Evaluación de la interacción física entre Fusobacterium nucleatum, Streptococcus gordonii y Streptococcus sanguinis y su papel en la infección de células epiteliales orales

Abstract

periodontitis resulta de la interacción compleja entre el hospedero y una biopelícula subgingival disbiótica, la cual se forma en etapas sucesivas que incluyen la coagregación y coadhesión de distintas especies bacterianas en suspensión. Fusobacterium nucleatum se encuentra en proporciones similares tanto en condiciones de salud como en periodontitis, y se ha descrito que puede interactuar con diversas especies del género Streptococcus, favoreciendo el establecimiento de la biopelícula y la destrucción tisular. Dentro de este género, Streptococcus gordonii y Streptococcus sanguinis se asocian habitualmente con la salud periodontal. No obstante, se ha reportado que podrían establecer relaciones críticas en la comunidad asociada a periodontitis, según análisis de correlación predictivo. Sin embargo, las interacciones específicas entre F. nucleatum y S. sanguinis y/o S. gordonii, así como su influencia en la modulación de la patogenicidad de F. nucleatum, aún no han sido completamente dilucidadas. En este contexto, planteamos la siguiente hipótesis: “La coagregación y la formación de biopelículas entre Streptococcus gordonii y/o Streptococcus sanguinis con Fusobacterium nucleatum favorecen su patogenicidad aumentando la adherencia e invasión de células epiteliales orales”. Para abordar esta hipótesis, nos propusimos como objetivos específicos: (1) determinar la capacidad de coagregación y la formación de biopelícula de S. sanguinis y/o S. gordonii con F. nucleatum, y (2) determinar la capacidad de adherencia e invasión de S. sanguinis, S. gordonii y F. nucleatum mediante mono y coinfección a la línea de células epiteliales orales OKF6-TERT2. En el presente estudio, utilizamos un modelo experimental que incluye las tres especies para evaluar los procesos de coagregación y formación de biopelícula, así como el efecto en la sobrevida de cada una de las especies y su interacción con la línea celular OKF6-TERT2. Nuestros resultados muestran que la suspensión bacteriana de F. nucleatum con S. sanguinis y/o S. gordonii potenció la formación de biopelículas. El crecimiento de F. nucleatum fue suprimido en los medios condicionados de S. sanguinis y de S. gordonii. En los ensayos de coinfección, la presencia de S. sanguinis incrementó la adhesión de F. nucleatum, pero inhibió su capacidad de invasión, efecto que también se observó con S. gordonii. Por el contrario, la interacción simultánea con ambas especies de Streptococcus aumentó tanto la adhesión como la invasión de F. nucleatum sobre la línea celular OKF6- TERT2. Se demostró que estas interacciones modulan de manera recíproca la capacidad de adherencia e invasión a células epiteliales orales, lo que confirma parcialmente la hipótesis planteada y resalta la complejidad de las relaciones microbianas en la cavidad oral. Sin embargo, se requieren estudios adicionales para dilucidar en detalle la dinámica de estas interacciones bacterianas.

Periodontitis results from the complex interaction between the host and a dysbiotic subgingival biofilm, which develops in successive stages that include the coaggregation and coadhesion of different bacterial species in suspension. Fusobacterium nucleatum is found in similar proportions under both healthy and periodontitis conditions, and it has been described as being able to interact with various species of the genus Streptococcus, promoting biofilm establishment and tissue destruction. Within this genus, Streptococcus gordonii and Streptococcus sanguinis are commonly associated with periodontal health. However, predictive correlation analyses have reported that they may establish critical relationships within the periodontitis-associated community. Nevertheless, the specific interactions between F. nucleatum and S. sanguinis and/or S. gordonii, as well as their influence on the modulation of F. nucleatum pathogenicity, have not yet been fully elucidated. In this context, we propose the following hypothesis: “Coaggregation and biofilm formation between Streptococcus gordonii and/or Streptococcus sanguinis with Fusobacterium nucleatum favor its pathogenicity by enhancing adhesion to and invasion of oral epithelial cells.” To address this hypothesis, we established the following specific objectives: (1) to determine the coaggregation capacity and biofilm formation of S. sanguinis and/or S. gordonii with F. nucleatum, and (2) to determine the adhesion and invasion capacity of S. sanguinis, S. gordonii, and F. nucleatum through mono- and coinfection of the OKF6-TERT2 oral epithelial cell line. In the present study, we employed an experimental model including the three species to evaluate the processes of coaggregation and biofilm formation, as well as their effect on the survival of each species and their interaction with the OKF6-TERT2 cell line. Our results show that the bacterial suspension of F. nucleatum with S. sanguinis and/or S. gordonii enhanced biofilm formation. The growth of F. nucleatum was suppressed in conditioned media from S. sanguinis and S. gordonii. In co-infection assays, the presence of S. sanguinis increased the adhesion of F. nucleatum but inhibited its invasive capacity, an effect also observed with S. gordonii. Conversely, the simultaneous interaction with both Streptococcus species increased both adhesion and invasion of F. nucleatum into OKF6-TERT2 cells. These findings demonstrated that such interactions reciprocally modulate the adhesion and invasion capacity of oral epithelial cells, partially supporting our hypothesis and highlighting the complexity of microbial relationships within the oral cavity. Nevertheless, further studies are required to elucidate in detail the dynamics of these bacterial interactions.