Infecção bacteriana das membranas corioamnióticas in vitro: interação microbiana, resposta inflamatória/oxidativa e senescência celular - Bento, Giovana Fernanda Cosi [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
INTRODUÇÃO: A ascensão bacteriana do trato genital inferior feminino para a cavidade amniótica está associada a cerca de 40% do total de partos pré-termo (PPT) espontâneos. O gênero Ureaplasma spp. é um dos mais frequentemente isolados do líquido amniótico, seguido de outras espécies como Streptococcus aureus, Fusobacterium nucleatum, Peptostreptococcus anaerobius que também estão associadas a esse desfecho gestacional adverso. A resposta inflamatória tem participação fundamental no desencadeamento do parto pré-termo, aliado ao estresse oxidativo e a senescência e, juntos, esses processos corroboram para a deflagração do parto pré-termo espontâneo. O desenvolvimento de novos modelos in vitro apropriados que mimetizam a propagação da inecção in vivo é essencial para compreensão da patogênese dos desfechos gestacionais, com ênfase no entendimento de diferentes interações bacterianas. O objetivo desse estudo foi avaliar a regulação da resposta inflamatória e oxidativa em modelos in vitro de células que compõe as membranas corioamnióticas com estimulação bacteriana associada ao parto pré-termo, e correlacionar com a senescência e sinalização celular. METODOLOGIA: Células deciduais, coriônicas trofoblásticas, amnióticas mesenquimais e amnióticas epiteliais imortalizadas foram cultivadas em modelo in vitro 2D e modelo de organ-on-chip. O feto-maternal interface organ-on-chip (FMi-OOC) é um dispositivo microfisiológico que mimetiza a interface materno-fetal composto por 4 câmaras interconectadas por microcanais. A propagação ascendente de U. parvum foi confirmada para validação do modelo (Bento et al., 2023). Em seguida, determinamos o impacto da infecção na citotoxicidade, sinalização celular, transição celular e inflamação. O estresse oxidativo foi avaliado em modelo de cultura 2D de células amnióticas mesenquimais e epiteliais com mimetização de infecção polibacteriana. RESULTADOS: No modelo FMI-OOC, U. parvum atravessou o córion e atingiu o epitélio do âmnio após 72 horas, mas não induziu a ativação de quinases de sinalização celular (p38MAPK e JNK) ou a transição celular (epitelial-mesenquimal), independentemente da presença de células imunes. A resposta inflamatória causada por U. parvum, determinada pelos níveis de Interleucina (IL)-6, IL-8, 1L-10, TNFα e GM-CSF, foi limitada à interface coriodecidual e não promoveu inflamação na camada amniótica. No modelo de cultura 2D, a peroxidação lipídica e proteica causada pela infecção polibacteriana por espécies anaeróbias facultativas e estritas se limitou às células amnióticas epiteliais após 24 horas, enquanto que a infecção reduziu significativamente os níveis da capacidade antioxidante total somente nas células amnióticas mesenquimais. CONCLUSÕES: O modelo FMI-OCC foi validado para infecções ascendentes com células bacterianas vivas. Os nossos dados corroboram a sugestão que U. parvum é pouco imunogênico e não produz alterações inflamatórias maciças na interface feto-materna. Especulamos que a presença de U. parvum pode ainda comprometer a interface feto-materna, tornando-a suscetível a outras infecções patogênicas. Além disso, a infecção polibacteriana da camada amniótica está associada ao estresse oxidativo por meio da peroxidação lipídica e proteica, e da redução da capacidade antioxidante.

INTRODUCTION: Ascending bacterial infection from the female lower genital tract to the amniotic cavity is associated with 40% of all spontaneous preterm births (PTB). The genus Ureaplasma spp. is one of the most frequently isolated from amniotic fluid, followed by other species such as Streptococcus aureus, Fusobacterium nucleatum, Peptostreptococcus anaerobius which are also associated with this adverse gestational outcome. The inflammatory response plays a crucial role in triggering preterm birth, along with oxidative stress and senescence, and together these processes corroborate to the onset of spontaneous preterm birth. The development of new in vitro models that mimic the spread of infection in vivo is essential for understanding the pathogenesis of gestational outcomes, with an emphasis on understanding different bacterial interactions. The aim of this study was to evaluate the regulation of the inflammatory and oxidative response in in vitro models of cells which mimetize the fetal membranes stimulated with bacterial species associated with preterm birth, and to correlate this with senescence and cell signaling. METHODOLOGY: Immortalized decidual, chorionic trophoblastic, amnion mesenchymal, and amnion epithelial cells were cultured in 2D in vitro model and organ-on-chip model. The feto-maternal interface organ-on-chip (FMi-OOC) is a microphysiological device that mimics the maternal-fetal interface composed of 4 chambers interconnected by microchannels. The ascending propagation of U. parvum was confirmed to validate the model (Bento et al., 2023). Next, we determined the impact of infection on cytotoxicity, cell signaling, cell transition, and inflammation. Oxidative stress was assessed in a 2D culture model of amniotic mesenchymal and epithelial cells mimicking polybacterial infection. RESULTS: In the FMI-OOC model, U. parvum transversed the chorion and reached the amnion epithelial cells after 72 hours, but did not induce the activation of cell signaling kinases (p38MAPK and JNK) or cell transition (epithelial-mesenchymal), regardless of the presence of immune cells. The inflammatory response caused by U. parvum, determined by the levels of Interleukin (IL)-6, IL-8, 1L-10, TNFα and GM-CSF, was limited to the choriodecidual interface and did not promote inflammation in the amniotic layer. In the 2D culture model, lipid and protein peroxidation caused by polybacterial infection by strict and facultative anaerobic species was limited to epithelial amniotic cells after 24 hours, while infection significantly reduced levels of total antioxidant capacity only in mesenchymal amniotic cells. CONCLUSIONS: The FMI-OCC model was validated for ascending infections with live bacterial cells. Our data corroborate the suggestion that U. parvum is poorly immunogenic and does not produce massive inflammatory changes at the feto-maternal interface. We speculate that the presence of U. parvum may compromise the feto-maternal interface, making it susceptible to other pathogenic infections. In addition, polybacterial infection of the amniotic layer is associated with oxidative stress through lipid and protein peroxidation and reduced antioxidant capacity.
Bacterial infection of chorioamniotic membranes in vitro: bacterial interaction, inflammatory/oxidative response, and cellular senescence
Keywords: Estresse oxidativo; Preterm birth; Infecção ascendente; Inflamação; Organ-on-chip; Parto pré-termo; Senescência; Ascending infection; Inflammation; Oxidative stress; Senescence; Organ-on-chip