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

ABSTRACT

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.

RESUMO

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.