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Lara B, Loureiro I, Gliosca L, Castagnola L, Merech F, Gallino L, Calo G, Sassot M, Ramhorst R, Vota D, Pérez Leirós C, Hauk V. Porphyromonas gingivalis outer membrane vesicles shape trophoblast cell metabolism impairing functions associated to adverse pregnancy outcome. J Cell Physiol 2023; 238:2679-2691. [PMID: 37842869 DOI: 10.1002/jcp.31138] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/01/2023] [Revised: 08/23/2023] [Accepted: 08/30/2023] [Indexed: 10/17/2023]
Abstract
Periodontitis is proposed as a risk factor for preterm delivery, fetal growth restriction, and preeclampsia with severe consequences for maternal and neonatal health, but the biological mechanisms involved are elusive. Porphyromonas gingivalis gain access to the placental bed and impair trophoblast cell function, as assessed in murine and human pregnancy, suggesting a pathogenic role in adverse pregnancy and neonatal outcomes. P. gingivalis releases outer membrane vesicles (P. gingivalis OMV) during growth that spread to distant tissues and are internalized in host cells as described in metabolic, neurological, and vascular systemic diseases. Here we tested the hypothesis that P. gingivalis OMV internalized in trophoblast cells disrupt their metabolism leading to trophoblast and placenta dysfunction and adverse pregnancy outcomes. An in vitro design with human trophoblast cells incubated with P. gingivalis OMV was used together with ex vivo and in vivo approaches in pregnant mice treated with P. gingivalis OMV. P. gingivalis OMV modulated human trophoblast cell metabolism by reducing glycolytic pathways and decreasing total reactive oxygen species with sustained mitochondrial activity. Metabolic changes induced by P. gingivalis OMV did not compromise cell viability; instead, it turned trophoblast cells into a metabolic resting state where central functions such as migration and invasion were reduced. The effects of P. gingivalis OMV on human trophoblast cells were corroborated ex vivo in mouse whole placenta and in vivo in pregnant mice: P. gingivalis OMV reduced glycolytic pathways in the placenta and led to lower placental and fetal weight gain in vivo with reduced placental expression of the glucose transporter GLUT1. The present results point to OMV as a key component of P. gingivalis involved in adverse pregnancy outcomes, and even more, unveil a metabolic cue in the deleterious effect of P. gingivalis OMV on trophoblast cells and mouse pregnancy, providing new clues to understand pathogenic mechanisms in pregnancy complications and other systemic diseases.
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Affiliation(s)
- Brenda Lara
- Universidad de Buenos Aires - CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Laboratorio de Inmunofarmacología, Buenos Aires, Argentina
| | - Iñaki Loureiro
- Universidad de Buenos Aires - CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Laboratorio de Inmunofarmacología, Buenos Aires, Argentina
| | - Laura Gliosca
- Universidad de Buenos Aires - Facultad de Odontología, Cátedra de Microbiología, Buenos Aires, Argentina
| | - Lara Castagnola
- Universidad de Buenos Aires - CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Laboratorio de Inmunofarmacología, Buenos Aires, Argentina
| | - Fátima Merech
- Universidad de Buenos Aires - CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Laboratorio de Inmunofarmacología, Buenos Aires, Argentina
| | - Lucila Gallino
- Universidad de Buenos Aires - CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Laboratorio de Inmunofarmacología, Buenos Aires, Argentina
| | - Guillermina Calo
- Universidad de Buenos Aires - CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Laboratorio de Inmunofarmacología, Buenos Aires, Argentina
| | - Matías Sassot
- Universidad de Buenos Aires - CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Laboratorio de Inmunofarmacología, Buenos Aires, Argentina
| | - Rosanna Ramhorst
- Universidad de Buenos Aires - CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Laboratorio de Inmunofarmacología, Buenos Aires, Argentina
| | - Daiana Vota
- Universidad de Buenos Aires - CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Laboratorio de Inmunofarmacología, Buenos Aires, Argentina
| | - Claudia Pérez Leirós
- Universidad de Buenos Aires - CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Laboratorio de Inmunofarmacología, Buenos Aires, Argentina
| | - Vanesa Hauk
- Universidad de Buenos Aires - CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Laboratorio de Inmunofarmacología, Buenos Aires, Argentina
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Lara B, Sassot M, Calo G, Paparini D, Gliosca L, Chaufan G, Loureiro I, Vota D, Ramhorst R, Pérez Leirós C, Hauk V. Extracellular Vesicles of Porphyromonas gingivalis Disrupt Trophoblast Cell Interaction with Vascular and Immune Cells in an In Vitro Model of Early Placentation. Life (Basel) 2023; 13:1971. [PMID: 37895353 PMCID: PMC10608595 DOI: 10.3390/life13101971] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/22/2023] [Revised: 09/21/2023] [Accepted: 09/22/2023] [Indexed: 10/29/2023] Open
Abstract
Extracellular vesicles released by the primary pathogen of periodontal disease Porphyromonas gingivalis (Pg), referred to as outer membrane vesicles (OMVs), have been associated with the pathogenesis of systemic diseases like cardiovascular disease, rheumatoid arthritis, and Alzheimer's disease. A pathogenic role for Pg by disrupting placental homeostasis was proposed in the association between periodontal disease and adverse pregnancy outcomes. On the basis that trophoblast-derived factors modulate endothelial and immune cell profiles in normal pregnancy and the scarce presence of Pg in placenta, we hypothesized that OMVs from Pg affect trophoblast cell phenotype, impairing trophoblast-endothelium and trophoblast-neutrophil interactions. By means of in vitro designs with first-trimester human trophoblast cells, endothelial cells, and freshly isolated neutrophils, we showed that Pg OMVs are internalized by trophoblast cells and modulate the activity and expression of functional markers. Trophoblast cells primed with Pg OMVs enhanced neutrophil chemoattraction and lost their anti-inflammatory effect. In addition, reduced migration with enhanced adhesion of monocytes was found in endothelial cells upon incubation with the media from trophoblast cells pretreated with Pg OMVs. Taken together, the results support a pathogenic role of Pg OMVs at early stages of pregnancy and placentation through disruption of trophoblast contribution to vascular transformation and immune homeostasis maintenance.
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Affiliation(s)
- Brenda Lara
- Universidad de Buenos Aires—CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Buenos Aires C1428EGA, Argentina; (B.L.); (M.S.); (G.C.); (D.P.); (L.G.); (G.C.); (I.L.); (D.V.); (R.R.)
| | - Matías Sassot
- Universidad de Buenos Aires—CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Buenos Aires C1428EGA, Argentina; (B.L.); (M.S.); (G.C.); (D.P.); (L.G.); (G.C.); (I.L.); (D.V.); (R.R.)
| | - Guillermina Calo
- Universidad de Buenos Aires—CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Buenos Aires C1428EGA, Argentina; (B.L.); (M.S.); (G.C.); (D.P.); (L.G.); (G.C.); (I.L.); (D.V.); (R.R.)
| | - Daniel Paparini
- Universidad de Buenos Aires—CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Buenos Aires C1428EGA, Argentina; (B.L.); (M.S.); (G.C.); (D.P.); (L.G.); (G.C.); (I.L.); (D.V.); (R.R.)
| | - Laura Gliosca
- Universidad de Buenos Aires—CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Buenos Aires C1428EGA, Argentina; (B.L.); (M.S.); (G.C.); (D.P.); (L.G.); (G.C.); (I.L.); (D.V.); (R.R.)
- Universidad de Buenos Aires, Facultad de Odontología, Cátedra de Microbiología, Buenos Aires C1122AAH, Argentina
| | - Gabriela Chaufan
- Universidad de Buenos Aires—CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Buenos Aires C1428EGA, Argentina; (B.L.); (M.S.); (G.C.); (D.P.); (L.G.); (G.C.); (I.L.); (D.V.); (R.R.)
| | - Iñaki Loureiro
- Universidad de Buenos Aires—CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Buenos Aires C1428EGA, Argentina; (B.L.); (M.S.); (G.C.); (D.P.); (L.G.); (G.C.); (I.L.); (D.V.); (R.R.)
| | - Daiana Vota
- Universidad de Buenos Aires—CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Buenos Aires C1428EGA, Argentina; (B.L.); (M.S.); (G.C.); (D.P.); (L.G.); (G.C.); (I.L.); (D.V.); (R.R.)
| | - Rosanna Ramhorst
- Universidad de Buenos Aires—CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Buenos Aires C1428EGA, Argentina; (B.L.); (M.S.); (G.C.); (D.P.); (L.G.); (G.C.); (I.L.); (D.V.); (R.R.)
| | - Claudia Pérez Leirós
- Universidad de Buenos Aires—CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Buenos Aires C1428EGA, Argentina; (B.L.); (M.S.); (G.C.); (D.P.); (L.G.); (G.C.); (I.L.); (D.V.); (R.R.)
| | - Vanesa Hauk
- Universidad de Buenos Aires—CONICET, Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), Buenos Aires C1428EGA, Argentina; (B.L.); (M.S.); (G.C.); (D.P.); (L.G.); (G.C.); (I.L.); (D.V.); (R.R.)
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Ramhorst R, Grasso E, Vota D, Gori S, Hauk V, Paparini D, Calo G, Leirós CP. From decidualization to pregnancy progression: An overview of immune and metabolic effects of VIP. Am J Reprod Immunol 2022; 88:e13601. [DOI: 10.1111/aji.13601] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/20/2022] [Revised: 06/22/2022] [Accepted: 07/06/2022] [Indexed: 11/29/2022] Open
Affiliation(s)
- Rosanna Ramhorst
- Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN‐CONICET) Laboratorio de Inmunofarmacología Universidad de Buenos Aires (UBA) Buenos Aires Argentina
| | - Esteban Grasso
- Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN‐CONICET) Laboratorio de Inmunofarmacología Universidad de Buenos Aires (UBA) Buenos Aires Argentina
| | - Daiana Vota
- Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN‐CONICET) Laboratorio de Inmunofarmacología Universidad de Buenos Aires (UBA) Buenos Aires Argentina
| | - Soledad Gori
- Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN‐CONICET) Laboratorio de Inmunofarmacología Universidad de Buenos Aires (UBA) Buenos Aires Argentina
| | - Vanesa Hauk
- Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN‐CONICET) Laboratorio de Inmunofarmacología Universidad de Buenos Aires (UBA) Buenos Aires Argentina
| | - Daniel Paparini
- Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN‐CONICET) Laboratorio de Inmunofarmacología Universidad de Buenos Aires (UBA) Buenos Aires Argentina
| | - Guillermina Calo
- Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN‐CONICET) Laboratorio de Inmunofarmacología Universidad de Buenos Aires (UBA) Buenos Aires Argentina
| | - Claudia Pérez Leirós
- Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN‐CONICET) Laboratorio de Inmunofarmacología Universidad de Buenos Aires (UBA) Buenos Aires Argentina
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