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Microbial population changes in patients with medication-related osteonecrosis of the jaw treated with systemic antibiotics
Lieselotte De Bruyn, MD,a Ruxandra Coropciuc, MD, DDS,a Wim Coucke, PhD,b and Constantinus Politis, MD, DDS, PhD
Vol. 125 No. 3 March 2018
CAMBIOS EN LA POBLACIÓN MICROBIANA EN PACIENTES CON OSTEONECROSIS DE LA MANDÍBULA RELACIONADA CON LA MEDICACIÓN TRATADA CON ANTIBIÓTICOS SISTÉMICOS
Objetivo. Este estudio tuvo como objetivo investigar la población bacteriana en pacientes con osteonecrosis de la mandíbula relacionada con la medicación.
Diseño del estudio. Un total de 38 pacientes con MRONJ (rango de edad 55-88, edad promedio 73 + 8, desviación estándar) tratados con doxiciclina primero y con metronidazol segundo fueron incluidos en este estudio. Se tomaron dos hisopos en el margen de los infectados.
Lesión de MRONJ después de aplicar presión sobre la mucosa marginal y se secretó pus visible. La reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real se utilizó para analizar 20 especies periopatogénicas y comensales y el nivel bacteriano total. Se compararon los recuentos bacterianos. Entre los tratamientos con antibióticos y con un grupo control de pacientes oralmente sanos que no tenían bolsas periodontales de más de 3 mm (n =
- mediante una prueba U de Mann-Whitney. Las comparaciones entre los dos tratamientos con antibióticos se realizaron mediante una prueba de rango con signo de Wilcoxon.
Resultados El nivel bacteriano total fue significativamente mayor en los pacientes con MRONJ tratados con antibióticos sistémicos en comparación con el grupo control. Sin embargo, se encontraron cantidades bacterianas inferiores significativas para 12 de las 20 bacterias investigadas. No pudimos establecer una ventaja significativa de la administración de metronidazol después del tratamiento con doxiciclina.
Conclusión. Nuestros hallazgos sugieren que el nivel bacteriano total en pacientes con MRONJ es mayor incluso cuando se trata con antibióticos sistémicos. Las cantidades bacterianas significativamente diferentes de las especies seleccionadas sugieren una alteración en la población microbiana.
(Cirugía oral Oral Med. Oral Pathol Oral Radiol 2018; 125: 268–275)
Se cree que la infección juega un papel importante en la patogénesis de la osteonecrosis de la mandíbula relacionada con la medicación (MRONJ), y estudios recientes han reportado colonización bacteriana del hueso afectado en MRONJ.
Se puede considerar que los pacientes tienen MRONJ si están presentes todas las características siguientes: tratamiento actual o previo con agentes antirresortivos o antiangiogénicos, hueso expuesto o hueso que se puede explorar a través de una fístula intraoral o extraoral en la región maxilofacial que ha persistido por más de 8 semanas y sin antecedentes de radioterapia en las mandíbulas o enfermedad metastásica obvia en las mandíbulas. MRONJ involucra el maxilar superior y la mandíbula con preferencia por la mandíbula.7 MRONJ afecta negativamente la calidad de vida, produciendo una morbilidad significativa. Existen múltiples factores de riesgo, como la extracción de dientes, la diabetes, el consumo de tabaco, el traumatismo en los toros orales o la causa de aparatos protésicos, la higiene bucal deficiente, la desnutrición y la manipulación ósea.
La vía de administración, el tipo de medicación y la duración del tratamiento son otros factores de riesgo importantes.
La infección sigue naturalmente en el hueso expuesto a la flora microbiana de la cavidad oral. Casi todas las muestras de MRONJ están colonizadas con biopelículas microbianas
A pesar de que se exponen de forma rutinaria a microorganismos orales que consisten en más de 750 bacterias, las mandíbulas normalmente son resistentes a la colonización. En consecuencia, para que tenga lugar la colonización, es necesario tener una combinación de susceptibilidad del paciente y la presencia de microorganismos potencialmente patógenos.
La fuente podría ser la propagación de la infección odontogénica o periodontal. Las biopelículas microbianas asociadas con los dientes y el periodonto que obtienen acceso al hueso comprometido subyacente pueden jugar un papel crítico en la patogénesis de las lesiones de MRONJ. La exposición ósea durante la cirugía o la extracción dental funciona como un desencadenante que abre la puerta a la invasión bacteriana. Esto podría explicar la fuerte relación entre MRONJ y la cirugía dental. Además, la mayor sensibilidad de las mandíbulas a la infección, en comparación con otros huesos, refuerza esta hipótesis. Las mandíbulas entran en contacto directo con el entorno externo debido a la capa fina de la mucosa suprayacente, la exposición continua al trauma y la presencia de dientes. Otro hecho es que MRONJ es común en pacientes con cáncer que reciben quimioterapia, incluidos los inmunosupresores y los corticosteroides, que dan mayor susceptibilidad a las infecciones dentales. Además, las comorbilidades médicas como la diabetes se encuentran en pacientes con MRONJ, y los estudios han reportado una correlación directa con la periodontitis crónica y la cicatrización de la herida dañada, lo que lleva a la pérdida ósea inducida por bacterias.
Una biopelícula es una comunidad compleja de organismos bacterianos y hongos sésiles adheridos a una superficie. Los organismos de biopelículas difieren sustancialmente de sus contrapartes de libre flotación porque se caracterizan por una comunidad de células que están unidas a un sustrato. Están encerrados en una matriz de sustancias poliméricas extracelulares que han producido para conectarse y comunicarse entre sí y con el medio ambiente. Además, muestran un fenotipo alterado con respecto a la tasa de crecimiento, la transcripción de genes y la resistencia antimicrobiana. Una biopelícula microbiana aplica comunicación química utilizando moléculas de señalización llamadas compuestos de detección de quórum, así como comunicación eléctrica a través de nanocables. Se cree que las biopelículas microbianas desempeñan un papel en la patogénesis del 65% al 80% de todas las infecciones crónicas. Biofilms complejos de especies mixtas han sido reportados y estudiados en muchas enfermedades, incluyendo caries dentales, periodontitis crónica y periodontitis apical. A pesar de que la presencia de biopelículas bacterianas puede no inducir directamente la necrosis, parece tener un importante papel contribuyente en MRONJ.
El problema clínico con MRONJ es una infección microbiana crónica producida por biopelículas en el contexto de agentes antirresortivos o antiangiogénicos.
Los métodos clásicos de detección y cultivo de enfermedades infecciosas suelen pasar por alto las bacterias del biofilm porque estas técnicas se basan en el crecimiento de bacterias planctónicas. Las bacterias orales han evolucionado durante millones de años en poblaciones mixtas de biopelículas, y estos organismos a menudo son inculturables. Además, los cultivos de la cavidad bucal tienen altos índices de contaminación, y la exposición al oxígeno mata muchas de las bacterias anaeróbicas. La identificación de biopelículas requiere métodos de visualización directa con microscopía avanzada o técnicas basadas en ADN y ARN.
Uno de los estudios centrales que apoya el concepto de que el hueso que contiene bifosfonatos es más sensible a la colonización bacteriana fue realizado por Ganguli et al.17, quienes informaron que la adhesión bacteriana a la hidroxiapatita (HA) pamidronatada era 60 veces mayor que la HA no recubierta y 90 veces mayor Mayor que el HA clodronateco. Debido a que el clodronato es un bifosfonato a base de cloro y no un compuesto a base de nitrógeno como el pamidronato o la mayoría de los otros bifosfonatos, estos datos sugieren que el resto de nitrógeno del compuesto de bifosfonato puede desempeñar un papel en la patogénesis de MRONJ. La estructura de estos
secretó pus visible. No hubo condiciones periodontales en este grupo de pacientes. La primera muestra se tomó después de al menos 2 semanas de tratamiento con doxiciclina (100 mg una vez al día) y la segunda muestra después de 2 semanas de tratamiento con metronidazol (500 mg tres veces al día). No pudimos tomar un segundo hisopo de siete pacientes que se perdieron durante el seguimiento. Todas las muestras se utilizaron para los análisis de RT-PCR para 20 especies periopatogénicas y comensales seleccionadas (n = 38 para el grupo de doxiciclina; n = 31 para el grupo de metronidazol). Como grupo de control, se utilizó la base de datos de Loozen et al.27 con los análisis microbiológicos de pacientes sanos no tratados. Las muestras de placa subgingival fueron tomadas por médicos dentales con acceso a antecedentes clínicos, radiografías y datos clínicos. Los médicos tenían la opción de tomar entre 1 y 5 muestras utilizando puntos de papel estériles. Estos puntos de papel se depositaron en tubos Eppendorf marcados y se enviaron a temperatura ambiente para análisis RT-PCR para las 20 especies patógenas y comensales seleccionadas. El grupo de control consistió en pacientes que no tenían bolsas de más de 3 mm; estos pacientes no fueron tratados con antibióticos y no tuvieron MRONJ (n = 29 para el grupo de control). La flora oral en estos bolsillos poco profundos se consideró igual a la flora oral normal en pacientes sanos.
Extracción de ADN y RT-PCR.
Después de tomar los hisopos, las muestras se transportaron a temperatura ambiente a Advanced Dental Diagnostics B.V. (Malden, Países Bajos). El ADN de las muestras se obtuvo mediante la extracción de ADN Quickextract (Epicenter Biotechnologies, Madison, WI, EE. UU.) De acuerdo con las instrucciones del fabricante. Utilizamos análisis RTPCR para 20 bacterias orales seleccionadas. El perfil bacteriano se determinó mediante RT-PCR mediante 16 fragmentos de gen de ARNr. Los objetivos se detectaron utilizando sondas TaqMan (Tabla I). Se calcularon los niveles totales e individuales de las especies periopatogénicas y comensales seleccionadas (n = 20). Este análisis proporciona información tanto de la cantidad (nivel bacteriano total) como de la calidad (composición) del biofilm. Los datos microbianos originales se convirtieron a valores log10. Se calculó la cantidad total de bacterias y la presencia relativa de las diferentes bacterias.
ANALISIS ESTADISTICO
Los recuentos bacterianos se transformaron log10 antes del análisis. Para poder lidiar con cero recuentos, la transformación log10 se tomó del recuento bacteriano + 1. Los recuentos de bacterias se compararon entre los tratamientos con antibióticos y con un grupo control de pacientes que no tenían bolsas periodontales de más de 3 mm mediante una prueba U de Mann-Whitney. Las comparaciones entre los dos tratamientos con antibióticos se realizaron mediante una prueba de rango con signo de Wilcoxon.
Los tratamientos con antibióticos también se compararon entre sí con respecto a la ausencia o presencia de las diversas especies bacterianas mediante un modelo mixto lineal generalizado para datos binarios con el paciente como factor aleatorio. Las comparaciones con el grupo de pacientes que no tenían bolsas de más de 3 mm se realizaron mediante un modelo lineal generalizado para datos binarios. Cada vez, se aplicó un enlace logit. Las comparaciones entre los tratamientos con antibióticos y el grupo de bolsas poco profundas se corrigieron para pruebas de hipótesis simultáneas de acuerdo con Sidak. La significación estadística fue aceptada en valores de p <0,05.
RESULTADOS
El estudio incluyó a 20 hombres y 18 mujeres. El rango de edad fue de 55-88, la edad media fue de 73 + 8.82 desviación estándar (DE). Seis pacientes fueron tratados por osteoporosis y 32 pacientes fueron tratados por cáncer; 20 pacientes fueron tratados con bifosfonatos intravenosos (IV), 10 pacientes recibieron denosumab y 8 pacientes tenían antecedentes de tratamiento con la combinación de bifosfonatos intravenosos y denosumab (Tabla II).
Nivel bacteriano total
Hubo una diferencia significativa en el recuento bacteriano total de las muestras de doxiciclina (media 8.256 ± 0.932 SD) y metronidazol (media 8.29 ± 0.909 SD) en los pacientes con MRONJ en comparación con el grupo control de pacientes sanos que no tenían focos de Más de 3 mm (media 6.659 ± 1.364 SD). El nivel bacteriano total fue significativamente mayor en los pacientes con MRONJ tratados con estos antibióticos (Figura 1).
Tratamiento con Doxiciclina
Importantes cantidades de bacterias inferiores se encontraron para Aggregatibacter actinomycetemcomitans (Aa), Treponema denticola (Td), Prevotella intermedia (Pi), Fusobacterium nucleatum (Fn), Captococoscopía, Estreptococcus guascos de la ciudad de México. Actinomyces odontolyticus (Ao), Actinomyces viscosus (Av) y Veillonella parvula (Vp) en el grupo de doxiciclina en comparación con el grupo control (P <.0002, P <.0001, P <.002, P <.0001, P < .0001, P <.002, P <.0001, P <.0001, P <.0001 y P <.0002, respectivamente).
Tratamiento con metronidazol
Se encontraron diferencias significativas para Aa, Tannerella forsythia (Tf), Td, Pi, Fn, Campylobacter gracilis (Cg), Cs, Smg, Sg, Streptococcus constellatus (Sc), Av, y Vp entre el grupo metronidazol y el grupo de control ( P <.0004, P <.02, P <.0001, P <.001, P <.0001, P <.0001, P <.0001, P <.003, P <.004, P <.0001 y P <.0001, respectivamente). Se encontraron cantidades significativamente menores para todas estas bacterias, excepto para Sc, donde se encontró una cantidad significativamente mayor en el grupo de metronidazol.
Diferencias entre doxiciclina y tratamiento con metronidazol
Las comparaciones entre los 2 tratamientos con antibióticos se realizaron mediante una prueba de rango con signo de Wilcoxon. Se encontraron diferencias significativas entre los grupos de doxiciclina y metronidazol para Fn, Cg y Ao. Se encontraron cantidades significativamente menores de Fn y Cg en el grupo tratado con metronidazol en comparación con el grupo de doxiciclina (P <.04 y P <.005, respectivamente). Sin embargo, se encontraron cantidades significativamente mayores de Ao en el grupo de metronidazol en comparación con los pacientes tratados con doxiciclina (p <0,04). No se observaron diferencias significativas entre el tratamiento con doxiciclina y metronidazol para las otras bacterias seleccionadas (Figura 2).
Comparación de ausencia o presencia de especies bacterianas.
Los tratamientos con antibióticos también se compararon entre sí y con el grupo de control con respecto a la ausencia o presencia de las diversas especies bacterianas mediante un modelo mixto lineal generalizado para datos binarios con el paciente como factor aleatorio. La presencia en las muestras fue significativamente menor en el grupo tratado con doxiciclina en comparación con el grupo control para Aa, Td, Pi, Cs, Smg, Sg y Av (P <.02, P <.0002, P <.01, P <.0004, P <.003, P <.01 y P <.0002, respectivamente). Además, también se encontró una incidencia significativamente
enfermedades crónicas y tienen un mayor riesgo de desarrollar infecciones oportunistas, que pueden estar relacionadas con la reducción de la densidad mineral ósea y la pérdida de hueso alveolar, la pérdida prematura de los dientes y el aumento de la gravedad de las enfermedades periodontales.
El metronidazol es uno de los antibióticos más comúnmente indicados para el tratamiento de la enfermedad periodontal.2 Sin embargo, no pudimos encontrar una ventaja de la administración de metronidazol después del tratamiento con doxiciclina en pacientes con MRONJ en estadio 2. Está bien establecido que el uso a largo plazo de los antimicrobianos podría erradicar la flora normal, lo que induce un desequilibrio en la composición microbiana.
Una limitación del estudio es que solo se examinan 20 bacterias orales. Debido a que la cavidad oral puede albergar más de 1000 microorganismos, otras bacterias también pueden desempeñar un papel crucial. Sin embargo, las 20 bacterias investigadas en el presente estudio son todas bacterias clave en el entorno oral y han demostrado desempeñar un papel crucial en la cavidad oral.
Además, la identificación metagenómica de bacterias determina la presencia de ADN específico pero no la viabilidad; Debido a que el ADN bacteriano puede permanecer detectable por PCR hasta 1 año después de la muerte celular, la metagenómica puede sobrestimar la carga bacteriana actual. Además, un solo examen microbiológico no puede determinar si las bacterias específicas son residentes permanentes o transitorios o si son patógenos primarios o simplemente personas que se encuentran cerca de la enfermedad.
Nuestro estudio que utiliza una técnica molecular de 16 S rRNA indica una alteración en la población microbiana de pacientes con MRONJ tratados con antibióticos sistémicos. Sin embargo, no comparamos estos resultados con pacientes con MRONJ no tratados debido a los problemas éticos con el no tratamiento de los pacientes. No se identificó ninguna ventaja significativa para la administración de metronidazol después del tratamiento con doxiciclina. Estos hallazgos requieren una evaluación adicional con poblaciones participantes más grandes y se deben examinar más microorganismos orales. Continuar en esta línea de investigación será crítico en el futuro para los enfoques clínicos para la intervención de la enfermedad y para las terapias antimicrobianas dirigidas.
