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viernes, 15 de mayo de 2009

Porphyromonas gingivalis & el VIH en el medio oral

El modo predominante de transmisión del VIH es por contacto sexual a través de laceraciones en mucosas o epitelios. La transmisión por vía oral, sin embargo, es un evento poco frecuente; comparado con la transmisión rectal o vaginal. También se ha reportado que la saliva contiene menos partículas infecciosas de VIH que otros fluidos corporales, como la sangre, semen o las secreciones vaginal y cervical.

Se sugiere que varios componentes endógenos orales contribuyen a inactivar el VIH, ya sea en combinación o individualmente. Entre ellos, los inhibidores de proteasas de los leucocitos secretores han sido estudiado extensamente. Recientemente se ha propuesto otro mecanismo, el cual involucra la hipotonicidad de la saliva (aproximadamente el 14% de la sangre y otras secreciones mucosas). Se sugiere que las células infectadas por VIH son desbaratadas debido a la diferencia de tonicidad del medio intracelular con el medio externo y así las partículas de VIH son liberadas al medio salival, donde son mayormente neutralizadas por un anticuerpo específico o por otras macromoléculas inhibitorias en la saliva. También, se ha reportado en estudios recientes que Porphyromonas gingivalis sintetiza proteasas de cisteína (gingipains), de las cuales la gingipain-1 (molécula HGP144) inhibe la infección por VIH-1, debido a que no permite la interacción entre la glicoproteína 120 (gp120) y los receptores celulares (brindando un efecto protector en el medio oral).


Fig. 1. Las partículas de VIH necesitan un receptor para la glicoproteína 120, que expresan en la parte externa, para poder ingresar exitosamente a las células blanco; además, necesitan la expresión de un co-receptor (CCR5 ó CXCR4), el cual define su subtipo (R5 ó X4).


Por otro lado, la frecuencia de la transmisión de VIH por vía oral puede verse aumentada por un evento que está relacionado íntimamente con P. gingivalis. La infección e inflamación de la mucosa oral incrementa la tasa de replicación del VIH.

El VIH tipo R5 (con tropismo para el co-receptor CCR5) requiere que las células blanco presenten un receptor específico para la glicoproteína 120, como el CD4 y el co-receptor de quimocina CCR5. Los queratinocitos orales expresan predominantemente el co-receptor CXCR4 y niveles casi indetectables del co-receptor CCR5, además no expresan el mayor receptor del VIH, el CD4. Existe también VIH tipo X4 (con tropismo para el co-receptor CXCR4), pero no están involucrados en las infecciones primarias por VIH, como lo están los VIH tipo R5. Dado que los queratinocitos orales son capaces de integrar el ADN de el VIH-1, se ha propuesto receptores alternativos; incluyendo diferentes moléculas: galactosil-ceramida (GalCer), proteoglicanos heparan sulfato, sindecanos y manosa; en conjunto con los receptores CXCR4 o CCR5.


Fig. 2. (a) Fotografía de un cultivo de queratinocitos visualizado mediante inmunofluorescencia. Se utilizó un marcador azul (DAPI) para visualizar los núcleos y un marcador rojo para poder visualizar la expresión de los co-receptores CCR5. Se puede observar que prácticamente no expresan el co-receptor CCR5. La barra representa 20 µm.


(b) Fotografía de un cultivo de queratinocitos luego de haber sido co-cultivados por tres horas con Porphyromonas gingivalis. Se utilizó un marcador azul (DAPI) para visualizar los núcleos y un marcador rojo para poder visualizar la expresión de los co-receptores CCR5. La presencia de P. gingivalis aumenta la expresión del co-receptor CCR5 por los queratinocitos. La barra representa 20 µm.


P. gingivalis aumenta la expresión de el coreceptor CCR5 en los queratinocitos orales; en respuesta a sus gingipains (activando PARS, receptores activados por proteasas) o mediante su LPS a través de los receptores TLR2 y TLR4 (TLR, toll-like receptor). Se sugiere las células con estos receptores sobre-expresados pueden almacenar partículas infecciosas de VIH que luego transferidas a células permisivas (susceptibles de una infección por VIH).

En conclusión, P. gingivalis aumenta la transferencia partículas de VIH a células susceptibles de infección y por otro lado interfiere en la interacción de la gp120 con los receptores celulares, dificultando el ingreso de las partículas virales al medio intracelular.

Referencias

Giacaman RA, Asrani AC, Gebhard KH, Dietrich EA, Vacharaksa A, Ross KF, Herzberg MC. Porphyromonas gingivalis induces CCR5-dependent transfer of infectious HIV-1 from oral keratinocytes to permissive cells. Retrovirology. 2008 Mar 27;5:29.


Xie H, Belogortseva NI, Wu J, Lai WH, Chen CH. Inhibition of human immunodeficiency virus type 1 entry by a binding domain of Porphyromonas gingivalis gingipain. Antimicrob Agents Chemother. 2006 Sep;50(9):3070-4.


Giacaman RA, Nobbs AH, Ross KF, Herzberg MC. Porphyromonas gingivalis selectively up-regulates the HIV-1 coreceptor CCR5 in oral keratinocytes. J Immunol. 2007 Aug 15;179(4):2542-50.


Flexner C. HIV drug development: the next 25 years. Nat Rev Drug Discov. 2007 Dec;6(12):959-66. Review.

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domingo, 12 de abril de 2009

Porphyromonas gingivalis y su interacción con el epitelio oral humano

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.

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viernes, 10 de abril de 2009

Distribución de la claritromicina administrada por vía sistémica en la gingiva

Las formas agresivas y recurrentes de periodontitis están asociadas con infecciones por A. actinomycetemcomitans y Porphyromonas gingivalis. Debido a que estas bacterias invaden el tejido, son difíciles de eliminar solamente con raspaje y alisado radicular. El uso conjunto de antibióticos por vía sistémica, raspaje y alisado radicular mejora los resultados clínicos y microbiológicos del tratamiento. Aunque no es ampliamente prescrita para la periodontitis, la claritromicina es potencialmente útil ya que es absorbida por las células del huésped y tiene una actividad antimicrobiana favorable.

La terapia periodontal se centra en el debridamiento de la placa bacteriana y la remoción de los productos bacterianos de las superficies radiculares. A pesar que este enfoque usualmente detiene la pérdida de adherencia, la destrucción periodontal continua en algunos individuos. Esto se relaciona frecuentemente con una infección persistente por parte de bacterias subgingivales invasivas. Los patógenos periodontales Aggregatibacter actinomycetemcomitans y Porphyromonas gingivalis pueden resistir la debridación y evadir la respuesta inmune invadiendo las células epiteliales del tejido gingival. Un enfoque lógico para eliminar a estos patógenos es atacarlos mediante antibióticos.

A diferencia de muchos antibióticos, la claritromicina fácilmente penetra las células para ganar acceso a los patógenos que se encuentran intracelularmente. La azitromicina, un fármaco relacionado, puede mejorar los resultados de la terapia periodontal no quirúrgica en paciente con periodontitis crónica. La claritromicina y la azitromicina son macrólidos que inhiben la síntesis proteica uniéndose a la subunidad 50S del ribosoma bacteriano. Ambos agentes son altamente efectivos contra Aggregatibacter actinomycetemcomitans y Porphyromonas gingivalis y exhiben buena actividad contra Eikenella corrodens, Prevotella, Fusobacterium y otros patógenos anaerobios y facultativos.

Los fibroblastos gingivales y las células del epitelio oral son capaces de acumular niveles intracelulares de claritromicina que son mayores 38 veces y 3,3 veces que los niveles extracelulares respectivamente. Esto sugiere que los fibroblastos podrían servir como reservorios de claritromicina en el tejido conectivo gingival.

Algunos estudios han sugerido que los macrólidos alcanzan concentraciones significativamente más altas en el tejido infectado en comparación con tejido sano. La claritromicina es almacenada por fagocitos, monocitos, fibroblastos, PMN, macrófagos y linfocitos. Estas células son más numerosas en las zonas afectadas por gingivitis, es de esperarse entonces que las concentraciones de claritromicina sean mayores en las zonas inflamadas que en las zonas sanas.

Según un estudio la claritromicina alcanza concentraciones en zonas afectadas por gingivitis que son 25% mayores que las encontradas en zonas gingivales sanas.

Cuando se usa para tratar infecciones de las vías respiratorias o pulmonares, los macrólidos reducen la inflamación inhibiendo la expresión de citocinas proinflamatorias (IL-1β, IL-6 and IL-8), las cuales incrementan el reclutamiento celular en las zonas de inflamación. Los macrólidos también inhiben la producción de superóxido, fagocitosis, adhesión y quimiotaxis por parte de los neutrófilos y favorece su inhibición por un mecanismo relacionado con su apoptosis.

En resumen, la claritromicina posee propiedades farmacológicas y antimicrobianas que son apropiadas para su uso adjunto en el tratamiento de la periodontitis. Se acumula en el tejido gingival en niveles que son significativamente más altos que aquellos en plasma y aparentemente se distribuye preferentemente en el tejido periodontal inflamado. La claritromicina inhibe A. actinomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis y otros patógenos periodontales en concentraciones mucho más bajas que las observadas en gingiva. Más aún, hay evidencia de que la claritromicina produce efectos antiinflamatorios en la gingiva. Cuando se prescribe cualquier antibiótico, el balance entre beneficios potenciales y efectos adversos debe ser considerado.Los efectos adversos de la claritromicina son leves, pero hay reportes de reacciones alérgicas, disturbios gastrointestinales y reacciones hepáticas en un número reducido de pacientes. Haciendo un balance, sin embargo, las propiedades farmacológicas y el potencial antiinflamatorio de la claritromicina hacen valioso su uso en el tratamiento de la periodontitis.

Referencia
Burrell R & Walters J. Distribution of Systemic Clarithromycin to Gingiva. J Periodontol. 2008 Sep;79(9):1712-8.

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