Microbiota da cavidade bucal associada à saúde e à cárie dentária : uma revisão sistemática da literatura e análise in silico de estudos clínicos

Abstract

O objetivo geral dessa Tese de Doutorado é comparar o Microbiota da cavidade bucal de indivíduos livres de cárie com indivíduos com doença cárie, tanto em nível taxonômico, quanto em nível funcional, na tentativa de identificar possíveis biomarcadores associados à saúde e/ou à cárie dentária. Essa Tese está dividida em dois Capítulos. O Capítulo 1 descreve uma revisão sistemática realizada de acordo com o guideline PRISMA com busca em sete diferentes bases de dados (MEDLINE/PUBMED, Web of Science, EMBASE, LILACS, SciELO, Scopus e Google Scholar) no ano de 2023 que incluiu ao final 54 estudos observacionais (43 estudos transversais e 11 estudos de coorte). Esses estudos avaliaram a composição do Microbiota da cavidade bucal (saliva e/ou placa dentária) por meio de métodos de sequenciamento de segunda geração (de forma direcionada ou não-direcionada) correspondendo à um total de 3.486 participantes (1.666 livres de cárie e 1.820 com cárie). O bacterioma da cavidade bucal foi avaliado em 51 estudos e o micobioma da cavidade bucal foi avaliado em 3 estudos. Apesar dos estudos serem bem distintos no que diz respeito às suas características metodológicas, a abundância de 87 gêneros bacterianos e 44 gêneros fúngicos foi reportada como sendo estatisticamente diferente entre indivíduos livres de cárie e indivíduos com cárie. Atopobium spp., Bifidobacterium spp., Capnocytophaga spp., Fusobacterium spp., Lactobacillus spp., Olsenella spp., Prevotella spp., Pseudomonas spp., Scardovia spp., Selenomonas spp., Streptococcus spp. and Veillonella spp. parecem ser mais abundantes na cavidade bucal de indivíduos que possuem cárie dentária, enquanto que parece não haver um padrão específico de distribuição do componente fúngico entre esses indivíduos. Diferentes padrões funcionais parecem estar mais relacionados ou às condições de saúde ou às condições de doença cárie. A qualidade metodológica da maioria dos estudos foi considerada como satisfatória. O Capítulo 2 trata-se de uma análise in silico de 4 estudos clínicos que avaliaram a composição do bacterioma da cavidade bucal (usando sequenciamento de segunda geração de forma direcionada) em indivíduos livres de cárie e em indivíduos com cárie. Os dados brutos referentes às amostras clínicas (saliva e/ou placa dentária) de 193 indivíduos livres de IV. cárie e de 174 indivíduos com cárie foram obtidos de repositórios digitais de domínio público. Análises de alfa-diversidade, beta-diversidade e abundância diferencial relativa foram realizadas através do software online MicrobiomeAnalyst e também com scripts desenvolvidos para o software R Studio. Alfa e beta diversidades mostraram-se diferentes estatisticamente entre indivíduos com cárie e livres de cárie (p<0,05). A análise da abundância relativa diferencial demonstrou que Lautropia spp., Neisseria spp., e Leptotrichia spp., são mais abundantes na cavidade bucal de indivíduos livres de cárie, enquanto que Capnocytophaga spp., Corynebacterium spp., Megasphaera spp., Prevotella spp., Saccharibacteria_genera_incertae_sedis, Selenomonas spp., Streptococcus spp. e Veillonella spp. estão presentes em maior abundância na cavidade bucal de indivíduos com cárie. O bacterioma da cavidade bucal de indivíduos livres de cárie também parece desempenhar funções que são diferentes em comparação com as funções desempenhadas pelo bacteriome de indivíduos com cárie. De forma geral, os resultados dessa Tese indicam que grupos de microrganismos, bem como padrões funcionais específicos codificados pela microbiota avaliada, são diferentemente abundantes na cavidade bucal entre indivíduos livres de cárie e indivíduos com cárie. Alguns microrganismos e padrões funcionais podem ser considerados como futuros candidatos a biomarcadores das condições de saúde ou de doença cárie. A validade clínica desses achados precisa ser confirmada por futuros estudos clínicos longitudinais e também estudos experimentais.

The aim of this Thesis is to compare the microbiome of the oral cavity of caries-free individuals and of individuals with caries disease, both at a taxonomic and functional levels, in an attempt to identify possible biomarkers associated with health and/or with dental caries. This Thesis is divided into two Chapters. Chapter 1 describes a systematic review carried out in accordance with the PRISMA guideline with a search in seven different databases (MEDLINE/PUBMED, Web of Science, EMBASE, LILACS, SciELO, Scopus and Google Scholar) in the year 2023, which included at the end 54 observational studies (43 cross-sectional studies and 11 cohort studies). These studies evaluated the composition of the oral cavity microbiome (saliva and/or dental plaque) using second- generation sequencing methods (targeted or non-targeted) corresponding to a total of 3,486 participants (1,666 caries-free and 1,820 with caries). The oral cavity bacteriome was evaluated in 51 studies and the oral cavity mycobiome was evaluated in 3 studies. Although the studies are very different with regard to their methodological characteristics, the abundance of 87 bacterial genera and 44 fungal genera was reported to be statistically different between caries-free individuals and individuals with caries. Atopobium spp., Bifidobacterium spp., Capnocytophaga spp., Fusobacterium spp., Lactobacillus spp., Olsenella spp., Prevotella spp., Pseudomonas spp., Scardovia spp., Selenomonas spp., Streptococcus spp. and Veillonella spp. appear to be more abundant in the oral cavity of individuals who have dental caries, while there appears to be no specific pattern of distribution of the fungal component among these individuals. Distinct functional patterns seem to be more related to either health conditions or caries disease conditions. The methodological quality of most studies was considered satisfactory. Chapter 2 is an in silico analysis of 4 clinical studies that evaluated the composition of the bacteriome of the oral cavity (using targeted second-generation sequencing) in caries-free individuals and in individuals with caries. Raw data referring to clinical samples (saliva and/or dental plaque) from 193 caries-free individuals and 174 individuals with caries were obtained from public domain digital repositories. Analyzes VII. VI. of alpha-diversity, beta-diversity and relative differential abundance were carried out using the MicrobiomeAnalyst online software and also with scripts developed for the R Studio software. Alpha and beta diversities were statistically different between individuals with caries and caries-free individuals (p<0.05). Differential relative abundance analysis demonstrated that Lautropia spp., Neisseria spp., and Leptotrichia spp. are more abundant in the oral cavity of caries-free individuals, while Capnocytophaga spp., Corynebacterium spp., Megasphaera spp., Prevotella spp., Saccharibacteria_genera_incertae_sedis, Selenomonas spp., Streptococcus spp. and Veillonella spp. are present in greater abundance in the oral cavity of individuals with caries. The bacteriome of the oral cavity of caries-free individuals also appears to perform functions that are different compared to the functions performed by the bacteriome of individuals with caries. In general, the results of this Thesis indicate that groups of microorganisms, as well as specific functional patterns encoded by the microbiota, are differentially abundant in the oral cavity between caries-free individuals and individuals with caries. Some microorganisms and functional patterns can be considered as future candidates for biomarkers of health conditions or caries disease. The clinical validity of these findings needs to be confirmed by future longitudinal clinical studies and also experimental studies.