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«…Con excepción del abasto de agua potable, ninguna otra medida, ni aun los antibióticos, han tenido mayor efecto en la reducción de la mortalidad y en el crecimiento de la población que las vacunas.» 1-3
Resumen
Existen actualmente grandes cambios en la odontología, sin embargo, la caries dental continúa siendo una enfermedad pandémica. Debido a su carácter multifactorial, las diferentes técnicas para su control (flúor, sellantes de fosas y fisuras, control de placa, etc.), no resultan 100% efectivas, por lo cual la elaboración de una vacuna anticaries representa una buena alternativa y un gran reto.
Una amplia evidencia científica propone al Streptococcus mutans como principal causante de la caries dental en el ser humano, por este motivo es el microorganismo más usado en los trabajos de inmunidad.
Desde los primeros intentos hasta nuestros días las condiciones experimentales han variado considerablemente. Tradicionalmente se ha usado la inmunización activa mediante la inoculación o ingesta de la vacuna, hoy en día los avances de la ingeniería genética permite el uso de vacunas antiidiotipo, hibridización genética y diversos métodos de inmunización pasiva.
Esta primera parte presenta una revisión bibliográfica de los objetivos, estrategias y diferentes problemas de las investigaciones actualmente.
Palabras Clave: Caries dental, vacunas anticaries, inmunización, Streptococcus mutans, Streptococcus sanguis, AgI/II, IgA secretoria, colonización oral bacteriana, glucosiltransferasas.
Abstract
At the moment there are big changes in the dentistry, however, dental caries continues being a pandemic disease. Since the multifactorial character of this disease, the uncountable techiques of it´s control (fluoridation, sellants, plaque control,etc.) aren´t efectives 100% , than is why the elaboration of a caries vaccine represents a good alternative and a great challenge.
A wide scientific evidence sets the Streptococcus mutans as the main causing agent of dental caries in the human been, for this reason the Streptococcus mutans is the most used of inmunity works.
Since the first attempts until our days, experimental conditions have varied considerably. The active inmunization by inoculation or ingestion of the vaccine is the traditional strategy; now a days the genetic engieneering advances allow the use of anti-idiotype vaccine, genetic hybridization and several methods of passive inmunization.
The first part shows a bibliografical review of the objetives, strategies and different problems the research have to deal with.
Key Words: Dental caries, vaccine against caries dental, inmunization, Streptococcus mutans, Streptococcus sanguis, Ag I/II, secretory IgA, oral bacteria colonization, glucosyltranferases.
1. Introducción
En el año de 1768, siendo estudiante de medicina Edward Jenner, escucho decir a una campesina que no podía padecer de la viruela pues ya había sido afectada por la viruela del ganado vacuno 1-3 . Luego de graduado, Jenner dedicó mucho tiempo al estudio de la vacunación, logrando en 1796 inocular a un niño, comprobando los efectos de la vacuna 2-4. Inaugurandose así la era de la vacunación; que en menos de 10 años se extendería por el mundo entero 3 .
En 1890, Miller demuestra la relación esencial entre bacterias,ácido y caries dental; mediante su teoría químico-parasitaria 5-8. Desde entonces se iniciaron estudios para conocer cual era su verdadera vinculación y si existía algún procedimiento de inmunización 9. Considerando su naturaleza pandémica y sus implicancias económicas, no es sorprendente, que la búsqueda de una vacuna contra la caries, se haya realizado con considerable esfuerzo 10-11. El tipo de vacuna, dosis, vías de administración, clase de animal empleado y otras condiciones experimentales, han variado considerablemente de un estudio a otro 10.
La última década ha dado testimonio del aumento en la investigación de vacunas contra caries dental. También, se han desarrollado nuevas estrategias para estimular la inmunización pasiva, impulsado por las posibilidades de diseñar las vacunas genéticamente y por los importantes logros en el desarrollo tecnológico de las vacunas en general 12.
Este artículo presenta un resumen de las investigaciones realizadas en este campo y de sus perspectivas al futuro.
2. El Streptococcus mutans y caries dental
Para que la caries se produzca, es necesaria la unión de varios factores 6, 9, 13; como las características propias del huésped, la dieta, el tiempo y las bacterias que se encuentran como habitantes normales en la boca 4, 6, 13 .
En la cavidad oral encontramos un gran número de microorganismos, los Estreptococos del grupo mutans, en especial el Streptococcus mutans serotipo c, ha sido señalado como el más importante en la caries dental, es el más aislado en lesiones cariosas y el primer colonizador, existiendo otros como el Streptococcus sanguis, sobrinus y cricetus 5-9, 12-14.
La acidogenicidad, aciduricidad, acidofilicidad, producción de dextranasa y la síntesis de glucanos, fructanos y polisacáridos intracelulares, son los principales factores de virulencia del Streptococcus mutans (SM) en la caries dental 5, 13.
El paso más importante en la formación de la caries, es la adhesión del SM a la superficie dental, mediada por la interacción entre la proteína Ag I/II y algunas de la saliva adsorbidas por el esmalte. El SM produce glucanos solubles e insolubles a partir de los azúcares de la dieta, utilizando la enzima glucosiltransferasa (GTF), fomando acumulaciones bacterianas 5, 13, 14; de este modo la unión se hace más fuerte, las bacterias degradan la sacarosa a ácidos que desmineralizan el diente, formando las cavidades que se encuentran en la caries 5, 13. (Fig. 1)
Todas las miradas de la investigación alrededor de una vacuna contra caries se dirigen hacia el ataque de los factores involucrados en la adhesión y acumulación bacteriana 13, con este objetivo se utilizan diferentes inmunógenos como:
2.1 GTF
Considerada un factor de virulencia en la caries, pues atravez de ella se sintetizan glucanos que facilitan la adhesión sacarosa dependiente y la acumulación célula a célula de las bacterias 15 - 17. Se sabe que el SM produce hasta tres tipos diferentes de GTF (GTF-B, C y D) 18, cada una con propiedades variadas, de manera que, medidas terapéuticas en la superficie dental podrían alterar la adherencia, y por consiguiente el poder cariogénico del SM 10, 11. Los anticuerpos anti-GTF han demostrado tener el potencial para lograr una respuesta de IgAs e interferir con la adherencia de manera efectiva 19.
Algunos estudios demuestran que los SM manipulados genéticamente para evitar la formación de GTF B, pierden su capacidad de adhesión y agregación en la placa 20. Sin embargo, Barrientos luego de realizar un estudio de mediciones de GTF B concluye que posiblemente la actividad de esta enzima en individuos sanos podría no tener relevancia como factor de virulencia para el desarrollo de caries 20.
 2.2 Proteínas asociadas a la pared
Se han obtenido principalmente del SM serotipo c los Ag I, II, I/II (PAC, B, IF, P1, MSL-1) y III (A). Su función no es del todo conocida, se presume que son los responsables de la hidrofobicidad de las células de SM y en consecuencia importantes para unirse al diente 11.
El AgI/II es el más abundante, se piensa que es indispensable para la adhesión y agregación sobre el diente, toma como sustrato las proteínas de la película adquirida 13 (Fig. 1). Se ha demostrado que existe una alta correlación entre la presencia de IgA y este antígeno, es decir, a mayor cantidad de dientes cariados existe un mayor título de anticuerpos de IgA salival (IgAs) contra Ag I/II de SM 22. Se cree que el Ag III no confiere protección contra la caries 12.
Estas proteínas tienen el inconveniente de ocasionar una reacción autoinmune con el tejido cardíaco 9, 14, 23-25. Para su uso, debe demostrarse que está reacción no existe obteniendo fragmentos únicamente protectores, factible por manipulación genética y fabricación de péptidos sintéticos, llamados anticuerpos monoclonales 9, 26.
2.3 Proteínas Fijadoras de Glucanos (GBPs)
El SM sintetiza al menos dos GBPs . Estas proteínas fijan los glucanos libres del medio, sirviendo de nexo entre las bacterias, forman acumulaciones que quedan adheridas a los dientes (Fig. 1).
Anticuerpos contra GBPs pueden interferir en la patogénesis del SM induciendo inmunidad contra caries 13.
2.4 Antígenos hidratos de carbono
Importante para la diferenciación en serotipos de las cepas del SM, cuando se emplean bacterias totales para inmunización, en formas purificadas son escasamente antigénicos. Algunos estudios en ratas demuestran que confieren algún grado de protección 11.
2.5 Otros antígenos
Varias proteínas antigénicas han sido probadas en animales 11. Entre las que tenemos proteínas ligadas a dextranos, polisacáridos extracelulares purificados, ácido lipoteicoico, dextranasa y ribosomas 11, 14. Aún faltan estudios para demostrar su poder protector 27.
3. Sistema inmunológico bucal
Los tejidos duros y blandos de la cavidad oral se encuentran bajo la protección de factores inmunes específicos y no específicos 10, 11, 14. Limitan la colonización microbiana de la mucosa oral y de las superficies dentales, previniendo la penetración de sustancias 10, 11.
La cavidad bucal se comporta como un ecosistema con diferentes hábitat que albergan a microorganismos de diversas características 28. Inmunológicamente, este ecosistema se divide en dos ambientes, uno bañado por la saliva, llamado dominio salival (mucosas, dientes y superficies visibles); y el otro por el fluido gingival, denominado dominio gingival 14, 28.
Existe evidencia concreta que el sistema inmunitario humano responde contra los microorganismos responsables de la caries y/o sus productos metabólicos, esto responde a que la caries es una enfermedad crónica infectocontagiosa 14.
3.1 Elementos inespecíficos (Inmunidad natural)
Carecen totalmente de memoria inmunológica, no están sujetos a estimulación específica, pero se pueden interrelacionar con Ig salivales 11.
Epitelio mucoso
Primera barrera física importante, impide el paso de microorganismos, su descamación permite que las células con microorganismos adheridos sean rápidamente lavadas por el flujo salival 4, 28.
Saliva
Su viscosidad dificulta la adherencia de los microorganismos. El flujo salival ejerce una función de limpieza, además, las proteínas antibacterianas constituyen una defensa contra la infección en boca 4, 5, 28.
Su alta capacidad amortiguadora es importante en la remineralización, ayuda a neutralizar los ácidos 5.
Células
Tras la barrera mucosa, tenemos PMNn, macrófagos y células NK 5, 28.
Masticación, deglución y secreción
Por razones bastante obvias, arrastran los microorganismos al tracto digestivo 5.
Proteínas
Tenemos el complemento en el fluido crevicular y los anticuerpos naturales de mayor importancia en la enfermedad periodontal 28. Tienen una función redundante, es decir, si falta una siempre van a haber otra 28.
A.- Mucinas
Otorgan viscosidad a la saliva; forman complejos con las bacterias bucales bloqueando sus adhesinas evitando que se unan al epitelio mucoso. Compiten por los receptores del epitelio formando complejos con IgAs y otras proteínas salivales, potenciando su acción antibacteriana 28.
B.-Lactoferrina
Glicoproteína con capacidad para asociarse a los iones férricos, esenciales para la sobrevivencia y el crecimiento bacteriano 30. Capaz de unirse directamente a bacterias G(+) y G(-), formando complejos con IgAs 5, 28, 29.
C.-Lisozima o muranidasa
Rompe los enlaces N-acetilglucosamina o N-acetilmurámico de la pared celular, degradando la pared de bacterias G(+), forma complejos con IgA y con otras proteínas como la peroxidasa 5, 28, 29.
D.- Histatinas y proteínas ricas en prolina
Modifican la adherencia, inhiben el crecimiento y la viabilidad bacteriana 28.
E.- Lactoperoxidasa
Protege al huésped produciendo compuestos que regulan el metabolismo y crecimiento bacteriano, previene la acumulación tóxica de peroxido de hidrógeno e inactiva sustancias con actividad mutagénica y carcinógena 29.
F.- Glucoproteínas salivales
Intervienen en los procesos de adhesión, agregación y coagregación bacteriana, a través de mecanismos indirectos pueden bloquear receptores para la adhesión de algunas bacterias 5.
G.- Otros
Como el sistema de mieloperoxidasa y de proteínas con función aglutinante y detergente, provocan la agregación de bacterias y bloquean la adhesión a la película adherida 11, 29.
3.2 Inmunidad específica ante caries dental:
Dada por inmunoglobulinas, estos anticuerpos son moléculas proteicas solubles producto de la activación de los linfocitos B frente al antígeno (Fig.2). Estructuralmente están formadas por cuatro cadenas polipéptídicas (dos pesadas y dos ligeras) unidas por puentes disulfuro. En cada cadena se distiguen una región variable -V- (extremo N-terminal) y otra constante -C- (extremo C-terminal) 4. La región V se unirá al antígeno y la C a los receptores de inmunoglobulinas de las células y al complemento. Hay cinco tipos de Ig dependiendo de las pequeñas variaciones de las secuencias de aminoácidos de la región C de las cadenas pesadas: IgM, IgD, IgG, IgA e IgE 4. En la inmunidad para caries la IgA e IgG son las más importantes:
IgA
Representa el 15-20% del total de las Inmunoglobulinas el 80% de ellas circulan como un monómero, encontrandolas en gran cantidad en secreciones del tracto respiratorio, genitourinario, saliva, lágrimas, calostro y leche materna 4, 5. En estas secreciones adopta una estructura dimérica, con una cadena J, cuenta con un fragmento de receptor o una pieza secretoria que le permite unirse a células epiteliales para ser llevada a la luz, este receptor le brinda mayor resistencia al ataque proteolítico, gracias a esto las respuestas inmunes humorales en la mucosa son primordialmente de IgA secretoria (IgAs) 4, 11. Esta inmunoglobulina tiene una pobre capacidad opsonizante 4, 11.
Existen dos subclases de IgA: IgA1 e IgA2, con diferente distribución en los tejidos 4. En los fluidos internos la IgA1 representa el 90% de las IgA 4. En las secreciones mucosas, la IgA1 representa un 40-60% y la IgA2 hasta el 60%, debido a las proteasas producidas por algunos microorganismos que son capaces de hidrolizar la IgA1 4.
En condiciones normales, la IgA es la única secretada activamente en la cavidad oral 10-12, 28, producida en el tejido linfoide mucoso y en las glándulas salivales, estimuladas localmente 9, 28.
IgG:
Inmunoglobulina de mayor concentración en circulación sanguínea (70% del total de los anticuerpos) 4, 5, 30. Existen 4 subclases, con localización intra y extravascular, su presencia es importante en el fluido crevicular 4, 5.
Se ha asociado la presencia de SM por primera vez en la cavidad con la erupción del primer diente temporal aproximadamente a los 6 meses de edad. En estos primeros meses de vida el niño tiene un sistema inmune inmaduro, encontrándo niveles de IgM e IgAs similares a los del adulto, mientras que los niveles de IgG se alcanzan a los 4 años y los de IgA a los 13, localmente en la saliva, no hay presencia de IgAs, pues se encuentra en proceso de maduración y debido a que la IgG que se encuentra en la saliva proviene normalmente del fluido gingival, en etapa predental no hay vía de llegada a la cavidad oral. Por esta razón, los anticuerpos tanto IgAs, IgA e IgG encontrados en la saliva de niños en etapa predental, son fundamentalmente transmitidos por la leche materna 4, 16.
Gonzalez et al. midierón los niveles de IgAs e IgG contra SM en los niños en etapa predental encontrando una relación inversamente proporcional entre los niveles de IgAs e IgG contra SM y la edad; es decir, a mayor edad, menores niveles de IgAs e IgG dentro del rango de edad de 0 a 180 días, siendo los niveles de IgG mucho menores que los de IgAs. Esto puede deberse a que la actividad de las enzimas presentes en la saliva, degradan dichos anticuerpos mientras que otra parte terminan en el tracto gastrointestinal y respiratorio 16.
La presencia de células plasmáticas con capacidad de elaborar IgAs en las glándulas salivales sugiere un mecanismo selectivo programado por linfocitos B para producir esta inmunoglobulina. Una teoría supone una ruta directa de entrada del material antigénico desde la boca a las glándulas salivales, que induce a los linfocitos B en células plasmáticas secretorias de Ig. Este mecanismo propicia una llegada directa de antígenos al interior de los ductos salivales con la producción de anticuerpos IgAs 4, 11, 14 (Fig. 2).
Otra alternativa involucra a los linfocitos B asociados al tejido linfoide intestinal (GALT), los antigenos que llegan al tubo digestivo después de deglutir saliva se ponen en contacto con el folículo linfático, activando a algunos linfoblastos que pasan a la circulación general por el conducto torácico, llegando a las glándulas salivales y mamarias transformadas en células plasmáticas productoras de IgAs 4, 14. Se sabe que el sistema inmune es capaz de elaborar anticuerpos especificos para una zona sin importar si el lugar en el que se inmunizo se encuentra distante (fig.2). Smith logró obtener una buena respuesta inmune salival mediante la vía rectal en ratas 32.
Se han encontrado diferentes tipos de respuesta inmune en humanos, encontrandose anticuerpos salivales, en la leche materna, suero y también respuesta inmune de tipo celular 14. Numerosos estudios en animales demuestran que el incremento de los niveles de anticuerpo contra el SM, tanto en IgAs como la IgG, pueden interferir en su actividad cariogénica 11. Contrariamente a lo que pudiera suponerse no se produce un aumento significativo se IgAs contra el SM en individuos con bajo índice de caries 14.
El incremento de IgAs se asocia al número de lesiones cariosas experimentadas por el individuo 14. El sistema inmunológico carece de memoria efectiva para antígenos de estas bacterias 22.
 Funciones Antibacterianas de IgA
a.- Reduce la hidrofobicidada del SM evitando su adherencia a la película salival 10, 14, 17, 28.
b.- Se une a colonizadores tempranos, por bloqueo de la interacción adhesina-receptor, ante el Ag I/II, bloquea la unión que les permite unirse a los colonizadores tempranos 6, 18, 28, 29.
c.- Interfiere en la acumulación de placa dependiente de sacarosa inhibiendo la producción de glucanos, mediante el bloqueo a la enzima GTF y la adherencia 18, 28.
d.- Inhibe la producción de ácidos y otras actividades metabólicas, como la adquisición de Fierro 18, 28.
Funciones antibacterianas de IgG
a.- Bloquea los determinantes de adherencia 10, 17.
b.- Aglutina bacterias 10.
c.-Inhibe enzimas bacterianas 10.
d.- Bacteriolisis 10.
e.- Quimiotaxica y opsoniza bacterias 5, 10, 17.
f- Induce la inflamación de los tejidos gingivales, con el incremento de la permeabilidad 10, 30, 4, 5.
4. Desarrollo de vacunas
La vacunación contra caries tiene por objeto estimular el sistema inmunológico para aumentar la
secreción de anticuerpos a nivel salival, reduciendo la flora cariogénica 5, 10, 11.
La confección de vacunas sigue diferentes caminos, los primeros intentos administraban preparaciones que consistían en bacterias intactas esterilizadas tanto por calor como por formalina, estas vacunas se administraban por vía parenteral y/o oral, obteniendo resultados altamente variables 11.
Con el conocimiento de los mecanismos de adhesión y cariogenicidad del SM se han usado antígenos más específicos 11, variando las estrategias de inmunización, se ha generado inmunidad aplicando cepas bacterianas modificadas, que activan los sistemas inmunitarios naturales contra los principales microorganismos productores de caries se ha usado hibridización del germen cariogénico y otras especies bacterianas inocuas 33.
Cuando se empezaron los primeros trabajos experimentales en los años 30 los Lactobacillus se usaron como principal inmunógeno 11, 31, actualmente la mayoría de estudios inmunológicos en cariología se efectúan sobre SM luego de su redescubrimiento en 1960 8, 10, 11, pese a haber sido descubierto en 1924 10, 12, 14, 31.
Puesto que la caries cumple con los criterios de enfermedad infectocontagiosa, resulta probable por lo menos en teoría prevenir la enfermedad mediante la utilización de una vacuna 14. Por lo tanto la vacuna ideal debe limitar la colonización del SM 5, 10, 11, y afectarlo de tal manera que procesos de importancia para la producción de caries dental sean inhibidos o reducidos al mínimo 10, 11, 13, 26.
A pesar de los múltiples esfuerzos y la gran inversión económica, muchos estudios se encuentran aún en el proceso de experimentación en animales 13. En el desarrollo de esta vacuna se tienen en cuenta dos puntos importantes 10.
- Identificar y aislar el microorganismo 10.
- Brindar máxima cobertura con un mínimo de efectos secundarios 10. Como otras bacterias el SM presenta un mosaico de Ag cada uno de los ellos puede inducir anticuerpos en animales y en humanos 10.
La vía de administración es determinante para inducir un tipo de inmunoglobulina, la vía parenteral provoca una respuesta inmunitaría sistémica predominantemente de IgG sérica y en menor medida de IgM e IgA 5, 8, 11. La inmunización local en las proximidades de las glándulas salivales y la administración oral provocan altos niveles de IgAs 5. Se debe tener en cuenta que las diferentes vías de inmunización presentan problemas, en el caso de inmunización parenteral está ocasiona una inflamaciónque produce la IgG en los tejidos como parte natural de la reacción comprometiendo la salud gingival 10, 11. La administración parenteral de microorganismos G(+), pueden dar origen a la destrucción local de tejido 11, 14. La vía óptima esta por determinarse se apunta a una administración oral mediante inmunización pasiva.
5. Principales problemas y efectos adversos
La preparación de una vacuna contra la caries presenta dificultades que no se manifiestan en otras enfermedades 31, así tenemos:
a. La caries no es el resultado de la expresión de un nuevo organismo patógeno, son provocadas por una bacteria que se encuentra normalmente en la boca y que bajo ciertas condiciones produce la enfermedad 11, 31. Sin embargo, la presencia de esta bacteria y los azúcares no bastan para la aparición de caries a ellos deben de sumarse otros factores que lo hacen un sistema muy complejo 31.
b. Determinar cuales son los antígenos verdaderamente inmunizantes y protectores 9, 14; existe la posibilidad de generar una respuesta inmunológica cruzada o enfermedades autoinmunes 9-11, 23, 25, 34, 35, algunos estudios demuestran que esta reacción no existe 9, 25, 31.
Con tal fin, se ha propuesto identificar los factores de virulencia del SM y Streptococcus sanguis para luego utilizando génetica molecular conseguir el aislamiento de estos clones y actuar sobre ellos 36, actualmente los anticuerpos monoclonales permiten estudiar con gran precisión los determinates antigénicos del SM 26.
c.Realizar ensayos en animales para extrapolar los resultados al hombre, tiene el inconveniente que los trabajos en roedores son asequibles económicamente pero las características del sistema inmune, saliva y dentición son diferentes no pudiendo superponerse. Los primates no humanos son muy semejantes al hombre pero escasos y de costo elevado 9, 31.
d. La caries rara vez logra convertirse en un mal que implique un peligro vital, una vacuna asociada a riesgos es simplemente inaceptable 5, 9, 14, 28, 31.
e. Las técnicas preventivas actuales bien ejecutadas muestran una alta efectividad en el control masivo de la enfermedad. Por lo tanto, una vacuna anticaries debe ser 100% segura y 90% efectiva para justificar su uso 8, 14.
f. Fijar la cadencia, número de inmunizaciones, importancia de experiencias previas, edad y otros factores que puedan favorecer o disminuir la respuesta de la vacuna 9, 10, 28.
g. Identificar el microorganismo causante de la caries 31. No se ha determinado si el SM es el único responsable de todas las caries humanas, no se sabe si en su ausencia otra bacteria tomaría su lugar, al parecer una pequeña proporción de caries se producen sin la presencia de SM, una vacuna basada en este microorganismo no sería 100% efectiva 14, 31.
h. Determinar si los mecanismos de fagocitosis y opsonización, son importantes en la inmunidad contra la caries, debido a que el esmalte es un tejido escencialmente no reactivo, y está siendo colonizado constantemente, las caras de los dientes se encuentran fisicamente alejadas de sistema circulatorio 6. Los estudios de Scully indican que la opsonización y la fagocitosis de las bacterias son mecanismos importantes en la inmunidad contra caries, sin embargo no queda claro como pueden operar fuera del fluido gingival 37.
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