Efecto del cocultivo de Porphyromonas gingivalis y Fusobacterium nucleatum sobre la redistribución subcelular de β-Catenina y la expresión de oncogenes y biomarcadores de la transición epitelio-mesénquima en queratinocitos orales

Abstract

La periodontitis, es una enfermedad inflamatoria crónica de origen polimicrobiano y de alta prevalencia mundial, representa un modelo paradigmático sobre cómo una disbiosis microbiana puede influir en el desarrollo de patologías sistémicas como el cáncer. En este contexto, la teoría de Sinergia Polimicrobiana y Disbiosis enfatiza el papel de patógenos claves como Porphyromonas gingivalis (Pg) y patobiontes como Fusobacterium nucleatum (Fn), los cuales pueden interactuar aumentando su virulencia. Este estudio se centra en explorar el impacto sinérgico de estos microorganismos y su relación con la activación de procesos moleculares asociados a la transformación celular maligna temprana como la transición epitelio-mesénquima (EMT), donde factor de transcripción protooncogénico β-Catenina es clave, por lo que se propone la siguiente hipótesis: “La infección con el cocultivo de Porphyromonas gingivalis y Fusobacterium nucleatum promueve de manera sinérgica la disrupción de las uniones adherentes intercelulares, la redistribución subcelular de β-catenina y un aumento en la expresión tanto de genes asociados a la oncogénesis como de biomarcadores de transición epitelio-mesénquima en queratinocitos orales”. Metodológicamente, este estudio combina un novedoso modelo de cocultivo bacteriano de Pg y Fn con la posterior infección de queratinocitos orales OKF6/TERT2. El cocultivo permite maximizar las interacciones simbióticas, el intercambio de metabolitos y factores de virulencia en un entorno controlado de anaerobiosis. Los ensayos incluyen la evaluación de la localización subcelular de β-Catenina y E-Cadherina mediante inmunofluorescencia, cuantificación de su niveles proteicos por Western blot y la determinación de la expresión génica de oncogenes y biomarcadores EMT, como Ciclina-D1, c-Myc, COX-2, Snail, Vimentina y Zeb1, a través de qRT-PCR. Los resultados indican que la infección con el cocultivo induce un incremento sinérgico en la translocación de β-Catenina y en la expresión de marcadores de EMT como Zeb1 y Vimentina. También, se observa una desestabilización de las uniones adherentes intercelulares mediada por la pérdida de E-Cadherina. Finalmente, se observó un aumento sinérgico en la cantidad de células con Vimentina polarizada, en un fenotipo molecular mesenquimal en comparación con el control sin infectar, las monoinfecciones de Pg o Fn e incluso la coinfección in situ. Este proyecto subraya la importancia del modelo de cocultivo como una herramienta innovadora para estudiar la complejidad de las interacciones bacterianas en el microbioma oral disbiótico. Los hallazgos sostienen positivamente la hipótesis en relación con que las interacciones sinérgicas entre patobiontes orales asociados a la disbiosis, son fundamentales en la progresión inicial de la transformación celular tipo EMT que subyace en el carcinoma oral de células escamosas (OSCC). Esto nos permite identificar nuevos mecanismos que contribuyan al desarrollo de futuras estrategias de diagnóstico temprano del OSCC.

Periodontitis is a chronic inflammatory disease of polymicrobial origin and high global prevalence, representing a paradigmatic model of how microbial dysbiosis can influence the development of systemic pathologies such as cancer. In this context, the theory of Polymicrobial Synergy and Dysbiosis emphasizes the role of keystone pathogens like Porphyromonas gingivalis (Pg) and pathobionts such as Fusobacterium nucleatum (Fn), which can interact to enhance their virulence. This study explores the synergistic impact of these microorganisms and their relationship with molecular processes associated with early malignant transformation, such as epithelial–mesenchymal transition (EMT), in which the proto-oncogenic transcriptional cofactor β-Catenin plays a key role. Based on this, the following hypothesis was proposed: “Infection with the Porphyromonas gingivalis and Fusobacterium nucleatum co-culture synergistically promotes the disruption of intercellular adherents junctions, the subcellular redistribution of β-catenin, and an increase in the expression of both oncogenesis-associated genes and epithelial-mesenchymal transition biomarkers in oral keratinocytes”. Methodologically, this study combines a novel bacterial co-culture model of Pg and Fn with subsequent infection of OKF6/TERT2 oral keratinocytes. The co-culture setup maximizes symbiotic interactions, metabolite exchange, and virulence factor production under controlled anaerobic conditions. The experimental design included the evaluation of β-Catenin and E-Cadherin subcellular localization by immunofluorescence, quantification of their protein levels by Western blot, and analysis of oncogene and EMT biomarker gene expression -including Cyclin-D1, c-Myc, COX-2, Snail, Vimentin, and Zeb1- using qRT-PCR. The results show that infection with the co-culture induces a synergistic increase in β-Catenin translocation and in the expression of EMT markers such as Zeb1 and Vimentin. A destabilization of intercellular adherent junctions was also observed, mediated by the loss of E-Cadherin. Finally, a synergistic rise in the number of cells displaying polarized Vimentin was detected, indicating a mesenchymal-like molecular phenotype compared with uninfected controls, Pg or Fn mono-infections, and even in-situ co-infections. This work highlights the relevance of the co-culture model as an innovative tool to study the complexity of bacterial interactions within dysbiotic oral microbiota. The findings support the hypothesis that synergistic interactions between oral pathobionts associated with dysbiosis are critical in the early stages of EMT-type cellular transformation underlying oral squamous cell carcinoma (OSCC), providing insight into mechanisms that may contribute to the development of future early diagnostic strategies for OSCC.