Efecto de las vesículas de membrana externa de Porphyromonas gingivalis sobre la función y metabolismo de células trofoblásticas

Lara, Brenda Ayelén

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Título:	Efecto de las vesículas de membrana externa de Porphyromonas gingivalis sobre la función y metabolismo de células trofoblásticas
Título alternativo:	Effect of outer membrane vesicles from Porphyromonas gingivalis on trophoblast function and metabolism
Autor:	Lara, Brenda Ayelén
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Lugar de trabajo:	Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN)
Fecha de defensa:	2025-07-30
Fecha en portada:	Julio 2025
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Química Biológica
Departamento Docente:	Departamento de Química Biológica
Director:	Pérez Leirós, Claudia
Director Asistente:	Hauk, Vanesa Cintia
Consejero:	Schattner, Mirta Ana
Jurado:	Pasquinelli, Virginia; Barrionuevo, Paula; Wolfson, Manuel Luis
Idioma:	Español
Palabras clave:	OMV DE PORPHYROMONAS GINGIVALIS; METABOLISMO DE CELULAS TROFOBLASTICAS; AUTOFAGIA; COMUNICACION CELULAR EN LA INTERFASE MATERNO-FETAL; CELULAS ENDOTELIALES; NEUTROFILOS; MONOCITOS; CELULAS DENDRITICAS; GINGIVOPERIODONTITIS DEL EMBARAZOOMV FROM PORPHYROMONAS GINGIVALIS; TROPHOBLAST CELL METABOLISM; AUTOPHAGY; CELL COMMUNICATION AT THE MATERNAL-FETAL INTERFACE; ENDOTHELIAL CELLS; NEUTROPHILS; MONOCYTES; DENDRITIC CELLS; GINGIVOPERIODONTITIS OF PREGNANCY
Formato:	PDF
Handle:	https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7778_Lara
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7778_Lara.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7778_Lara
Ubicación:	QUI 007778
Derechos de Acceso:	Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Lara, Brenda Ayelén. (2025). Efecto de las vesículas de membrana externa de Porphyromonas gingivalis sobre la función y metabolismo de células trofoblásticas. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7778_Lara

Resumen:

Durante la placentación, la invasión del estroma decidual y las arterias espiraladas por células trofoblásticas (Tb) es un paso crucial para permitir el flujo de oxígeno y nutrientes a través de la placenta. En este proceso, las células Tb se diferencian y adquieren un perfil con capacidad de migrar e invadir la decidua e interactuar con células endoteliales y células inmunes maternas, participando del remodelado vascular y del mantenimiento de la homeostasis en la interfase materno-fetal. Las poblaciones leucocitarias maternas son reclutadas desde el inicio de la gestación, y su perfil funcional es regulado en gran medida por factores solubles y de contacto de las células Tb. Todas estas funciones representan una alta demanda energética para las células Tb, por lo que perturbaciones en su metabolismo pueden impactar negativamente en el desarrollo placentario. Las complicaciones gestacionales asociadas con defectos de la placentación y remodelación vascular, como la preeclampsia (PE) y la restricción del crecimiento fetal (RCF), se cuentan entre las condiciones que contribuyen en mayor medida a la morbimortalidad materna y neonatal. La gingivoperiodontitis es una enfermedad inflamatoria oral frecuente en mujeres gestantes. Las mujeres que cursan su embarazo con infección oral crónica activa, tienen riesgo dos a cuatro veces mayor de desarrollar complicaciones asociadas a hipertensión del embarazo y bajo peso del recién nacido. Porphyromonas gingivalis (Pg), uno de los principales patógenos orales que causa periodontitis, se detectó en fluido amniótico, placenta y placa subgingival en gestaciones con dichas complicaciones. Pg produce y libera vesículas de membrana externa (OMV del inglés outer membrane vesicles) en las que exporta factores de virulencia y moléculas bioactivas que le permiten modular la respuesta inmune del huésped favoreciendo la patogenicidad y sobrevida bacteriana. Las hipótesis sobre efectos deletéreos de factores derivados de la gingivoperiodontitis sobre la placenta ponen el foco sobre la inflamación gingival como fuente distante de inflamación sistémica en la madre que afecta la placentación desde etapas tempranas; y/o proponen que la placenta podría ser el órgano blanco de patógenos periodontales. Estos accederían en forma directa o indirecta a través de productos bacterianos tales como OMV liberadas al medio o citoquinas, detectables en muestras de fluido gingival crevicular (FGC) o en la circulación. Sobre esta base, el objetivo de la presente tesis es investigar los mecanismos moleculares y celulares por los cuales las OMV liberadas por Porphyromonas gingivalis modulan y reprograman metabólicamente a las células trofoblásticas en etapas tempranas de la gestación condicionando su función y su interacción con células endoteliales, neutrófilos, monocitos y células dendríticas. Proponemos que estos mecanismos tienen un correlato in vivo por el cual las OMV de Pg afectan la placentación, a través de sus efectos sobre células inmunes y placentarias en modelos murinos y en mujeres gestantes. Para abordar este objetivo general planteamos tres diseños: por un lado, utilizamos diseños in vitro de co-cultivo y comunicación celular con líneas celulares trofoblásticas y endoteliales humanas; también de éstas con neutrófilos, monocitos y células dendríticas obtenidos a partir de dadores sanos. Por otro lado, usamos un modelo murino de gestación para profundizar en los efectos in vivo de las OMV de Pg en la placentación. Por último, exploramos el efecto de muestras de fluido crevicular de mujeres gestantes obtenidas en la etapa final de la placentación, según la presencia o no de Pg. En primer lugar, demostramos que las OMV de Pg son internalizadas por las células Tb sin afectar su viabilidad celular. Asimismo, las OMV causan una reprogramación metabólica de las células Tb evidenciado por una disminución en la incorporación de glucosa, una disminución en el uso de las vías glucolíticas y liberación de lactato, incluida la vía de las pentosas fosfato y la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) totales. Por otro lado, las OMV promueven en las células Tb una actividad mitocondrial sostenida, donde la respiración basal y la capacidad de respiración máxima mitocondrial se vieron aumentadas, así como la producción de ROS mitocondriales. Por otro lado, también demostramos que las OMV disminuyen el flujo de la autofagia en las células Tb, proceso íntimamente relacionado con el metabolismo celular y su regulación. Los cambios metabólicos repercutieron en las funciones celulares propias de las células Tb: las OMV disminuyeron su capacidad de migración e invasión. Los efectos de las OMV también se evidenciaron in vivo en un modelo murino de gestación, con impacto sobre el metabolismo y funciones de la placenta, como también con disminución en el peso fetal y placentario. En la segunda parte de este trabajo, evaluamos la interacción de las células Tb con células endoteliales e inmunes y el mantenimiento de la homeostasis en la interfase materno-fetal durante el remodelado vascular. En primer lugar, observamos que las OMV de Pg alteran la expresión de mediadores implicados en la angiogénesis. Junto con este resultado encontramos que los medios condicionados de las células Tb tratadas con OMV (MC OMV) disminuyeron la capacidad migratoria de las células endoteliales, aumentaron la producción de ROS y la activación endotelial medida como adhesión de monocitos. Por otro lado, vimos que el MC OMV indujo atracción de neutrófilos, activándolos con mayor producción de ROS. De igual manera, el MC OMV aumentó la atracción de monocitos. Por último, observamos que el MC OMV pierde la capacidad de inducir la diferenciación de monocitos de sangre periférica hacia células dendríticas tolerogénicas, como sí lo hace el medio condicionado de células Tb sin tratar (MC). Finalmente, en la tercera parte del trabajo evaluamos el efecto del fluido gingival crevicular de pacientes gestantes de 16-20 semanas sobre funciones de las células Tb, teniendo en cuenta la presencia o no de Pg en el mismo. Encontramos que los fluidos positivos para Pg reducen la migración de las células Tb en mayor medida que los negativos para Pg. Los FGC positivos para Pg tendieron a un mayor aumento de ROS que los negativos para Pg. Más aún, el pretratamiento de células Tb con OMV redujo la producción de ROS inducida por el fluido gingival crevicular. Concluimos que las OMV de Pg alteran el metabolismo de las células Tb afectando tanto su función como su capacidad para interactuar con células endoteliales e inmunes en un modelo de interfase materno-fetal humana. Estos efectos son consistentes con las alteraciones placentarias inducidas in vivo por OMV de Pg en un modelo murino y con los efectos ex vivo del fluido gingival crevicular de pacientes gestantes sobre células trofoblásticas. Estos resultados sostienen la relevancia de las OMV de Pg en la alteración de la función y metabolismo de células trofoblásticas durante la placentación, y aportan al conocimiento de mecanismos etiopatogénicos que subyacen a la asociación de enfermedad gingivoperiodontal y complicaciones de la gestación.

Abstract:

During placentation, the invasion of the decidual stroma and spiral arteries by trophoblast cells (Tb) is a crucial step to ensure the proper flow of oxygen and nutrients through the placenta. In this process, Tb cells differentiate and acquire a phenotype that enables them to migrate and invade the decidua, interact with endothelial and maternal immune cells, and contribute to the remodeling of maternal vasculature while maintaining tissue and immune homeostasis at the maternal-fetal interface. Leukocyte populations are recruited from the onset of gestation, and their functional profile is largely regulated by soluble and contact-dependent factors produced by Tb cells. These functions entail a high energetic demand for Tb cells; thus, disturbances in their metabolism may adversely affect placental development. Pregnancy complications associated with defects in placentation and vascular remodeling, such as preeclampsia (PE) and fetal growth restriction (FGR), are among the leading contributors to maternal and neonatal morbidity and mortality. Gingivoperiodontitis is a common inflammatory oral disease during pregnancy. Women with active chronic oral infections during gestation have a two- to fourfold increased risk of developing hypertensive disorders of pregnancy and low birthweight. Porphyromonas gingivalis (Pg), a major oral pathogen causing periodontitis, has been detected in amniotic fluid, placental tissue, and subgingival plaque in complicated pregnancies. Pg produces and releases outer membrane vesicles (OMV), which carry virulence factors and bioactive molecules that modulate the host immune response, enhancing bacterial pathogenicity and survival. Hypotheses regarding the detrimental effects of periodontitis-derived factors on the placenta propose that gingival inflammation may act as a distant source of systemic maternal inflammation affecting early placentation; and/or that the placenta may be a target organ for periodontal pathogens reaching it directly or indirectly through bacterial products such as OMV or cytokines released into the local microenvironment, detectable in gingival crevicular fluid (GCF) or systemic circulation. Based on this, the aim of the present thesis is to investigate the molecular and cellular mechanisms through which OMV released by Porphyromonas gingivalis metabolically reprogram trophoblast cells at early stages of gestation, affecting their function and their interactions with endothelial cells, neutrophils, monocytes, and dendritic cells. We propose that these mechanisms have an in vivo correlate, whereby Pg OMV contribute to the proinflammatory effects of components present in the gingival crevicular fluid. To address this objective, we employed three complementary approaches: first, in vitro co-culture and cell communication models using human trophoblast and endothelial cell lines, as well as primary neutrophils, monocytes, and dendritic cells from healthy donors. Second, we used a murine pregnancy model to assess the in vivo effects of Pg OMV on placentation. Lastly, we explored the impact of Pg among components present in gingival crevicular fluid samples from pregnant women during the final phase of placental development. We first demonstrated that Pg OMV were internalized by Tb cells without affecting cell viability. Upon internalization, OMV induced metabolic reprogramming in Tb cells, characterized by decreased glucose uptake, reduced glycolytic flux and lactate release, including suppression of the pentose phosphate pathway and total reactive oxygen species (ROS) production. Conversely, OMV promoted sustained mitochondrial activity in Tb cells, with increased basal and maximal mitochondrial respiration, and elevated mitochondrial ROS production. Additionally, OMV reduced autophagic flux in Tb cells, a process tightly linked to cellular metabolism and its regulation. These metabolic alterations impaired cellular functions, as OMV reduced the migratory and invasive capacity of Tb cells. These effects were confirmed in a murine early gestation model, where reduced glucose uptake and lactate release were observed in placental explants. Moreover, we found decreased fetal and placental weight at gestational day 14.5 following OMV treatment at day 6.5, before the completion of placental development. In the second part of this work, we investigated the interactions between Tb cells and endothelial and immune cells to evaluate tissue homeostasis at the maternal-fetal interface during vascular remodeling. Pg OMV altered the expression of molecular mediators involved in angiogenesis. In line with this, conditioned media from OMV-treated Tb cells (OMV-CM) reduced endothelial cell migration, increased ROS production, and enhanced endothelial activation. OMV-CM also induced neutrophil recruitment and activation with increased ROS production. Similarly, OMV-CM attracted monocytes. In the final part of this section, we showed that OMV-CM lost the capacity to induce the differentiation of peripheral blood mononuclear cells into tolerogenic dendritic cells, as seen with conditioned media from untreated Tb cells. Finally, in the last part of the thesis, we assessed the effect of the gingival crevicular fluid (GCF) from pregnant women at 16–20 weeks of gestation on Tb cell function. Pg-positive GCF samples reduced Tb cell migratory capacity compared to Pg-negative samples. On the other hand, GCF samples positive for Pg showed a tendency to increase ROS production compared to Pg-negative samples. Moreover, pretreatment of Tb cells with OMV prevented the effect of GCF-derived factors, as evidenced by a reduction in ROS production. In conclusion, Pg OMV alter Tb cell metabolism, impairing their function and interactions with endothelial and immune cells at the maternal-fetal interface. These effects are consistent with placental alterations induced in vivo by Pg OMV as demonstrated using a murine model and with the effects observed ex vivo of the GCF from pregnant patients. By providing supportive evidence that Porphyromonas gingivalis OMV alter placental cell metabolism and function, we aim to contribute original insights into the pathophysiological mechanisms of pregnancy complications associated with periodontal disease.

Citación:

---------- APA ----------

Lara, Brenda Ayelén. (2025). Efecto de las vesículas de membrana externa de Porphyromonas gingivalis sobre la función y metabolismo de células trofoblásticas. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7778_Lara

---------- CHICAGO ----------

Lara, Brenda Ayelén. "Efecto de las vesículas de membrana externa de Porphyromonas gingivalis sobre la función y metabolismo de células trofoblásticas". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2025.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7778_Lara

Estadísticas:

Descargas totales desde :

Navegar

Colección

Tesis Doctoral