2026-09-23T15:32:08Zhttps://helda.helsinki.fi/server/oai/request

oai:helda.helsinki.fi:10138/5858102026-04-16T11:43:23Zcom_10138_565904com_10138_1com_10138_18060com_10138_17738col_10138_568239col_10138_18068

Metsäniitty, Marjut Helsingin yliopisto, lääketieteellinen tiedekunta Helsingfors universitet, medicinska fakulteten University of Helsinki, Faculty of Medicine Department of Odontology, Umeå university, Umeå, Sweden Sällberg Chen, Margaret Salem, Abdelhakim Oscarsson, Jan Salo, Tuula 2024-09-16T15:48:54Z 2024-09-16T15:48:54Z 2024-10-11 978-952-84-0236-7 http://hdl.handle.net/10138/585810 URN:ISBN:978-952-84-0236-7 Oral squamous cell carcinoma (OSCC) is the most common cancer encountered in the head and neck area. Oral dysbiosis and periodontopathogens induce periodontitis, an inflammatory disease of the teeth-supporting tissues. Recent evidence supports that the oral microbiota and dysbiosis are linked to several cancers, including OSCC. Both anti- and pro-tumorigenic effects of the oral microbiota in cancer are reported. Periodontopathogens secrete nanoparticles, extracellular vesicles (EVs), that transport virulence factors and modulate immune responses. Although EVs contribute to inflammation, they are also potential therapeutic agents. New diagnostic and therapeutic strategies are needed since the OSCC 5-year survival rate is rather low and has not significantly improved recently. The results of Study I indicated that EVs from the bacterium Aggregatibacter actinomycetemcomitans increased its survival in the host and protected the bacterium from the human innate immune system in vitro. The effect was dose-dependent on the inflammation-stimulating molecule lipopolysaccharide (LPS) expressed on the EV-surface. Such an effect on serum resistance could promote the survival of A. actinomycetemcomitans and other periodontopathogens and contribute to periodontitis. Understanding EV-host interactions may advance the development of EV-based therapies. In Study II, we conducted a systematic review, where we confirmed the association between oral bacteria and head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC), including OSCC. We analyzed 34 studies comprising 2469 patients. Importantly, many periodontopathogens, such as Porphyromonas gingivalis and Fusobacterium nucleatum, were associated with HNSCC. Furthermore, we summarized the association between the expression profiles of different bacterial species and their effect on tumor progression and prognosis. For example, F. nucleatum was linked to a better survival rate among OSCC patients. In Study III, we investigated how EVs from A. actinomycetemcomitans, P. gingivalis, F. nucleatum, and Parvimonas micra influenced primary and metastatic OSCC cell behavior in vitro. We showed that A. actinomycetemcomitans-derived EVs inhibited pro-cancerous features of metastatic OSCC cells, such as cancer cell proliferation, invasion, and tube formation potential. The effect on cell proliferation was cytolethal distending toxin (CDT)-dependent, while the expression of both CDT and LPS influenced cell invasion and tube formation. EVs from F. nucleatum decreased cancer cell proliferation and increased apoptotic cell death, whereas P. gingivalis-derived EVs induced their invasion. All tested EVs increased the motility of OSCC cells. Finally, in Study IV, we proposed zebrafish larvae as a novel model in bacterial EV research. In this study, we designed a protocol for studying the effect of EVs on the tumor area and the metastasis rate of OSCC cells in zebrafish larvae. The highly metastatic OSCC cells were first treated with EVs and then injected into zebrafish. Interestingly, cells challenged with EVs from the CDT-lacking A. actinomycetemcomitans strain formed larger tumors, while cells challenged with EVs from the LPS O-antigen-lacking strain showed reduced metastatic potential. Collectively, these studies support the conclusion that bacterial EVs are potential contributors of periodontitis through mediating serum protection. Regarding OSCC, EVs showed both pro- and anti-cancer effects by influencing cancer cell behavior in vitro and in vivo. Oral bacteria in OSCC patients have the potential to provide both diagnostic and prognostic utilities; however, standardized techniques and validation are required for sampling and the analysis to be employed in the clinical context. Suusyöpä on yleisin pään ja kaulan alueen kasvain ja 90 % suusyövistä on suuontelon levyepiteelikarsinoomia. Suun dysbioosi ja parodontiitin patogeenit aiheuttavat parodontiittia, joka on ryhmä hampaan kiinnityskudoksien tulehdussairauksia. Suun mikrobiomin rooli syövässä ei ole selkeä, sillä se lienee olevan sekä syöpää edistävä että jarruttava. Parodontiitin patogeenit muodostavat nanokokoisia solunulkoisia vesikkeleitä (extracellular vesicles, EV:t), jotka kuljettavat bakteerien virulenssitekijöitä ja muokkaavat immuunivastetta. Bakteerien EV:t myötävaikuttavat tulehduksissa, mutta toisaalta niitä voitaisiin hyödyntää EV-pohjaisissa hoidoissa. Suusyövän viisivuotisennuste on edelleen suhteellisen matala, joten uusia diagnostisia keinoja ja hoitomuotoja tarvitaan. Osatyössä I raportoimme, että parodontiitin patogeeni Aggregatibacter actinomycetemcomitans käyttää EV:itä välttääkseen luontaista immuniteettia ja selviytyy siten ihmisen seerumissa in vitro kokeissa. Lipopolysakkaridi (LPS) on tärkeä komponentti EV-seinämässä ja työssä havaittiin, että se oli vastuussa ilmiöstä annosriippuvaisesti. A. actinomycetemcomitans ja muut bakteerit voisivat siis hyödyntää EV:itä selviytyäkseen paremmin parodontiumissa ja täten ylläpitää parodontiittia. Ihmisen ja EV:iden välisen vuorovaikutuksen tutkiminen on tärkeää EV-pohjaisten hoitomuotojen kehityksessä. Osatyö II on systemaattinen kirjallisuuskatsaus suun mikrobiomista ja suusyövästä. Alkuperäisjulkaisuja sisältyi 34, jotka kattoivat yhteensä 2469 pään ja kaulan alueen syöpäpotilasta, joista suurimalla osalla oli suusyöpä. Useat parodontiitin patogeenit, kuten Porphyromonas gingivalis ja Fusobacterium nucleatum olivat yhteydessä pään ja kaulan alueen syöpiin. Tiivistimme löydökset, jotka käsittelivät syövän etenemistä ja ennustetta suhteessa bakteerilajeihin ja bakteerien suhteellisiin osuuksiin syövän eri vaiheissa. Suusyöpäpotilaiden parempaan ennusteeseen oli yhdistettävissä esimerkiksi F. nucleatum. Osatyössä III tutkimme bakteerien EV:iden vaikutusta suusyöpäsolujen käyttäytymiseen in vitro. EV:t eristettiin bakteerilajeista A. actinomycetemcomitans, P. gingivalis, F. nucleatum ja Parvimonas micra. Suusyöpäsolulinjat olivat peräisin primaarista ja metastaattisesta kasvaimesta. A. actinomycetemcomitans-EV:t vähensivät metastaattisten syöpäsolujen proliferaatiota, invaasiota ja tubulogeneesiä. Anti-proliferatiivinen vaikutus oli “cytolethal distending toxin” (CDT) riippuvaista, kun taas molemmat CDT ja LPS vaikuttivat solujen invaasioon ja tubulogeneesiin. F. nucleatum-EV:t vähensivät syöpäsolujen proliferaatiota ja lisäsivät apoptoosia. P. gingivalis-EV:t saattavat lisätä syöpäsolujen invaasiota. Kaikki testatut EV:t lisäsivät suusyöpäsolujen migraatiota. Osatyössä IV ehdotimme uudenlaista menetelmää, jonka avulla tutkittiin EV:iden vaikutusta syöpäkasvaimen kokoon ja metastasointiin hyödyntäen seeprakala-alkioita. Metastaattiset suusyöpäsolut, altistettiin EV:eille ja injektoitiin sitten seeprakala-alkioihin. Kasvainten koko kasvoi, kun solut altistettiin A. actinomycetemcomitans-EV:eille, joista puuttui CDT. Kasvaimet metastasoivat vähemmän, kun solut altistettiin A. actinomycetemcomitans-EV:eille ilman LPS O-antigeeniä. Väitöskirja tukee näyttöä siitä, että bakteerien EV:t voivat olla osallisena parodontiitissa auttaen bakteereita välttämään luontaisen immuunipuolustuksen seerumissa. EV:eillä oli suusyöpää edistäviä ja jarruttavia vaikutuksia in vitro ja in vivo kokeissa. Suusyöpäpotilailla suun bakteereita voitaisiin hyödyntää diagnostiikassa ja ennusteen kartoittamisessa. Yhdenmukaistettuja menetelmiä täytyy kuitenkin kehittää, jotta suun mikrobiomia ja siitä tehtyjä analyysejä voitaisiin hyödyntää kliinisissä käyttötarkoituksissa. unknown accessibility ei tietoa saavutettavuudesta okänd tillgänglighet application/pdf fulltext eng Helsingin yliopisto Helsingfors universitet University of Helsinki Helsinki Finland Dissertationes Universitatis Helsingiensis 978-952-84-0237-4 2954-2952 2954-2898 250/2024 This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. hammaslääketiede Doctoral Programme in Oral Sciences Suun terveystieteen tohtoriohjelma Doktorandprogrammet i oral hälsovetenskap 3122 Cancers 313 Dentistry 3122 Syöpätaudit 313 Hammaslääketieteet 3122 Cancersjukdomar 313 Odontologi Role of extracellular vesicles from periodontopathogens in serum resistance and oral cancer Parodontiitin patogeenien solunulkoisten vesikkelien rooli seerumiresistenssissä ja suusyövässä Doctoral dissertation (article-based) Artikkeliväitöskirja Artikelavhandling G5 Artikkeliväitöskirja doctoralThesis open.access