OBTENCION DE BIO-XILITOL A PARTIR DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA MICRO CERVECERA Y EVALUACION IN VITRO DE SU EFECTO SOBRE BACTERIAS PERIODONTALES Y CARIOGENICAS

La caries dental, es una de las enfermedades infecciosas más comunes que afecta del 60-90% de la población mundial causando efectos tan severos como la pérdida de los dientes (1,2). En este proceso, bacterias como el Streptococcus mutans y Lactobacillus acidophylus participan en el inicio (lesión de mancha blanca) y en el estado avanzado de la enfermedad (lesiones dentarias cavitadas) respectivamente, produciendo ácido láctico a través de la fermentación de los alimentos lo que permite su adherencia a la superficie dental (4,5). Por su parte la enfermedad periodontal, considerada como un problema de salud pública (6,7) incluye una gingivitis inicial inducida por placa bacteriana que al no ser tratada puede convertirse en periodontitis. En esta última, se produce una pérdida de la inserción de las fibras del ligamento periodontal así como del tejido conectivo y del tejido alveolar, que da como resultado la pérdida de múltiples dientes que afectan la masticación, el habla, la fonación y la interacción social de los individuos que la padecen (8). También se ha reportado que la enfermedad periodontal puede estar involucrada en la diabetes, infecciones pulmonares, artritis reumatoidea y arterioesclerosis entre otras (9,10), a través de diversos mecanismos que incluyen principalmente la bacteremia. En esta, participan diferentes microorganismos periodontopatógenos, como la Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola, Tannerella forsythia y Aggregatibacter actinomycetemcomitans (11). Tanto las bacterias cariogénicas como las periodontopatógenas que han sido asociadas con el inicio y la progresión de la caries dental y de la enfermedad periodontal, respectivamente, crecen sobre un biofilm (biopelícula). El control de este biofilm es fundamental para el mantenimiento de la salud oral y la prevención de estas enfermedades. Este control consiste primordialmente en evitar el crecimiento bacteriano y su adherencia, por lo que son importantes las acciones tanto del paciente como del profesional en odontología. Sin embargo, se ha demostrado que no siempre se logra este cometido por parte del paciente, gracias a un cepillado deficiente y un uso inadecuado del hilo dental (12), por lo que un coadyuvante se hace necesario. Dentro de estos, varios productos han salido al mercado en diferentes modalidades (chicles, enjuagues, cremas etc) en la búsqueda de agentes que permitan el control de esta biopelícula, siendo tratamientos fáciles de usar y que alcanzan (especialmente los enjuagues) los sitios de más difícil acceso, por lo que son atractivos para el paciente. Los más utilizados son los enjuagues basados en la Clorhexidina y en aceites esenciales, indicados principalmente para enfermedad periodontal y que han mostrado los efectos antimicrobianos más extensos, ya que penetran el biofilm bacteriano y son reactivos contra las bacterias embebidas en el mismo (13-15). Sin embargo, su desventaja radica en su alto costo y efectos secundarios como la decoloración de la lengua y de los dientes, y la alteración del gusto después de su uso (16). También se encuentran productos comerciales con base en el Xilitol, un alcohol de azúcar de cinco carbonos derivado de las plantas que ha salido al mercado con diferentes usos, pero principalmente ha sido eficaz en la prevención de la caries. Estudios realizados sobre un biofilm de bacterias como el S mutans, S sobrinus, Lactobacillus rhamnosous, Actinomyces viscosus, P gingivalis y F nucleatum, han mostrado que el xilitol en concentraciones del 1 y 3%, inhibe el crecimiento no solo de las bacterias cariogénicas sino de otras especies, entre ellas algunas involucradas en la enfermedad periodontal, reduciendo la formación de la biopelícula y la adherencia bacteriana en consumidores a largo término del xilitol, sin causar efectos secundarios sobre la cavidad oral y sobre el organismo en general (17- 20). La producción comercial del xilitol se basa en la hidrogenación de la xilosa catalizado a través del uso de níquel, lo que lo convierte en un proceso muy costoso. Por esta razón algunos procesos biotecnológicos están implementando el uso de levaduras del género cándida (21), y están buscando otras fuentes de extracción que permitan obtener este producto masivamente a menor costo. Una alternativa es usar materia prima barata derivada de desechos agrícolas, los cuales se consideran fuentes potenciales para su bioproducción (22-24). Entre estos los residuos de la industria micro cervecera constituyen una buena opción, ya que a partir del afrecho de la cebada (residuos lignocelulósicos) se obtiene hemicelulosa, de la cual se extraen azucares simples como la xilosa y la arabinosa, que se transforman luego en xilitol (25). Específicamente en Colombia no se tiene un mercado de este compuesto sin embargo, la biotecnología se está encaminando en lograr generar un mecanismo sostenible que satisfaga la necesidad de este producto en la región. El uso de estos residuos lignocelulósicos y la intervención de fermentaciones con diferentes microorganismos, indican la posibilidad de llevar a cabo manufacturas nacionales del compuesto, más aún cuando en nuestro país se cuenta con una gran industria cervecera, lo que permitiría contar con estos residuos de desecho en gran cantidad, para extraer el xilitol a menor costo. En este proyecto se plantea entonces, obtener bioxilitol a partir de los residuos lignocelulósicos (afrecho de la cebada) provenientes de la microindustria cervecera y evaluar in vitro su efecto sobre un biofilm de bacterias cariogénicas (Streptococcus mutans y Lactobacillus acidophylus) y periodontales (Porphyromonas gingivalis, y Fusobacterium .nucleatus) más representativas, con el propósito de determinar si el producto obtenido podría ser utilizado en un futuro como antimicrobiano oral. Los efectos que se evaluarán será sobre el crecimiento bacteriano; utilizando las técnicas de recuento en placa de unidades formadoras de colonias (UFC) y Bioimpedancia. Se analizará también la viabilidad celular; observando la integridad del ADN (cromosoma bacteriano) a través de espectroscopia Raman, el metabolismo celular por medio de la técnica MTT, la integridad de la membrana celular a través de la Microscopia confocal de fluorescencia y la adherencia y morfología bacteriana, a través de Microscopia electrónica de barrido (SEM).