La bacteria P. gingivalis, un constituyente prominente del biofilm subgingival maduro y un colonizador exitoso de la mucosa oral, es reconocida como una de las bacterias periodontopatógenas más prevalentes. Es abundante la evidencia que sugiere que P. gingivalis produce un gran número de factores de virulencia. Entre estos están, las proteasas extracelulares (proteinasas de cisteína) que pueden modular la respuesta inmune, la adherencia y la degradación de las proteínas del huésped (mediadores de la respuesta inmune) y sus receptores de superficie; un lipopolisacárido (LPS) único que interfiere con la respuesta inmune inflamatoria (innata y adaptativa); adhesinas (fimbrias y hemoaglutininas) e invasinas. Todos estos factores juegan un rol importantísimo en la invasión de los tejidos del huésped.
Las polifacéticas propiedades estructurales de este microorganismo tienen el potencial de dañar varios tipos de células: macrófagos, neutrófilos, fibroblastos, células dendríticas, células endoteliales y células epiteliales orales y no orales.
Estudios recientes han investigado la composición de las especies subgingivales en las células epiteliales sulculares. Los resultados mostraron que no hay diferencias significativas en el porcentajes y los niveles de ninguna especie en particular (P. gingivalis, por ejemplo) entre las muestras de individuos sanos y con enfermedad periodontal.
Ampliando el panorama: la dinámica entre un microorganismo adaptado a su huésped, P. gingivalis, y las células epiteliales gingivales (CEG)
La microbiota de la mucosa oral está compuesta por numerosas especies bacterianas que existen normalmente en armonía comensal con el huésped. En el compartimiento gingival, las células epiteliales son las primeras con las que se encuentran las bacterias colonizadoras como P. gingivalis. Estudios de la interacción del epitelio oral con los componentes de la flora existente han revelado que las CEGs constituyen una interface celular para la microbiota colonizadora en el surco gingival y pueden detectar y responder a la presencia bacteriana, dando como resultado la secreción de efectores del sistema inmune innato como citocinas inflamatorias y péptidos antimicrobianos.
Se ha evidenciado que la adherencia de P. gingivalis a las CEGs y el evento desencadenante para la subsecuente invasión (intracelular) es mediado primariamente por la unión de fimbrias al receptor de la integrina b1 y por una subsecuente fosforilación/activación de la proteínas de la vía de la integrina (FAK, quinasa focal de adhesión), lo que genera una remodelación del citoesqueleto de actina.
P. gingivalis puede replicarse intracelularmente en altos niveles y mantenerse viable por extensos períodos de tiempo. Interesantemente, a pesar de la gran cantidad de bacterias intracelulares, las CEGs infectadas no experimentan muerte apoptótica o necrótica. La infección por P. gingivalis induce la adquisición de un fenotipo anti-apoptótico por parte de las CEGs (adquiriendo resistencia a muerte celular causada por potentes agentes pro-apoptóticos).
Fig. 1. (a) Translocación del P. gingivalis a través de fibras de actina a las 24h post-infección visualizada por microscopía de inmunofluorescencia. El citoesqueleto de actina está tincionado de rojo y P. gingivalis de color verde. Se utilizó una coloración azul para el núcleo con el objetivo de determinar la localización de P. gingivalis en el citoplasma. La flecha indica las proyecciones de actina y las translocación bateriana entre las células del huésped. La barra representa 10 µm.
(b) La propagación de P. gingivalis es visualizada mediante microscopía de inmunofluorescencia. Luego de 24h de coincubación de células infectadas (azul) con células inicialmente no infectadas (verde); se observa la transmisión de P. gingivalis a nuevas células no infectadas, mostrando P. gingivalis (rojo) en su citosol. Las flechas indican nuevas células infectadas. La barra representa 10 µm.
P. gingivalis representa las cualidades de un microorganismo patógeno exitoso: es autolimitante y balanceado, por sus evolucionados sofisticados mecanismos que le permiten invadir, replicarse y colonizar los tejidos del huésped exitosamente.
Un panorama más reciente: la genialidad de P. gingivalis en las células epiteliales
Los avances en la última década en el entendimiento de la biología celular durante las infecciones bacterianas sugieren que la caracterización de las interacciones bidireccionales entre el invasor bacteriano y el huésped podría ayudar a determinar el balance entre salud y enfermedad.
Estos hallazgos implican que esta persistencia prolongada puede requerir la inhibición de la muerte celular (supervivencia celular prolongada) y la inducción de el ciclo celular (proliferación celular incrementada) simultáneamente para equilibrar las biología y entorno del huésped. Es tentador sugerir que el hecho de inducir resistencia a la apoptosis podría representar un plan coordinado utilizado por P. gingivalis para adquirir tiempo adecuado para adaptarse y expresar las moléculas efectoras necesarias para colonizar y propagarse en los tejidos del huésped sin provocar una respuesta inmune completa.
El ATP liberado por las células infectadas o células bajo algún tipo de estrés en los lugares de inflamación es una señal genérica de peligro que puede alertar el sistema inmune innato para hacerse presente en el lugar de la infección. Estas señales pueden ser moduladas por bacterias oportunistas intracelulares par promover su persistencia en las células del huésped. P gingivalis libera una enzima (NDK) que disminuye los niveles de ATP, esta enzima es secretada durante la infección y puede modificar la biología celular del huésped suprimiendo la muerte celular y permitiendo al organismo sobrevivir y proliferar por periodos prolongados en el epitelio gingival y posiblemente diseminarse en la cara del sistema inmune. Además, estudios con microscopía de barrido de fluorescencia tridimensional han mostrado que CEGs infectadas por 24h con gran cantidad de P. gingivalis intracelular experimentan mitosis exitosamente.
Fig. 2. Microscopía de fluorescencia de barrido tridimensional mostrando CEGs (actina, rojo; núcleo, azul) con gran cantidad de P. gingivalis intracelular (verde) experimentando mitosis. Las flechas indican la célula infectada produciendo dos células hijas. La barra representa 10 µm.
Relevancia de P. gingivalis en el cuadro infeccioso
Una creciente cantidad de información indica que P. gingivalis ejerce un alto nivel de control sobre la expresión diferencial de varias moléculas importantes para adaptarse exitosamente y persistir en el epitelio del huésped. Al mismo tiempo, el microorganismo desencadena una serie de respuestas celulares epiteliales a través de redes de señales altamente estructuradas.
La anatomía local, fisiología y ecología del huésped juegan un rol biológico importante, esencial para la hemostasis de los tejidos epimucosales, propiamente epitelio de unión. Este es el componente epitelial del surco gingival y sirve como el lugar más importante de interface para la colonización de P. gingivalis en la cavidad oral.
La habilidad de P. gingivalis para prolongar la supervivencia celular y aumentar la proliferación de las células infectadas permitiría al microorganismo establecerse en el epitelio gingival y contribuir a la enfermedad cuando otros factores microbianos y del huésped están conduciendo el proceso de destrucción tisular.
Basados en la información anteriormente presentada, podemos lógicamente hipotetizar que P. gingialis muestra las características de una bacteria que ha coexistido con su huésped durante su proceso de evolución y que hay un balance entre el organismo y la mucosa oral modelada por esta antigua asociación. Por otra parte, el hecho de que P. gingivalis posea una fascinante variedad de factores de virulencia potenciales apoya la idea cada vez más popular de que las bacterias comensales pueden volverse parasitarias, anfibióticas o simbióticas dependiendo del contexto (microentorno local y factores sistémicos del huésped)
Referencia
Özlem Yilmaz. The chronicles of Porphyromonas gingivalis: the microbium, the human oral epithelium and their interplay. Microbiology 154 (2008), 2897-2903.
Las polifacéticas propiedades estructurales de este microorganismo tienen el potencial de dañar varios tipos de células: macrófagos, neutrófilos, fibroblastos, células dendríticas, células endoteliales y células epiteliales orales y no orales.
Estudios recientes han investigado la composición de las especies subgingivales en las células epiteliales sulculares. Los resultados mostraron que no hay diferencias significativas en el porcentajes y los niveles de ninguna especie en particular (P. gingivalis, por ejemplo) entre las muestras de individuos sanos y con enfermedad periodontal.
Ampliando el panorama: la dinámica entre un microorganismo adaptado a su huésped, P. gingivalis, y las células epiteliales gingivales (CEG)
La microbiota de la mucosa oral está compuesta por numerosas especies bacterianas que existen normalmente en armonía comensal con el huésped. En el compartimiento gingival, las células epiteliales son las primeras con las que se encuentran las bacterias colonizadoras como P. gingivalis. Estudios de la interacción del epitelio oral con los componentes de la flora existente han revelado que las CEGs constituyen una interface celular para la microbiota colonizadora en el surco gingival y pueden detectar y responder a la presencia bacteriana, dando como resultado la secreción de efectores del sistema inmune innato como citocinas inflamatorias y péptidos antimicrobianos.
Se ha evidenciado que la adherencia de P. gingivalis a las CEGs y el evento desencadenante para la subsecuente invasión (intracelular) es mediado primariamente por la unión de fimbrias al receptor de la integrina b1 y por una subsecuente fosforilación/activación de la proteínas de la vía de la integrina (FAK, quinasa focal de adhesión), lo que genera una remodelación del citoesqueleto de actina.
P. gingivalis puede replicarse intracelularmente en altos niveles y mantenerse viable por extensos períodos de tiempo. Interesantemente, a pesar de la gran cantidad de bacterias intracelulares, las CEGs infectadas no experimentan muerte apoptótica o necrótica. La infección por P. gingivalis induce la adquisición de un fenotipo anti-apoptótico por parte de las CEGs (adquiriendo resistencia a muerte celular causada por potentes agentes pro-apoptóticos).
Fig. 1. (a) Translocación del P. gingivalis a través de fibras de actina a las 24h post-infección visualizada por microscopía de inmunofluorescencia. El citoesqueleto de actina está tincionado de rojo y P. gingivalis de color verde. Se utilizó una coloración azul para el núcleo con el objetivo de determinar la localización de P. gingivalis en el citoplasma. La flecha indica las proyecciones de actina y las translocación bateriana entre las células del huésped. La barra representa 10 µm.
(b) La propagación de P. gingivalis es visualizada mediante microscopía de inmunofluorescencia. Luego de 24h de coincubación de células infectadas (azul) con células inicialmente no infectadas (verde); se observa la transmisión de P. gingivalis a nuevas células no infectadas, mostrando P. gingivalis (rojo) en su citosol. Las flechas indican nuevas células infectadas. La barra representa 10 µm.
P. gingivalis representa las cualidades de un microorganismo patógeno exitoso: es autolimitante y balanceado, por sus evolucionados sofisticados mecanismos que le permiten invadir, replicarse y colonizar los tejidos del huésped exitosamente.
Un panorama más reciente: la genialidad de P. gingivalis en las células epiteliales
Los avances en la última década en el entendimiento de la biología celular durante las infecciones bacterianas sugieren que la caracterización de las interacciones bidireccionales entre el invasor bacteriano y el huésped podría ayudar a determinar el balance entre salud y enfermedad.
Estos hallazgos implican que esta persistencia prolongada puede requerir la inhibición de la muerte celular (supervivencia celular prolongada) y la inducción de el ciclo celular (proliferación celular incrementada) simultáneamente para equilibrar las biología y entorno del huésped. Es tentador sugerir que el hecho de inducir resistencia a la apoptosis podría representar un plan coordinado utilizado por P. gingivalis para adquirir tiempo adecuado para adaptarse y expresar las moléculas efectoras necesarias para colonizar y propagarse en los tejidos del huésped sin provocar una respuesta inmune completa.
El ATP liberado por las células infectadas o células bajo algún tipo de estrés en los lugares de inflamación es una señal genérica de peligro que puede alertar el sistema inmune innato para hacerse presente en el lugar de la infección. Estas señales pueden ser moduladas por bacterias oportunistas intracelulares par promover su persistencia en las células del huésped. P gingivalis libera una enzima (NDK) que disminuye los niveles de ATP, esta enzima es secretada durante la infección y puede modificar la biología celular del huésped suprimiendo la muerte celular y permitiendo al organismo sobrevivir y proliferar por periodos prolongados en el epitelio gingival y posiblemente diseminarse en la cara del sistema inmune. Además, estudios con microscopía de barrido de fluorescencia tridimensional han mostrado que CEGs infectadas por 24h con gran cantidad de P. gingivalis intracelular experimentan mitosis exitosamente.
Fig. 2. Microscopía de fluorescencia de barrido tridimensional mostrando CEGs (actina, rojo; núcleo, azul) con gran cantidad de P. gingivalis intracelular (verde) experimentando mitosis. Las flechas indican la célula infectada produciendo dos células hijas. La barra representa 10 µm.
Relevancia de P. gingivalis en el cuadro infeccioso
Una creciente cantidad de información indica que P. gingivalis ejerce un alto nivel de control sobre la expresión diferencial de varias moléculas importantes para adaptarse exitosamente y persistir en el epitelio del huésped. Al mismo tiempo, el microorganismo desencadena una serie de respuestas celulares epiteliales a través de redes de señales altamente estructuradas.
La anatomía local, fisiología y ecología del huésped juegan un rol biológico importante, esencial para la hemostasis de los tejidos epimucosales, propiamente epitelio de unión. Este es el componente epitelial del surco gingival y sirve como el lugar más importante de interface para la colonización de P. gingivalis en la cavidad oral.
La habilidad de P. gingivalis para prolongar la supervivencia celular y aumentar la proliferación de las células infectadas permitiría al microorganismo establecerse en el epitelio gingival y contribuir a la enfermedad cuando otros factores microbianos y del huésped están conduciendo el proceso de destrucción tisular.
Basados en la información anteriormente presentada, podemos lógicamente hipotetizar que P. gingialis muestra las características de una bacteria que ha coexistido con su huésped durante su proceso de evolución y que hay un balance entre el organismo y la mucosa oral modelada por esta antigua asociación. Por otra parte, el hecho de que P. gingivalis posea una fascinante variedad de factores de virulencia potenciales apoya la idea cada vez más popular de que las bacterias comensales pueden volverse parasitarias, anfibióticas o simbióticas dependiendo del contexto (microentorno local y factores sistémicos del huésped)
Referencia
Özlem Yilmaz. The chronicles of Porphyromonas gingivalis: the microbium, the human oral epithelium and their interplay. Microbiology 154 (2008), 2897-2903.
