Thesis (M.S.)--University of Southern California, 1999. / Includes bibliographical references.

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A Diabetes mellitus do tipo I (IDDM), doença metabólica caracterizada pela deficiência na produção de insulina, causa profundas alterações sistêmicas, incluindo a cavidade bucal. A doença periodontal, que se apresenta mais agressiva em pacientes diabéticos, até mesmo na infância, tem como agentes etiológicos microrganismos denominados periodontopatógenos, dentre eles o Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A. actinomycetemcomitans), anteriormente chamado Actinobacillus actinomycetemcomitans, que em associação às alterações na resposta imune e inflamatória decorrentes da diabetes, poderá causar maior reabsorção do osso alveolar precocemente em crianças. A identificação precoce destes agressores poderá ser extremamente útil para a instituição de medidas preventivas e terapêuticas que possam inibir ou minimizar os efeitos nocivos da IDDM e suas conseqüências para a cavidade bucal. Para este fim, métodos moleculares de investigação estão sendo cada vez mais utilizados, destacando-se a Reação em Cadeia da Polimerase em Tempo Real (Real-Time PCR) com alta especificidade e sensibilidade para detectar e quantificar microrganismos, mesmo em pequeno número e em meios, até então, pouco explorados como a saliva. Por fim, a utilização de um antimicrobiano seguro, que possa ser aplicado topicamente por meio da escovação dentária, como o metronidazol 25% na forma de gel, poderia reduzir ou eliminar o A. actinomycetemcomitans evitando a progressão da doença periodontal. Assim, este estudo foi realizado para observar a presença do A. actinomycetemcomitans antes e após o uso do gel de metronidazol 25% uma vez ao dia, em substituição a uma das escovações diárias. Avaliou também a influência deste protocolo de tratamento nos índices de placa, gengival e profundidade de sondagem em 32 crianças, na faixa etária de 3 a 12 anos de idade, divididas em dois grupos: diabéticos tipo I (D) e não diabéticos (ND). Para avaliação da presença do A. actinomycetemcomitans foi utilizado o método da Real-Time PCR. Os resultados obtidos sugerem que o gel de metronidazol 25%, aplicado segundo o protocolo estabelecido neste trabalho foi efetivo para a redução dos índices de placa, gengival e do A. actinomycetemcomitans, no entanto, pareceu não atuar sobre a profundidade de sondagem. Os dados obtidos sugerem que, ainda que a ocorrência da bactéria nos indivíduos avaliados tenha sido baixa e a diferença entre o grupo diabéticos e não diabéticos tenha restringido-se apenas à profundidade de sondagem, o gel estudado demonstrou ser promissor na prevenção da doença periodontal em crianças diabéticas, havendo necessidade da realização de mais estudos clínicos randomizados. / Type I Diabetes mellitus (IDDM) is a metabolic disease characterized by deficiency on the insulin production, causing great systemic alterations, including at the oral cavity. Periodontal disease is more aggressive in diabetic patients, even during the childhood, and presents as etiological microorganisms the Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A. actinomycetemcomitans), formerly Actinobacillus actinomycetemcomitans. This microorganisms in association to alterations in the immune and inflammatory answers caused by diabetes, can promote a larger and early alveolar bone resorption even in children. So, the early identification of these aggressors could be extremely useful for the institution of preventive and therapeutic measures in order to inhibit or minimize the noxious effects of IDDM and their consequences in the oral cavity. Aiming this early identification, molecular biology methods of investigation are being used more frequently, pointing out the Real Time Polymerase Chain Reaction (Real-Time PCR), which presents high specificity and sensibility to detect and to quantify microorganisms, even in small number and in different media little explored like saliva. The use of a safe topical antibiotic, such as metronidazole 25% gel, which used in association with dental brushing, could reduce or eliminate A. actinomycetemcomitans, avoiding the progression of the periodontal disease. This study evaluated the presence of A. actinomycetemcomitans before and after the use of metronidazole 25% gel once a day, in substitution to one of the daily teeth brushing. It also evaluated the influence of this treatment protocol on the plaque, gingival and probing depth indexes. Thirty-two children, aging from 3 to 12 years were included in this study and they were divided into two groups: type I diabetic (D) and no diabetic (ND). Real-Time PCR methods were used to evaluate the presence of A. actinomycetemcomitans. The obtained data suggest that metronidazole 25% gel, applied according to the established protocol in this study, effectively reduced plaque and gingival indexes and the number of A. actinomycetemcomitans. However, no influence was observed regarding the probing depth. The obtained data suggest that, although the number of bacteria has been small and the difference between the D and ND groups was not observed only regarding probing depth, the studied antibiotic gel demonstrated to be promising in preventing periodontal disease in diabetic children. More randomized clinical trials are necessary for a final conclusion.

A Diabetes mellitus do tipo I (IDDM), doença metabólica caracterizada pela deficiência na produção de insulina, causa profundas alterações sistêmicas, incluindo a cavidade bucal. A doença periodontal, que se apresenta mais agressiva em pacientes diabéticos, até mesmo na infância, tem como agentes etiológicos microrganismos denominados periodontopatógenos, dentre eles o Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A. actinomycetemcomitans), anteriormente chamado Actinobacillus actinomycetemcomitans, que em associação às alterações na resposta imune e inflamatória decorrentes da diabetes, poderá causar maior reabsorção do osso alveolar precocemente em crianças. A identificação precoce destes agressores poderá ser extremamente útil para a instituição de medidas preventivas e terapêuticas que possam inibir ou minimizar os efeitos nocivos da IDDM e suas conseqüências para a cavidade bucal. Para este fim, métodos moleculares de investigação estão sendo cada vez mais utilizados, destacando-se a Reação em Cadeia da Polimerase em Tempo Real (Real-Time PCR) com alta especificidade e sensibilidade para detectar e quantificar microrganismos, mesmo em pequeno número e em meios, até então, pouco explorados como a saliva. Por fim, a utilização de um antimicrobiano seguro, que possa ser aplicado topicamente por meio da escovação dentária, como o metronidazol 25% na forma de gel, poderia reduzir ou eliminar o A. actinomycetemcomitans evitando a progressão da doença periodontal. Assim, este estudo foi realizado para observar a presença do A. actinomycetemcomitans antes e após o uso do gel de metronidazol 25% uma vez ao dia, em substituição a uma das escovações diárias. Avaliou também a influência deste protocolo de tratamento nos índices de placa, gengival e profundidade de sondagem em 32 crianças, na faixa etária de 3 a 12 anos de idade, divididas em dois grupos: diabéticos tipo I (D) e não diabéticos (ND). Para avaliação da presença do A. actinomycetemcomitans foi utilizado o método da Real-Time PCR. Os resultados obtidos sugerem que o gel de metronidazol 25%, aplicado segundo o protocolo estabelecido neste trabalho foi efetivo para a redução dos índices de placa, gengival e do A. actinomycetemcomitans, no entanto, pareceu não atuar sobre a profundidade de sondagem. Os dados obtidos sugerem que, ainda que a ocorrência da bactéria nos indivíduos avaliados tenha sido baixa e a diferença entre o grupo diabéticos e não diabéticos tenha restringido-se apenas à profundidade de sondagem, o gel estudado demonstrou ser promissor na prevenção da doença periodontal em crianças diabéticas, havendo necessidade da realização de mais estudos clínicos randomizados. / Type I Diabetes mellitus (IDDM) is a metabolic disease characterized by deficiency on the insulin production, causing great systemic alterations, including at the oral cavity. Periodontal disease is more aggressive in diabetic patients, even during the childhood, and presents as etiological microorganisms the Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A. actinomycetemcomitans), formerly Actinobacillus actinomycetemcomitans. This microorganisms in association to alterations in the immune and inflammatory answers caused by diabetes, can promote a larger and early alveolar bone resorption even in children. So, the early identification of these aggressors could be extremely useful for the institution of preventive and therapeutic measures in order to inhibit or minimize the noxious effects of IDDM and their consequences in the oral cavity. Aiming this early identification, molecular biology methods of investigation are being used more frequently, pointing out the Real Time Polymerase Chain Reaction (Real-Time PCR), which presents high specificity and sensibility to detect and to quantify microorganisms, even in small number and in different media little explored like saliva. The use of a safe topical antibiotic, such as metronidazole 25% gel, which used in association with dental brushing, could reduce or eliminate A. actinomycetemcomitans, avoiding the progression of the periodontal disease. This study evaluated the presence of A. actinomycetemcomitans before and after the use of metronidazole 25% gel once a day, in substitution to one of the daily teeth brushing. It also evaluated the influence of this treatment protocol on the plaque, gingival and probing depth indexes. Thirty-two children, aging from 3 to 12 years were included in this study and they were divided into two groups: type I diabetic (D) and no diabetic (ND). Real-Time PCR methods were used to evaluate the presence of A. actinomycetemcomitans. The obtained data suggest that metronidazole 25% gel, applied according to the established protocol in this study, effectively reduced plaque and gingival indexes and the number of A. actinomycetemcomitans. However, no influence was observed regarding the probing depth. The obtained data suggest that, although the number of bacteria has been small and the difference between the D and ND groups was not observed only regarding probing depth, the studied antibiotic gel demonstrated to be promising in preventing periodontal disease in diabetic children. More randomized clinical trials are necessary for a final conclusion.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 1998. / Vita. Includes bibliographical references (leaves [67]-81).

Aggregatibacter actinomycetemcomitans is a gram-negative, facultative anaerobic coccobacillus bacterium that colonizes the human oral cavity. Regarding the bacterial consortium found into biofilms, previous studies have suggested that the occurrence of particular serotypes of A. actinomycetemcomitans may be related to other oral microorganisms. Interestingly, the relations among these bacterial species seem to be under influence of geographic and ethnical aspects. Objective: This study aimed to evaluate the frequency of A. actinomycetemcomitans serotype-specific antigens and its association with Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia, Tannerella forsythia and Campilobacter rectus in Brazilian subjects. Method: A wide group of subjects (n=1320) had their periodontal status determined and were screened for the subgingival presence of A. actinomycetemcomitans serotypes. Then, a total of 263 individuals A. actinomycetemcomitans positive for serotypes A, B, C and E were considered in this survey. Subsequently, in this same group of positive subjects, the presence of P. gingivalis, P. intermedia, T. forsythia and C. rectus from periodontal pockets were also evaluated by PCR. Result: Out of 263 subjects investigated, A. actinomycetemcomitans serotype A was detected in 28.5% subjects; serotype B in 15.97%; serotype C in 51.71% and serotype E in 3.80% subjects. The frequency of serotype A of A. actinomycetemcomitans was significantly higher in C. rectus positive subjects than in P. gingivalis, P. intermedia or T. forsythia positive subjects. Additionally, the frequency of serotypes B and C were significantly higher in both C. rectus and T. forsythia positive subjects in comparison to P. gingivalis and P. intermedia positive subjects. Meanwhile, the frequency of serotype E was not associated with the presence of the other periodontal pathogens investigated. Conclusion: We observed a positive association between A. actinomycetemcomitans serotypes A with C. rectus and between B and C serotypes with C. rectus and T. forsythia. / Aggregatibacter actinomycetemcomitans é uma bactéria do tipo cocobacilo anaeróbia facultativa gram-negativa que coloniza a cavidade oral humana. Levando em consideração as associações bacterianas encontradas no biofilme dentário, estudos prévios têm sugerido que a ocorrência de sorotipos específicos de A. actinomycetemcomitans pode estar relacionada à ocorrência de outros micro-organismos orais. Curiosamente, as relações entre essas espécies de bactérias parecem sofrer influência de aspectos geográficos e étnicos. Objetivo: Este estudo tem como objetivo avaliar a frequência de sorotipo-específicos de A. Actinomycetemcomitans e suas associações com Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia, Tannerella forsythia e Campilobacter rectus em indivíduos brasileiros. Materiais e Métodos: Um extenso grupo de indivíduos (n=1320) teve sua condição periodontal determinada e foram selecionados pela presença subgengival de algum sorotipo de A. actinomycetemcomitans. Sendo assim, um total de 263 indivíduos positivos para os sorotipos A, B, C e E foram considerados nessa pesquisa. Posteriormente, nesse mesmo grupo de indivíduos positivos, foram avaliadas, por PCR, a presença de P. gingivalis, P. intermedia, T. forsythia e C. rectus nas bolsas periodontais. Resultados: Dos 263 indivíduos investigados, o sorotipo A de A. actinomycetemcomitans foi detectado em 28,5% dos casos, o sorotipo B em 15,97%, o sorotipo C em 51,71% e o sorotipo E em 3,80% dos indivíduos. A frequência do sorotipo A de A. actinomycetencomitans foi significativamente maior em indivíduos positivos para C. rectus do que em indivíduos positivos para P. gingivalis, P. intermedia ou T. forsythia. Além disso, a frequência de sorotipos B e C foi significativamente maior tanto em indivíduos positivos para C. rectus quanto em T. forsythia quando comparados a indivíduos positivos para P. gingivalis e P. intermedia. Entretanto, a frequência do sorotipo E não foi associada com a presença de nenhum dos periodontopatógenos investigados. Conclusão: Observamos uma associação positiva entre o sorotipo A de A. actinomycetemcomitans com C. rectus e entre o sorotipo B e C com C. rectus e T. forsythia.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Aggregatibacter actinomycetemcomitans à um patÃgeno intensamente relacionado com a etiologia da periodontite agressiva. O objetivo deste estudo foi avaliar, via reaÃÃo em cadeia da polimerase, a presenÃa de clones de A. actinomycetemcomitans que exibem alta ou mÃnima leucotoxicidade em indivÃduos portadores de periodontite agressiva (PAG) e em seus membros familiares (FAM). Trinta e cinco indivÃduos com PAG (33,9  7,1 anos), 33 FAM (22,8  11,4 anos) e 41 portadores de periodontite crÃnica (PC) (44,1  9,4 anos) foram analisados clinicamente pelo Ãndice de placa (IP), Ãndice gengival (IG), profundidade de sondagem (PS) e nÃvel de inserÃÃo clÃnico (NIC). Amostras de biofilme subgengival foram coletadas de todos os indivÃduos do sÃtio interproximal com maior PS e maior NIC e analisadas microbiologicamente por meio de PCR, quanto à presenÃa de A. actinomycetemcomitans e de seus clones leucotÃxicos. MÃdias de PS e NIC desses sÃtios foram: PAG â 9,8 mm e 10,7 mm, FAM â 5,3 mm e 4,6 mm e PC â 8,2 mm e 9,4 mm, tendo sido observadas diferenÃas estatisticamente significantes entre os grupos. A presenÃa de A. actinomycetemcomitans foi observada em 23 (51,1%) portadores de periodontite agressiva e em 16 (30,1%) portadores de periodontite crÃnica. Dentre eles, 37 (94,8%) exibiram clones de mÃnima leucotoxicidade e 2 (5,1%) clones de alta leucotoxicidade, um do grupo PAG e outro do grupo FAM, tambÃm com doenÃa agressiva. Quanto à condiÃÃo periodontal do grupo FAM, 30,3% apresentaram periodontite agressiva, 36,3% periodontite crÃnica e 33,3% estavam periodontalmente saudÃveis ou mostravam gengivite. Dentre eles, 12,2% estavam positivos para a presenÃa de A. actinomycetemcomitans. Maiores valores de PS e NIC foram observados nos pacientes com periodontite agressiva positivos para A. actinomycetemcomitans quando comparados Ãqueles pacientes negativos, com diferenÃa estatisticamente significante. A presenÃa de A. actinomycetemcomitans foi associada à condiÃÃo clinica de periodontite agressiva (odds ratio=3,1; intervalo de confianÃa: 1,4-7,0; p=0,009). A maioria destes indivÃduos exibiu uma forma generalizada de doenÃa e estavam positivos para clones de mÃnima leucotoxicidade de A. actinomycetemcomitans. Os familiares externaram em sua maioria algum tipo de doenÃa periodontal crÃnica ou agressiva. / Aggregatibacter actinomycetemcomitans is a pathogen strongly associated with the etiology of aggressive periodontitis. The purpose of this study was to evaluate by polymerase chain reaction (PCR) the presence of highly and minimally leukotoxic clones of A. actinomycetemcomitans in patients with aggressive periodontitis (AgP) and their family members (FM). Thirty five patients with AgP (33,9  7,1 years), 33 FM (22,8  11,4 years) and 41 patients with chronic periodontitis (CP) (44,1  9,4 years) were clinical analyzed through plaque index (PI), gingival index (GI), probing depth (PD) and clinical attachment level (CAL). Subgingival biofilm samples were collected from the interproximal periodontal sites (> PD and > CAL) of each patient and their microbiological analysis were taken by PCR, concerning A. actinomycetemcomitans was observed and its leukotoxic clones. The PD and CAL average of this sites were: AgP â 9,8 mm e 10,7 mm, FM â 5,3 mm e 4,6 mm e CP â 8,2 mm e 9,4 mm. Statistically significant difference was observed among the groups. The presence of A. actinomycetemcomitans was observed in 23 (51,1%) patients with aggressive periodontitis and in others ones, 16 (30,1%) with chronic periodontitis. Among them 37 (94,8%) showed minimally leukotoxic clones and 2 (5,1%) highly leukotoxic clone, one was AgP group, the other was FM group, also with aggressive disease. Concerning to periodontal status of the FM group, 30,3% had aggressive periodontitis, 36,3% chronic periodontitis and 33,3% were periodontally normal or had gingivitis. Among them 12,2% were A. actinomycetemcomitans positive. The higher values of PD and CAL were observed in aggressive periodontitis patients that were A. actinomycetemcomitans positive when compared with A. actinomycetemcomitans negative patients (p<0.05). The presence of A. actinomycetemcomitans was correlated with aggressive periodontitis clinical status (Odds ratio=3,1; CI: 1,4-7,0; p=0,009). The majority of the patients with aggressive periodontitis exhibited a generalized form of disease and were positives to minimally leukotoxic A. actinomycetemcomitans clones. The family members had any type of chronic or aggressive periodontal disease.

Actinobacillus actinomycetemcomitans is present in elevated proportions and numbers in dental bacterial biofilms of patients with localized aggressive periodontitis. This variant of periodontal disease, occurring in adolescents and young adults, is characterized by rapid and severe destruction of the connective tissues and bone supporting the teeth, eventually culminating in tooth loss. The cytolethal distending toxin (Cdt) is a newly discovered bacterial protein toxin, uniquely present in A. actinomycetemcomitans among all known to-date oral bacterial species. The Cdt has the capacity to inhibit mammalian cell growth, but its putative role in the pathogenesis of the disease is unclear. The aim of this in vitro work has been to study the effects of A. actinomycetemcomitans on periodontal connective tissue cell cultures, and to evaluate the possible involvement of its Cdt. A. actinomycetemcomitans inhibited the proliferation of gingival and periodontal ligament fibroblasts, as a result of a combined arrest at the G1 and G2/M phases of the cell cycle. This growth inhibition was non-lethal and the cells remained metabolically active, although their DNA synthesis was reduced. The intoxicated cells exhibited increased size and irregular structure, characterized by distension and elongation. This cellular enlargement occurred in both G1 and G2/M phase arrested cells. The Cdt of A. actinomycetemcomitans was responsible for the observed growth inhibition, as well as the concomitant morphological alterations. The possible induction of inflammatory cytokines related to bone resorption was investigated in response to A. actinomycetemcomitans, and the involvement of Cdt was evaluated. Extensive focus was given to the study of receptor activator of NF-κB ligand (RANKL) expression, a membrane-bound ligand that signals osteoclast progenitors to differentiate and fuse into mature osteoclasts, activating bone resorption. It was demonstrated that A. actinomycetemcomitans induced RANKL mRNA and protein expression in the cells studied, but did not affect the expression of its decoy receptor, osteoprotegerin. This induction was solely attributed to its Cdt, as demonstrated by the use of a cdt-knockout A. actinomycetemcomitans strain, purified recombinant Cdt, and antibodies blocking the Cdt. In addition, this event was not mediated by pro-inflammatory cytokines known to stimulate RANKL. Interleukin-6 mRNA and protein expression were also enhanced by A. actinomycetemcomitans, but Cdt had limited involvement in this enhancement. In conclusion, two distinct mechanisms by which A. actinomycetemcomitans Cdt may be involved in the pathogenesis of localized aggressive periodontitis are proposed. Firstly, the growth arrest of the resident fibroblasts may impair the physiological connective tissue remodelling equilibrium and lead to connective tissue attachment loss. Secondly, the induction of RANKL by these cells, residing in the proximity of the alveolar bone, may locally stimulate osteoclastogenesis and promote alveolar bone resorption. This work also provides further insights to the understanding of Cdt mechanisms of action, contributing to the global characterization of the toxin’s virulence.

The Gram-negative bacterium Aggregatibacter actinomycetemcomitans is primarily associatedwith aggressive forms of periodontal disease. Additionally, it has occasionally been found to causemetastatic infections in non-oral sites. This requires the ability to evade the bactericidal activity ofthe complement system of the humoral immune system. Outer membrane proteins, namely,Omp100 and OmpA have been connected to normal human serum resistance for several bacteriaspecies. The objective of this study was to investigate if serum-resistant ompA mutants can beobtained, and to detect changes in OMP expression. We used A. actinomycetemcomitansserotype a strain D7SS and D7SS ompA knockouts. The strains were incubated in 50 % NHS.This resulted in a substantial decrease of survival among D7SS ompA knockouts. D7SS ompAknockouts were exposed to 50 % NHS once more to confirm stable serum resistance. 13 out of14 tested clones showed growth, indicating that serum resistant ompA mutants could begenerated. SDS-PAGE gel of extracted outer membrane vesicles revealed an additional proteinband of approximately 34 kDa in at least 4 of 5 tested serum resistant ompA mutants. This proteinband has been analyzed in the laboratory, and according to LC-MS/MS it contains an OmpAhomologue, which has been named OmpA2. We conclude that OmpA2 expression might be amajor mechanism for serum survival in A. actinomycetemcomitans serotype a strain D7SS ompAknockouts.