El cocultivo de Porphyromonas gingivalis y Fusobacterium nucleatum aumenta sinérgicamente la expresión de mediadores inflamatorios vía TLR4

Abstract

La periodontitis es una enfermedad polimicrobiana de carácter disbiótico altamente prevalente a nivel mundial. Hoy en día es aceptado que el proceso disbiótico generado es el motor que promueve el progreso de la periodontitis. En este contexto, se propone a P. gingivalis como uno de los patógenos angulares que inician este proceso y, además, a F. nucleatum como un contribuyente del mismo. Adicionalmente, se ha reportado que ambas bacterias estarían vinculadas a procesos tumorogénicos orales debido a la activación de NF-kB y a la promoción de la expresión de ciertas citoquinas proinflamatorias, como TNF-α, IL-1β, IL-6 e IL-8, mediado por la activación del receptor TLR4. Estas citoquinas también contribuyen a la progresión de la periodontitis a través de un proceso de inflamación crónica. Debido a que se ha reportado sinergia en un contexto de periodontitis al coinfectar con estos microorganismos y, además, de que se ha evidenciado que el cocultivo de estas bacterias afecta la virulencia de ambas, se propone la siguiente hipótesis: “La infección con el cocultivo de Porphyromonas gingivalis y Fusobacterium nucleatum aumenta de manera sinérgica la expresión de TNF-α, IL-1β, IL-6 e IL-8 y la viabilidad celular en cultivos celulares línea OKF6/TERT2 mediante la vía TLR4/NF-kB”. En virtud de lo anterior, se generó -por primera vez- un modelo de cocultivo de P. gingivalis y F. nucleatum y posterior infección de células epiteliales gingivales (OKF6/TERT2). Como resultado se obtuvo que, tras cocultivar P. gingivalis y F. nucleatum por 24 h y en anaerobiosis, ambas bacterias estarán a una razón similar. Además, se comprobó que estos microorganismos interactúan físicamente al ser cocultivados en estas condiciones. Por otro lado, al infectar células OKF6/TERT2 se determinó un incremento en la expresión de TNF-α e IL-1β, y un aumento sinérgico en la expresión de IL-6 e IL-8. En este contexto, se reportó un incremento en la producción de NF-kB al estimular con la coinfección. Asimismo, se observó que el cocultivo aumenta la migración de células OKF6/TERT2. Finalmente, se realizó un silenciamiento de TLR4 para evaluar su posible rol en los cambios reportados anteriormente y se determinó que este contribuye sólo a la expresión génica de IL-1β e IL-6.

Periodontitis is a polymicrobial and dysbiotic disease highly prevalent worldwide. Nowadays it is accepted that the dysbiotic process generated is the driving force promoting the progression of periodontitis. In this context, P. gingivalis is proposed as a keystone pathogen that promotes this process and, furthermore, F. nucleatum contributes to it. Moreover, it has been reported that both bacteria are linked to oral tumorigenic onset and progression due to the activation of NF-kB and the promotion of the expression of certain pro-inflammatory cytokines, such as TNF-α, IL-1β, IL-6 e IL-8, mediated by the activation of TLR4 receptor. Then, these cytokines also contribute to periodontitis progression through a chronic inflammation process. Owing to the fact that there are several studies reporting synergy when coinfecting with these microorganism in a context of periodontitis and, moreover, that it has been evidenced that the coculture of these bacteria affects the virulence of both of them, we propose the following hypothesis: “The infection with the coculture of Porphyromonas gingivalis and Fusobacterium nucleatum synergistically increases the expression of TNF-α, IL-1β, IL-6 and IL-8 and cell viability in OKF6/TERT2 cell cultures through TLR4/NF-kB”. Hence, we proceeded to elaborate -for the very first time- a model of coculture of P. gingivalis and F. nucleatum and subsequent infection of gingival epithelial cells (OKF6/TERT2). As results we obtained that, after coculturing P. gingivalis and F. nucleatum for 24 h in anaerobiosis, both were at a similar ratio. Moreover, we proved that these microorganisms interact physically when cocultured in these conditions. On the other hand, after infecting OKF6/TERT2 cells we determined an increment in TNF-α and IL-1β expression, and a synergic increase in IL-6 and IL-8 expression. In this context, we reported an increase in NF-kB production after coinfection with P. gingivalis and F. nucleatum. Likewise, we observed that the coculture increases OKF6/TERT2 cells migration. Finally, we performed a knockdown of TLR4 to evaluate its possible role in the changes previously reported and we determined that this receptor contribute only to the genetic expression of IL-1β and IL-6.