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BIOQUBIOQUÍÍMICA DAMICA DA CCÁÁRIE DENTAL RIE DENTAL FOP-UNICAMP PC II 2006 JAIME A CURY JCury@fop.unicamp.br CÁRIE como DOENÇA MULTIFATORIAL FATORES 1. NECESSÁRIO : Acúmulo de biofilme dental 2. DETERMINANTES a) NEGATIVO: Açúcar (tipo e frequência) b) POSITIVOS: Saliva e Fluoreto c) ??? Dente “Fraco” Forte, Espécies bacterianas 3. MODIFICADORES Fejerskov & Manji, 1990 Cristal de hidroxiapatita Hidroxiapatita [Ca10 (PO4)6 (OH)2]n COCO33 --, , FF-- Apatita fluoretada Apatita carbonatada Ca10 (PO4)6 (FF)2 Fluorapatita = FA Composição Química dos Dentes Concentração de Fluoreto no Esmalte* CURY & USBERTI, 198210,0600,0 PublicaçõesDistancia da Superfície, µµµµm ppm F FA = 38.000 ppm 1020,0 5,0 CURY & cols , 1985 1801,0 2,7 ROSALEN & CURY, 1991 * Alcança 5 a 10% de FA = AF 0,0 200,0 400,0 600,0 800,0 1000,0 1200,0 1400,0 1600,0 1800,0 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 tempo (dias) d el ta Z ( ár ea d e le sã o c ar io sa ) Dente deciduo x Dentifrício placebo Dente permanente x Dentifrício placebo Moi GP et al. SBPqO 2006 (poster 204) PROPRIEDADES • Densidade • Permeabilidade • Dureza • Solubilidade – Ácida – Quelante • Adsorção • Reatividade http://www.fop.unicamp.br/bioquimica/dp101.htm Solubilidade do Esmalte e de la Dentina 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 pH C a x P ( m M 2 ) Esmalte Dentina Critico Dentina Critico Esmalte PC I, FOP-UNICAMP, Aula Prática 1976-? pH crítico Esmalte = 5,5 Dentina = 6,5 “pH abaixo do qual o grau de saturação da saliva com relação aos minerais do esmalte não é suficiente para impedir a perda mineral” F L Ú O R PROPRIEDADES pH > 5,5 Ca10 (PO4)6(OH)2 10 Ca2 + 6PO4-3 + 2OH- 10 Ca2 + 6PO4-3 + 2OH- Ca10 (PO4)6F2 10 Ca2 + 6PO4-3 + 2F- 10 Ca2 + 6PO4-3 + 2F- FA HA SalivaSaliva pH < 5,5>4,5 10 Ca2 + 6PO4-3 + 2F- 10 Ca2 + 6PO4-3 + 2OH- Ca10 (PO4)6F2 10 Ca2 + 6PO4-3 + 2F- FA Ca10 (PO4)6(OH)2 10 Ca2 + 6PO4-3 + 2OH- HA SalivaSaliva pH < 4,5 10 Ca2 + 6PO4-3 + 2F- 10 Ca2 + 6PO4-3 + 2OH- Ca10 (PO4)6F2 10 Ca2 + 6PO4-3 + 2F- FA 10 Ca2 + 6PO4-3 + 2OH- Ca10 (PO4)6(OH)2 HA SalivaSaliva 1- Entre 4,5 e 5,5 o F exerce um importante efeito reduzindo o mineral perdido quando o pH abaixa 2- Dissolvendo minerais mais solúveis (carbonato) e havendo substituição por menos solúveis, haverá resistencia a uma futura desmineralização HHPOPO44--22 HH22POPO44-- HH22OO HH++ HH++ HH++ [Ca10 (PO4)6 (OH)2 ] 10 Ca +2 + 6 PO4 -3 + 2 OH- http://www.fop.unicamp.br/bioquimica/pre_clinica2.htm CH CH FermFerm.. SacarSacarososee ÁÁcidoscidos ++ PECPEC pHpH neutroneutro ProteProteíínasnas pHpH bajobajo PolisacPolisacááridosridos ExtracelularesExtracelulares MudanMudanççasas AmbientaisAmbientais e e nana Matriz Matriz da Placada Placa S. sanguis S. S. sanguis S. oralisoralis ↓↓↓↓↓↓↓↓ PorosidadPorosidad ESMESM LactobacillusLactobacillus spsp.. ↑↑↑↑↑↑↑↑ PorosidadPorosidad** ↓↓↓↓↓↓↓↓ Conc. InorganicaConc. Inorganica**** RemineralizaRemineralizaççãoão DesmineralizaDesmineralizaççãoão AumentadaAumentada MudanMudanççasas EcolEcolóógicas gicas e e nana EstruturaEstrutura da da PlacaPlaca ##Adaptado de Adaptado de MarshMarsh, 1994), 1994) PEC = Polissacarídeos extracelulares, principalmente glucanos insolúveis = P.I. #FORMAÇÃO do BIOFILME DENTAL CARIOGENICO *Dibdin & Shellis, 1988 **Cury et al., 1997 SACAROSE 20%SACAROSE 20% /DIA/DIA ComposiComposiçção da Placaão da Placa F F CaCa PP PEC PEC InsIns.. 0x 18,7 12,8 3,74 12,00x 18,7 12,8 3,74 12,0 Cury Cury etet al., Caries al., Caries ResRes. 31:356. 31:356--60, 199760, 1997 2x 9,6 4,0 0,75 2x 9,6 4,0 0,75 11,511,5 4x 2,6 4,0 0,37 4x 2,6 4,0 0,37 14,014,0 8x 2,7 4,2 0,37 35,88x 2,7 4,2 0,37 35,8 P.I. = PEC insolúvel SACAROSESACAROSE (%)(%) ComposiComposiçção da Placa (seco)ão da Placa (seco) F F CaCa PP PEC PEC InsIns 0 55.1 39.4 22.0 0 55.1 39.4 22.0 28.128.1 Aires Aires etet al. Caries al. Caries ResRes 40: 2840: 28--32, 200632, 2006 11 64.0 25.1 13.8 64.0 25.1 13.8 41.641.6 55 35.4 5.7 4.2 35.4 5.7 4.2 108.2108.2 2020 12.3 5,4 3.7 12.3 5,4 3.7 124.7124.7 P.I. = PEC insoluble 10 11.8 4.7 3.2 10 11.8 4.7 3.2 102.2102.2 COMPOSICOMPOSIÇÇÃO DA PLACAÃO DA PLACA CONDICONDIÇÇÕESÕES CONTROLECONTROLE SACAROSE 13,2 35,0 SACAROSE 13,2 35,0 6 6 0,6 0,60,6 0,6 Cury Cury etet al., al., Caries Caries ResRes. 34:491. 34:491--7, 20007, 2000 PESO PEC PESO PEC InsolInsolúúvelvel FF CaCa PP 4,54,5 6,56,5 4646 17,517,5 11,511,5 GlucGluc.+.+FructFruct. 7,3 11,8 9 . 7,3 11,8 9 1,9 0,61,9 0,6 PosiPosiçção da tela em ão da tela em relarelaçção ao bloco dentalão ao bloco dental Caries Res 37(5), 2003 AVALIAÇÃO CLINICA? BLOCOS DE ESMALTE 4 x 4 x 2 mm4 x 4 x 2 mmDente hDente híígidogido Bloco polido 50 g/5s 100 µm ANÁLISE DE MICRODUREZA SUPERFICIAL % PDS % PDS = Inicial = Inicial -- PPóóss--tratamento x 100 Inicialtratamento x 100 Inicial Pós-tratamento Pós-tratamento 50 g/5s Inicial 100 µm 100 µm MICRODUREZA DO ESMALTE SECCIONADO LONGITUDINALMENTE 20 µm 100 µm BLOCOS DENTAISBLOCOS DENTAIS CONDICONDIÇÇÕESÕES ““SÃOSSÃOS”” MANCHA BRANCAMANCHA BRANCA CONTROLCONTROL 48 48 00 SACAROSESACAROSE 05 05 4343 Cury Cury etet alal., Caries ., Caries ResRes. 34:491. 34:491--7, 20007, 2000 GlucGluc.+ .+ FrutFrut. 21 27. 21 27 TratamentosTratamentos AnAnáálise do Esmaltelise do Esmalte % Mineral Perdido% Mineral Perdido na Superfna Superfííciecie ÁÁrea de Mineralrea de Mineral na Lesãona Lesão ControleControle SacaroseSacarose 27.021,727.021,7 12.414,412.414,4 --3,43,4 --73,773,7 Cury Cury etet alal Caries Caries ResRes. 34:491. 34:491--7, 20007, 2000 GlucoseGlucose+Frutose+Frutose -- 44,2 20.159,444,2 20.159,4 DENTE [[CaCa1010(PO(PO44))66(OH)(OH)((COCO33) ) FF]n]n ApatitaCarbonatada Fluoretada SALIVASALIVA pH < 5,5< 5,5 CURY JA, 1989CURY JA, 1989 SacarosSacarosee PLACAPLACA subsaturasubsaturaççãoão 7,0 6,0 5,0 p H minutosminutos 1010 2020 3030 4040 SacarosSacarosee ÁÁcidocido GlucosGlucosee FrutosFrutosee HH++ 10 10 CaCa++++ ++ 6 PO6 PO44--- --- + + 2 OH2 OH-- 10 10 CaCa++++ ++ 6 PO6 PO44--- --- + + 2 OH2 OH-- 10 10 CaCa++++ ++ 6 PO6 PO44--- --- + + 2 OH2 OH-- Desmineralização F-? F -? CARIOGENICIDADE dos ALIMENTOS 2- ABAIXA o pH na PLACA DENTAL? a) ESMALTE b) DENTINA 1- FORMAÇÃO da PLACA DENTAL? 3- SUBSTANCIAS ANTICARIOGENICAS? CARBOHIDRATOS da DIETA e CÁRIE • SACAROSE • AMIDO • LACTOSE • FRUTOSE ou GLICOSE • MALTOSE SAC > FRUT = GLIC = MALT > LAC = AMIDO Solúvel 59,6 37 47,5 34,5 85,7 83,4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 % A Z U C A R TOTAL SACAROSE AEROLIN PASTILHAS GLÓBULOS VALDA HOMEOPÁTICOS Rev. ABO Nac. 4(3), 1996 http://www.fop.unicamp.br/bioquimica/av2002gabarito.ppt 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Tempo (min) p H SACAROSE20%SACAROSE 20% Aires Aires etet al. Caries al. Caries ResRes 40: 2840: 28--32, 200632, 2006 DENTE [[CaCa1010(PO(PO44))66(OH)(OH)22]]nn HAHA ÁÁcidocido SALIVASALIVA pH > 5,5> 5,5 CURY JA, 1989CURY JA, 1989 SacarosSacarosee PLACAPLACA ssuperupersaturasaturaççãoão 7,0 6,0 5,0 p H minutosminutos 1010 2020 3030 4040 SacarosSacarosee 10 10 CaCa++++ ++ 6 PO6 PO44--- --- + + 2 OH2 OH-- 10 10 CaCa++++ ++ 6 PO6 PO44--- --- + + 2 OH2 OH-- 10 10 CaCa++++ ++ 6 PO6 PO44--- --- + + 2 OH2 OH-- Remineralização Sal F F F FUNÇÕES - PROPRIEDADES DA SALIVA 1- LUBRICAÇÃO 2- MANUTENÇÃO MUCOSA 3- REPARAÇÃO TECIDOS 4- ECOLOGIA BACTERIANA 5- MECÁNICA 6- ANTIBACTERIANA 7- ANTIMICÓTICA 8- ANTIVIRAL 9- PALADAR 10- FONAÇÃO 11- TAMPÃO 12- MANUTENÇÃO Mineral do DENTE - Ca x P x -- Estaterina; PRP; Cistatina F SALIVA COMO UM “FILME” • PELÍCULA DE 0,1 mm ESPESSURA - 1,0 mL / 200 cm2 - 0,8 a 8,0 mm / min. (Saliva em Repouso) DAWES,C, 1996 •IMPORTANCIA - ELIMINAÇÃO de AÇUCAR / FLÚOR TÓPICO - ELIMINAÇÃO de ÁCIDOS da PLACA DENTAL •IMPLICAÇÃO - CARIE / CÁLCULO DENTAL NORMAL HIPOSALIVAÇÃO Desjejum Almoço Jantar TRES REFEIÇÕES DesmineralizaçãoRemineralização TRES REFEIÇÕES MAIS QUATRO “Beliscadas” Desjejum Almoço Jantar 1 2 3 4 Remineralização Desmineralização Cury Cury etet al., Caries al., Caries ResRes. 31:356. 31:356--60, 199760, 1997 SACAROSE/Dia 0 2x 4x 8x Desmineralização significativa ocorre depois de 3 exposições a sacarose/dia, porém se fosse usado um dentifrício fluoretado poderia ser ingerida até 7x/dia Duggal et al., J Dent Res 80(8), 2001 0 200 400 600 800 1000 Mineral loss (delta Z) 0 2x 4x 6x 8x 10x The results confirm that fluoride is able to reduce enamel demineralization if sucrose consumption is not higher than 6x/day, but changes in the biochemical and microbiological composition of the biofilm formed are observed with lower frequencies of use. Ccahuana-Vásquez et al. Caries Res 41(1), 2007 5.2 5.6 6 6.4 6.8 7.2 0 10 20 30 40 50 60time (min) p H *Tambaqui **Farinha Seca **Farinha d'água Doce #Cupuaçú Caries Res 36(6) 2002*Peixe; ** Mandioca e #Fruta do Amazonas AMIDO + SACAROSE TRATAMENTOS ANALISES “CÁRIE” Mutans Lactobacilos pH o Final H20 443 18 4x103 7,5 7,2 PG-Odontologia, Área de Cariologia, Tese de doutorado, 2004. Ribeiro et al., Brit J Nut 94:44-50, 2005 SACAROSE 956 8518 821x103 6,6 5,3 AMIDO 494 66 120x103 7,4 6,3 SAC.+AMIDO 1273 7988 1815x103 6,7 5,2 BACTERIAS na SALIVA PLACA DENTAL DENTE AÇUCAR ÁCIDO DESMINERALIZAÇÃO ESMALTE=pH<5,5 DENTINA=pH<6,5 Ca,P TEMPO Ca P REMINERALIZAÇÃO ESMALTE=pH>5,5 DENTINA=pH>6,5 PÉRDAS MINERAIS Desenvolvimento da doença CARIE Sinais e Sintomas •• Estagío Subclínico Opacidade Mancha branca Cavitação PLACA DENTAL PITTS, 1993 (modificado) DIETA DIENTES DIENTES DIENTES DIENTES Cury Cury etet al., Caries al., Caries ResRes. 31:356. 31:356--60, 199760, 1997 0 2x 4x 8x Composição em SACAROSE e Frequência CONSOLARO, A. 1996CONSOLARO, A. 1996 Representation of an X ray of Lesion Intact surface over lesion Advancing decay highly demineralized Unaffected interior of tooth porous lesion area Real X ray of lesion Intact surface over lesion Advancing decay highly demineralized Unaffected interior of tooth porous lesion area Real X ray of lesion Vogel G 2004 H+ (acid) Calcium and phosphate high at surface, low at demineralizing front. pH =5, H+ = 10-5 pH =7, H+=10-7 Calcium , Phosphate (HPO4 -2 and H2PO4 -) about 10-5 Ca+2, Phosphate (H2PO4 - ) = 5 to 15 x 10-3 H+ Calcium or ,Phosphate H+ (acid) Calcium and phosphate high at surface, low at demineralizing front. pH =5, H+ = 10-5 pH =7, H+=10-7 Calcium , Phosphate (HPO4 -2 and H2PO4 -) about 10-5 Ca+2, Phosphate (H2PO4 - ) = 5 to 15 x 10-3 H+ Calcium or ,Phosphate Demineralization (Caries Attack) Conditions (conc. M) Vogel G 2004 The energy gain from H+diffusion drives Calcium and phosphate transport from the tooth. H+ Transport Calcium and phosphate climbs up energy hill H+ slides down energy hill EnergyEnergy transfertransfer Energy Transfer During of Demineralization Calcium Phosphate Transport Energy transfer Vogel G 2004 vonvon der Fehrder Fehr F.R. et al., 1970F.R. et al., 1970 SacaroseSacarose Controle PLACA GENGIVITE Índices 00 1.01.0 1.51.5 2.02.0 2.52.5 0.50.5 00 33 55 1010 1515 2323 Dias SacaroseSacarose ControleControle Índice de cárieÍndice de cárie 0.40.4 0.60.6 0.80.8 1.01.0 Nov 1968Nov 1968 FevFev MarMar AbrAbr MaiMai Pré-experimentalPré- experimental S/ higieneS/ higiene Higiene + F _Higiene + F _ Higiene + F _Higiene + F _ HA CARIE ? 1. Não requer tratamento: 2. Tratar Preventivamente: 3. Tratar Preventiva e Operativamente: HÁ CARIE ATIVA ? Lesão está paralisada Lesão pode ser paralisada e parcialmente remineralizada Tamanho da cavidade limita o êxito de intervenções preventivas MUDANÇAS no ESMALTE 0- NORMAL - TRANSLUCENTE 1- OPACO - SUPERFÍCIE ESBRANQUIÇADA LESÃO ATIVA 2- SUPERFÍCIE OPACA BRILHANTE com DIFERENTES GRAUS de COLORAÇÃO AMARRONZADA LESÃO PARALISADA 3- ESMALTE ESBRANQUIÇADO com CAVIDADE Lesão Ativa Cury JA. Uso do flúor e o controle da cárie como doença. In: Baratieri LN e cols., capitulo 2, 2001 Pinelli C & Serra MC. Rev Ass Paul Cirurg Dent 53:127-32, 1999 Pinelli C & Serra MC. Rev Ass Paul Cirurg Dent 53, 1999 Basting RT & Serra MC. Quintessence Int 30: 174-8 1999 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 CPOD Piracicaba Limeira Paulínia 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 Dentes Obturados Piracicaba Limeira Paulínia FLUORetação da AGUA e SERVIÇO PUBLICO DE SAUDE BUCAL , 1992 % ESCOLARES “ZERO” de CARIE Piracicaba 7,5* Paulínia 7,0 Limeira 2,8 * 40% (2003) ABOPREV 1993 JENKINS G. The Physiology and Biochemistry of the Mouth, 1976 Hara AT & Serra MC. Rev Ass Paul Cirurg Dent 55:110-5, 2001 30 32 34 36 38 40 42 44 46 0 20 40 60 80 100 120 Distancia da Superficie (um) vo l % m in Água Adoçante Lactose 1,5 % Sacarose 1,5% Caries Res 36 (3) 2002 *PÉRDA de MINERAL pela DENTINA RADICULAR *Na Superfície Lactose 13% ; Sacarose 43% Estudo cruzado DuploCego • Controle negativo: H2O • Controle Positivo: Sacarose 1,5% • Controle Ativo: Lactose 1,5% • Experimental: Zero CalR EDULCORANTES ARGENTINOS MARCA Hidratos de Carbono* ABEDUL (El Bohio) 88,5 % DULKRE (La Esmeralda) **0,70 g DULKRE (Oyamble) 0,70g DULKRE (La Bolsa de Café) 88,0 % D.U. (Alcafé Permeke) 88,0 % GRECIA (Segafredo Zanetti) 83,0 % GRECIA (Martinez) 83,0 % Hileret 1A10 ? FUENTE: Sobre (Cafés de BsAs)*Lactosa? **Sacarosa!!! 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 I. P . CONDIÇÕES Inicial Controle Profissional Autos-cuidados Después de 3 y 6 meses J Clin Periodontol 14, 1987 RECOMPENSANDORECOMPENSANDO -- FrequênciaFrequência de escovade escovaçção ão aumenta poraumenta por fator de 3 sendo mantida (x2) mesmo fator de 3 sendo mantida (x2) mesmo depois de reduzir a recompensadepois de reduzir a recompensa -- Tempo de escovaTempo de escovaçção ão aumenta por aumenta por fator de 3fator de 3 -- Limpeza Limpeza de locais de risco prde locais de risco préé-- identificadas melhoraidentificadas melhoraCommunity Dent Health. 1998 Sep;15(3):132-44. A systematic review of the effectiveness of health promotion aimed at improving oral health. Kay E, Locker D. MAIN OUTCOME MEASURES: The review examined the evidence of effectiveness of oral health promotion on caries, oral hygiene, oral health related knowledge, attitudes and behaviours. RESULTS: Very few definitive conclusions about the effectiveness of oral health promotion can be drawn from the currently available evidence. Caries and periodontal disease can be controlled by regular toothbrushing with a fluoride toothpaste but a cost- effective method for reliably promoting such behaviour has not yet been established. Knowledge levels can almost always be improved by oral health promotion initiatives but whether these shifts in knowledge and attitudes can be causally related to changes in behaviour or clinical indices of disease has also not been established. CONCLUSIONS: Oral health promotion which brings about the use of fluoride is effective for reducing caries. Chairside oral health promotion has been shown to be effective more consistently than other methods of health promotion. Mass media programmes have not been shown to be effective. The quality of oral health promotion evaluation research needs to be improved. Effects of Fluoride on Demineralization Effect on tooth mineral: F- exchanges with the OH in OHAp to produce a much less soluble mineral: fluorapatite (FAp). IAPtooth mineral = (Ca2+)10 (PO4 -3) 6 (OH-)2 KSp = 10-117 IAP (FAp) = (Ca2+)10(PO4 3-)6 (F-)2 KSp = 10-121 The KSp (difference) ratio 10+4 = 10,000 !! Effect on tooth mineral: F- exchanges with the OH in OHAp to produce a much less soluble mineral: fluorapatite (FAp). IAPtooth mineral = (Ca2+)10 (PO4 -3) 6 (OH-)2 KSp = 10-117 IAP (FAp) = (Ca2+)10(PO4 3-)6 (F-)2 KSp = 10-121 The KSp (difference) ratio 10+4 = 10,000 !! Vogel G 2004 Consider post-sucrose plaque pH 5, F- ~ 10- 5 (pH 5 means OH- = 10-9)* IAPtooth mineral = (Ca2+)10 (PO4-3) 6 (OH-)2 = (Ca2+)10 (PO4-3) 6(10-9)2= (Ca2+)10 (PO4-3) 6 10-18 IAP (FAp) = (Ca2+)10(PO43-)6 (F-)2 = (Ca2+)10 (PO4-3) 6(10-5)2= (Ca2+)10 (PO4-3) 6 10-10 The IAP ratio is 10+8 = 100,000,000 Consider post-sucrose plaque pH 5, F- ~ 10- 5 (pH 5 means OH- = 10-9)* IAPtooth mineral = (Ca2+)10 (PO4-3) 6 (OH-)2 = (Ca2+)10 (PO4-3) 6(10-9)2= (Ca2+)10 (PO4-3) 6 10-18 IAP (FAp) = (Ca2+)10(PO43-)6 (F-)2 = (Ca2+)10 (PO4-3) 6(10-5)2= (Ca2+)10 (PO4-3) 6 10-10 The IAP ratio is 10+8 = 100,000,000 Actually the Effect Is Greater Much More F- Than –OH *(OH) = 10-(14 – pH) Vogel G 2004 PLACA DENTAL + DIETA DESENVOLVIMENTO da Doença Redução dos Sinais da Doença FLUOReto SALIVA DIENTES DIENTES DIENTES DIENTES Cury JA. Uso do flúor e o controle da cárie como doença. In: Baratieri LN e cols., capitulo 2, 2001 PLACEBO 70 ppm F 140 ppm F 280 ppm F NT TP TF CONCLUSÕES JCury@fop.unicamp.br Prof. Resp. p/ Área de Cariologia PG-Odontologia (Nota 6 CAPES) “Cárie é uma doença bacteriana açúcar dependente: 1- Previsível (Biológicamente) 2- Inadiável (Socialmente) 3- Remediável (F- + escova) ERRADICÁVEL ??? EDUCAÇAO em SAÚDE BUCAL ODONTOLOGIA: Área da Saúde CARIE: É uma Doença Tome Ciência e tenha Saúde Bucal F E I R A de C I Ê N C I A S www.forp.usp.br/restauradora/dentistica/pessoais/mcserra/mcserra.htm