes e analisadas pela Reação em Cadeia da Polimerase para identificação molecular da espécie. Um total de 339 isolados bacterianos (173 do G1 e 166 do G2) foram genotipados através da Amplificação ao Acaso de DNA Polimórfico, utilizando-se os primers OPA-02 e OPA-13. Resultado Os resultados revelaram 75 diferentes genótipos de S. mutans no G1 e 73 no G2. Além disso, as crianças do G1 e G2 abrigaram em sua cavidade bucal de um a oito e de um a sete genótipos distintos de S. mutans, respectivamente. Foram observadas uma associação estatisticamente significante (P=0.021) e uma moderada correlação (r=0,503) entre a diversidade genotípica de S. mutans e a experiência de cárie somente no G1. Conclusão A partir das limitações do desenho do estudo, os resultados apenas sugerem que as ações realizadas por meio de um atendimento odontológico precoce podem estar contribuindo para o estabelecimento de uma microbiota bucal distinta.

Papel de cepas de Streptococcus mutans e Bifidobacterium spp. na etiologia ou proteção contra doenças bucais / The role of Streptococcus mutans strains and Bifidobacterium spp. in the etiology or protection against oral diseases

A boca é um ecossistema complexo composto por centenas de espécies microbianas que apresentam características genotípicas e fenotípicas distintas que permitem sua adaptação e sobrevivência às adversidades desse ambiente. Streptococcus mutans é a espécie bacteriana mais relacionada à etiologia da cárie dentária, devido principalmente ao seu potencial acidogênico, acidúrico e na aderência e formação de biofilme dental. Outras espécies bacterianas, como as bifidobactérias, foram detectadas em diversos sítios bucais incluindo lesões cariosas iniciais ou cavitadas e estão sendo relacionadas à etiologia da cárie precoce da infância (CPI). Contrariamente, efeito benéfico na prevenção da doença periodontal tem sido observado para as bifidobactérias pelo fato dessas espécies competirem e interferirem na aderência e formação do biofilme de patógenos periodontais. Assim, ambiguidade em relação ao papel das bifidobactérias na etiologia ou prevenção de doenças bucais está sendo observada na literatura. Este trabalho foi dividido em três capítulos. Os objetivos foram: 1) avaliar a diversidade genotípica e as características fenotípicas de cepas de S. mutans, isoladas do biofilme dental de crianças CPI e CPI-severa (CPI-S) em comparação com crianças livres de cárie (LC); 2) avaliar a capacidade de produzir e tolerar ácidos, de formar biofilme e de induzir lesões iniciais de cárie in vitro por espécies de bifidobactérias comparadas à de espécies bacterianas já reconhecidas no contexto da cárie dentária e 3) investigar o efeito antagonista in vitro de algumas espécies de bifidobactérias sobre biofilmes de Fusobacterium nucleatum, Porphyromonas gingivalis e Streptococcus oralis. No capítulo 1, cepas de S. mutans de amostras de biofilme de crianças com CPI, CPI-S e LC foram isoladas em meio Agar Mitis Salivarius com bacitracina e avaliadas geneticamente pelo método de AP-PCR (Reação em Cadeia da Polimerase usando Iniciadores Arbitrários) e fenotipicamente pelos métodos de...

The mouth is a complex ecosystem composed of hundreds of microbial species with different genotypic and phenotypic characteristics that allow their adaptation and survival in the adversity of that environment. Streptococcus mutans is the bacterial species more closely related to the etiology of dental caries, mainly due to its acidogenic and aciduric potential and adherence and formation of dental biofilm. Other bacterial species, such as bifidobacteria, have been detected in oral sites including initial and cavitated carious lesions and have been related to the etiology of early childhood caries (ECC). In contrast, beneficial effect of bifidobacteria in the prevention of periodontal disease has been observed because they compete and interfere with the adherence and biofilm formation by periodontal pathogens. Thus, ambiguity regarding the role of bifidobacteria in the etiology or prevention of oral diseases has been observed in the literature. This work was divided into three chapters. The objectives were: 1) to evaluate the genotypic diversity and phenotypic characteristics of S. mutans strains isolated from dental biofilm of ECC and severe-ECC (S-ECC) children compared to caries-free children (CF); 2) to evaluate the ability to produce and tolerate acids, to form biofilm and inducing in vitro initial carious lesions by species of bifidobacteria compared to the bacterial species already recognized in the context of dental caries and 3) to investigate the in vitro antagonistic effect of some bifidobacteria species on biofilms of Fusobacterium nucleatum, Porphyromonas gingivalis and Streptococcus oralis. In Chapter 1, S. mutans strains from biofilm samples of children with ECC, S-ECC and CF were isolated in Agar Mitis Salivarius with bacitracin and genetically evaluated by AP-PCR method (Arbitrary Primers - Polymerase Chain Reaction) and phenotypically by acidogenicity methods, verifying the final pH of the cultures after exposure to high glucose concentration...

Genotypic diversity and virulence factors of Streptococcus mutans in caries-free and caries-active individuals

The objective of this study was to analyze the genotypic diversity, frequency of serotypes and the detection of mutacins from Streptococcus mutans isolates in caries-free and caries-active individuals.A total of 260 S. mutans isolated from 28 individuals with and without dental caries were subjected to AP-PCR and PCR screening of glucosyltransferase B, mutacin and serotype genes, which showed the presence of. 70 different genotypes. There was no statistically significant association between the presence of genes for serotypes and mutacins with dental caries. However, there was a statistically significant and a strong association between the higher genotypic diversity in the subjects with caries (r = 0.72, p = 0.001). There was an increase in the number of genotypes with increasing age (p <0.01).

High genotypic diversity of the reef-building coral Porites lobata (Scleractinia: Poritidae) in Isla del Coco National Park, Costa Rica / Alta diversidad genotípica del coral constructor de arrecifes Porites lobata (Scleractinia: Poritidae) en el Parque Nacional Isla del Coco, Costa Rica

The isolated Isla del Coco experiences periodic, extreme disturbances which devastate coral reefs surrounding the island. Scleractinian corals build the physical structure of the reef therefore ecosystem recovery relies on coral species recovery. Coral recruits can be of sexual or asexual origin, and the relative success of the two recruit types influences the speed and spread of recovery processes. Here we focus on the massive coral, Porites lobata, because it is the main reef-builder around Isla del Coco to describe the relative contribution of asexual and sexual recruits to population maintenance. P. lobata samples were collected using a spatially explicit random sampling design in three plots at Isla del Coco: Punta Ulloa (n=17), Bahía Weston (n=20) and Punta María (n=20) and samples were genotyped with 11 microsatellite markers. Additional sampling was conducted at three “coastal” sites near the Costa Rican mainland (Isla del Caño Biological Reserve): Caño1 (n=8), Caño2 (n=10), Caño5 (n=11) to compare the contributions of asexual and sexual recruits at Isla del Coco sites to coastal sites. Isla del Coco sites were characterized by small colony size (>60% of colonies <0.5m2) and high sexual reproduction. Sites were either mostly or entirely sexual,consisting of only unique genotypes (N G/N= 0.90-1.00; G O/G E=0.83-1.00; D=0.99-1.00). Although there were no significant differences in genetic diversity (number of alleles per locus, number of private alleles) or colony size between Isla del Coco and the coastal sites, the coastal sites exhibited a greater range of genotypic diversity from moderately asexual (N G/N=0.5; G O/G E=0.36; D=0.8) to purely sexual (N G/N=1.0; G O/G E=1.0; D=1.0). The mode of asexual reproduction in P. lobata is likely fragmentation of adult colonies rather than asexual larval production because ramets of P. lobata occurred close together and asexually produced larvae have not been reported in gonochoric broadcast spawners like P. lobata. Frequent sexual reproduction at Isla del Coco National Park might represent a resource for rapid recovery following extreme El Niño-Southern Oscillation (ENSO) disturbance events. In contrast, larger, asexually-produced fragments rather than smaller, sexually-produced larvae appear to have the advantage at some coastal sites. The high frequency of sexual reproduction at Isla del Coco indicates that not only are sexual partners available but also current conditions are favorable for the delivery of larvae and the rate of predation on small larval recruits must be moderate.

Los ambientes marinos del Parque Nacional Isla del Coco experimentan perturbaciones extremas periódicamente como por ejemplo El Niño-Oscilación del Sur (ENOS) que han devastado las comunidades coralinas. La cobertura coralino se redujo drásticamente durante El Niño de 1982-83. Los corales escleractinios construyen la estructura física de los arrecifes así que la recuperación de estos ecosistemas depende de que los corales se recuperen. Los corales pueden reproducirse sexual y asexualmente, y el éxito relativo de cada forma de reproducción va a guiar el proceso de recuperación con implicaciones potenciales a la diversidad de las comunidades asociadas. En la mayoría de los arrecifes alrededor de la Isla del Coco, el coral masivo, Porites lobata, es la especie constructora predominante. Si la diversidad genotípica (clonal) de esta especie es alta, la diversidad de individuos va a ser más alta resultando en mayor resilencia frente a condiciones ambientales extremas. Alternativamente, una diversidad genotípica baja es indicativo de una estrategia reproductiva asexual posiblemente resultando en el mantenimiento de genotipos bien adaptados aunque la población decline. Aquí, usamos 11 marcadores microsatélite para investigar la contribución relativa de la reproducción sexual o asexual en la recuperación de los arrecifes en el Parque Nacional Isla del Coco. En la Isla del Coco se recolectaron muestras en: Punta Ulloa (n=17), Bahía Weston (n=20) y Punta María (n=20), y para comparar, se recolectaron muestras en localidades cerca de o en la costa continental de Costa Rica; Reserva Biológica Isla del Caño: Caño1 (n=8), Caño2 (n=10) y Caño5 (n=11), y Tres Hermanas, Parque Nacional Marino Ballena (n=4), utilizando un diseño de muestreo espacialmente explícito. Las colonias de la Isla del Coco son generalmente pequeñas (>60% de las colonias <0.5m2) y se observó poca reproducción asexual. En la mayoría de los sitios la reproducción era mayormente sexual (NG/N= 0.90-0.94; GO/GE =0.63-0.74; D=0.99) o totalmente sexual (N G/N= 1.0; G O/G E =1.0; D=1.0), por lo que consiste decolonias con genotipos únicos. En contraste, los sitios costeros tenían un ámbito de predominantemente asexual y genotípicamente pobre (N G/N =0.5; G O/G E =0.11; D=0.5) a totalmente sexual (N G/N= 1.0; G O/G E =1.0; D=1.0). No hubo diferencia en diversidad genética (número de alelos por locus, número de alelos privados) o distribución de tamaño por región. La alta diversidad genotípica del Parque Nacional Isla del Coco indica reproducción sexual frecuente y el potencial para la recuperación rápida de los arrecifes después de perturbaciones severas. En los sitios costeros, la fragmentación asexual de colonias grandes (>2.5m2) y por lo tanto, potencialmente colonias bien adaptadas, puede aumentar las resistencia y resilencia de los sistemas.

Restriction enzyme analysis of the human cytomegalovirus genome in specimens collected from immunodeficient patients in Belém, State of Pará, Brazil / Análise de restrição enzimática do genoma viral do citomegalovírus humano em espécimes clínicos de pacientes imunodeficientes, Belém, Estado do Pará

INTRODUCTION: Human cytomegalovirus is an opportunistic betaherpesvirus that causes persistent and serious infections in immunodeficient patients. Recurrent infections occur due to the presence of the virus in a latent state in some cell types. It is possible to examine the virus using molecular methods to aid in the immunological diagnosis and to generate a molecular viral profile in immunodeficient patients. The objective of this study was to characterize cytomegalovirus genotypes and to generate the epidemiological and molecular viral profile in immunodeficient patients. METHODS: A total of 105 samples were collected from immunodeficient patients from the City of Belém, including newborns, hemodialysis patients, transplant recipients and HIV+ patients. An IgG and IgM antibody study was completed using ELISA, and enzymatic analysis by restriction fragment length polymorphism (RFLP) was performed to characterize viral genotypes. RESULTS: It was observed that 100 percent of the patients had IgG antibodies, 87 percent of which were IgG+/IgM-, consistent with a prior infection profile, 13 percent were IgG+/IgM+, suggestive of recent infection. The newborn group had the highest frequency (27 percent) of the IgG+/IgM+ profile. By RFLP analysis, only one genotype was observed, gB2, which corresponded to the standard AD169 strain. CONCLUSIONS: The presence of IgM antibodies in new borns indicates that HCMV continues to be an important cause of congenital infection. The low observed genotypic diversity could be attributed to the small sample size because newborns were excluded from the RFLP analysis. This study will be continued including samples from newborns to extend the knowledge of the general and molecular epidemiology of HCMV in immunodeficient patients.

INTRODUÇÃO: O citomegalovírus é um betaherpesvírus oportunista, causador de infecções persistentes e graves em pacientes imunodeficientes. As infecções recorrentes ocorrem devido à presença do vírus em estado de latência, em alguns tipos celulares, o que possibilita a pesquisa viral por métodos moleculares para auxiliar nos diagnósticos imunológicos, assim como traçar o perfil epidemiológico e molecular viral em pacientes imunodeficientes. O objetivo deste estudo foi caracterizar os genótipos de citomegalovírus e traçar o perfil epidemiológico e molecular viral em pacientes imunodeficientes. MÉTODOS: Um total de 105 amostras foi coletado de pacientes imunodeficientes da Cidade de Belém, incluindo recém-nascidos, hemodialisados, transplantados e pacientes HIV+. Foi realizada a pesquisa de anticorpos IgG e IgM pelo método ELISA e análise enzimática pelo método restriction fragment length polymorphism (RFLP) para caracterização dos genótipos virais. RESULTADOS: Foi observado que 100 por cento dos pacientes apresentavam anticorpos IgG, 87 por cento eram IgG+/IgM-perfil de infecção pregressa; e 13 por cento IgG+/ IgM+ sugestivo de infecção recente. O grupo dos recém-nascidos apresentou maior frequência (27 por cento) do perfil IgG+/IgM+. Na análise por RFLP, foi observado um único genótipo, o gB2, que corresponde ao padrão genotípico da cepa AD169. CONCLUSÕES: A presença de anticorpos IgM nos recém-nascidos indica que o vírus CMV continua sendo causa importante de infecção congênita; a baixa diversidade genotípica pode ser atribuída ao tamanho amostral devido a exclusão dos recém-nascidos na análise por RFLP. Esse estudo será continuado incluindo amostras de recém-nascidos a fim de contribuir para um amplo conhecimento da epidemiologia geral e molecular do citomegalovírus em pacientes imunodeficientes da Cidade de Belém.

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.