Содержание

Бактериологическое исследование слизи из носа на стафилококк (Staphilococcus aureus)

АНМО «Ставропольский краевой клинический консультативно-диагностический центр»:

355017, г. Ставрополь, ул. Ленина 304

(8652) 951-951, (8652) 35-61-49 (факс)

(8652) 951-951, (8652) 31-51-51 (справочная служба)

Посмотреть подробнее

Обособленное подразделение «Диагностический центр на Западном обходе»:

355029 г. Ставрополь, ул. Западный обход, 64

(8652) 951-951, (8652) 31-51-51 (контактный телефон)

(8652) 31-68-89 (факс)

Посмотреть подробнее

Клиника семейного врача:

355017 г. Ставрополь, пр. К. Маркса, 110 (за ЦУМом)

(8652) 951-951, (8652) 31-51-51 (контактный телефон)

(8652) 31-50-60 (регистратура)

Посмотреть подробнее

Невинномысский филиал:

357107, г. Невинномысск, ул. Низяева 1

(86554) 95-777, 96-127, 95-873 (регистратура)

Посмотреть подробнее

Обособленное структурное подразделение в г. Черкесске :

369000, г. Черкесск, пр-т. Ленина, 85А

+7-988-700-81-06 (контактные телефоны)

Посмотреть подробнее

Обособленное структурное подразделение в г. Элисте :

358000, г. Элиста, ул. Республиканская, 47

8(989) 735-42-07 (контактные телефоны)

Посмотреть подробнее

ЗАО «Краевой клинический диагностический центр»:

355017 г. Ставрополь, ул. Ленина 304

(8652) 951-951, (8652) 35-61-49 (факс)

(8652) 951-951, (8652) 31-51-51 (справочная служба)

Посмотреть подробнее

Обособленное структурное подразделение на ул. Савченко, 38 корп. 9:

355021, г. Ставрополь, ул. Савченко, 38, корп. 9

8 (8652) 316-847 (контактный телефон)

Посмотреть подробнее

Обособленное структурное подразделение на ул. Чехова, 77 :

355000, г. Ставрополь, ул. Чехова, 77

8(8652) 951-943 (контактный телефон)

Посмотреть подробнее

Обособленное структурное подразделение в г. Михайловске:

358000, г. Михайловск, ул. Ленина, 201 (в новом жилом районе «Акварель»).

8(988) 099-15-55 (контактный телефон)

Посмотреть подробнее

Добрый день, В мазке из носоглотки был высеян следующий результат: Выд…

Цветной бульвар

Москва, Самотечная, 5

круглосуточно

Преображенская площадь

Москва, Б. Черкизовская, 5

Ежедневно

c 09:00 до 21:00

Бульвар Дмитрия Донского

Москва, Грина, 28 корпус 1

Ежедневно

c 09:00 до 21:00

Мичуринский проспект

Москва, Большая Очаковская, 3

Ежедневно

c 09:00 до 21:00

Пептон, 500гр

Физико-химические свойства:

Ссыл. №:

TBL/QA/STS/MB/51

СТАНДАРТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ ИСПЫТАНИЯ

Для

ПЕПТОННОГО ПОРОШКА-R

(БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКАЯ ЧИСТОТА) КОД–1506

Ред. №: 00

Выпуск №: 01

 

 

 

 

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

№ п.п.

СВОЙСТВА ПРОДУКТА

СПЕЦИФИКАЦИЯ

1.

Внешний вид

Коричневато-желтого цвета свободно текучий порошок с характерным, но не резким запахом мяса.

2.

Растворимость (2% р-р при 25°C)

Растворим в дистиллированной воде. Прозрачный раствор. Нерастворим в спирте

3.

Прозрачность (2% р-р при 121°C. )*

Прозрачный раствор. Без осадка.

 

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

№ п.п.

СВОЙСТВА ПРОДУКТА

СПЕЦИФИКАЦИЯ

1.

pH (2% р-р при 25ºC)

6,5-7,5

2.

Потери при высушивании (при 105 °C)

Не более чем 6,0%

3.

Общий азот (DWB)

Не менее чем 12,0%

4.

αАминный азот

Не менее чем 2,5%

5.

Общая зола

Не более чем 15,0%

6.

Хлор (в виде NaCl )

Не более чем 6,0%

7.

Проба на индол

Положительно

МИКРОБНЫЕ СВОЙСТВА

№ п. п.

СВОЙСТВА ПРОДУКТА

СПЕЦИФИКАЦИЯ

1.

Общее количество жизнеспособных микроорганизмов

Не более чем 10 000 КОЕ/г

2.

Escherichia coli

Отрицательно

3.

Salmonella spp.

Отрицательно

4.

Staphylococcus aureus

Отрицательно

5.

Дрожжи и плесень

100/г

АНАЛИЗ НА РОСТОСТИМУЛИРУЮЩУЮ СПОСОБНОСТЬ

Характеристики культуры наблюдались в 2% пептонном порошке-R и 1,5% агаре после инкубации при 35-37°C в течение 18-24 часов.

№ п.п.

МИКРООРГАНИЗМЫ

ATCC

РОСТ

1.

Staphylococcus aureus

25923

Хороший — Обильный

2.

Escherichia coli

25922

Хороший — Обильный

3.

Pseudomonas aeruginosa

27853

Хороший — Обильный

4.

Bacillus subtilis

6633

Хороший — Обильный

5.

Salmonella typhi

6539

Хороший — Обильный

6.

Streptococcus pyogenes

19615

Хороший — Обильный

Хранение: Материал гигроскопичен по характеру, хранить при температуре ниже 25°C, в месте, защищенном от действия прямых солнечных лучей.

Использование

Источник органического азота рекомендуется для приготовления сред в:

— Аналитической микробиологии

— Промышленной ферментации

(PDF) Case of Ritter disease in a newborn

119

жизни появилось покраснение кожи, пузыри,

эрозии в паховой области, в связи с чем обра-

тились в районную больницу по месту житель-

ства. После осмотра педиатром направлен в

ОДКБ №1 с диагнозом синдром Лайела.

Ребенок поступил в отделение анестезиоло-

гии и интенсивной терапии новорожденных в

тяжелом состоянии. Тяжесть была обусловлена

интоксикацией, болевым синдромом, водно-

электролитными нарушениями на фоне осно-

вного заболевания. Температура – 36,6°C. В

неврологическом статусе: спонтанная мотори-

ка повышена; выраженная реакция на раздра-

жители (тактильные, болевые) в виде крика,

беспокойства; рефлексы периода новорожден-

ности повышены, дистония мышечного тону-

са с тенденцией к гипертонусу. Глаза закрыты,

зрачки Д = S, сужены, фотореакции сохранены,

имели место глазодвигательные нарушения –

непостоянный горизонтальный нистагм. Боль-

шой родничок 1,5х1,5 см, расхождение кос-

тей черепа по сагиттальному шву на 0,5 см.

Кожные покровы бледно-розовые с участками

эрозий в паховых, аксилярных областях, на

нижней поверхности передней брюшной стен-

ки, ягодицах, стопах и кистях; на остальных

участках кожи — крупнопластинчатое шелуше-

ние. Симптом Никольского положительный.

Веки отечны. Симптом «белого пятна» 2-3

сек. Места инъекций не кровоточат. Дыхание

самостоятельное, умеренное тахипное – час-

тота дыхания — 52 в мин. Экскурсия грудной

клетки достаточная. Перкуторно над легкими

легочной звук, аускультативно — дыхание про-

водится во все отделы, пуэрильное. Тоны серд-

ца приглушены, ритмичные. Границы серд-

ца не расширены. АД 69/42 мм рт.ст. Частота

сердечных сокращений – 120 уд. в мин. Живот

не вздут, мягкий. Печень +2,0 см, селезенка не

пальпируется. Пуповинный остаток мумифи-

цируется, околопупочная область — гиперемии

нет. Стул желтого цвета. Мочеиспускание сво-

бодное, темп диуреза 3,1 мл/час.

Учитывая данные анамнеза — заболел ост-

ро, когда на 6-е сутки жизни появились

вышеописанные кожные проявления, данные

объективного осмотра – наличие эрозий, круп-

нопластинчатого шелушения ребенку был

выставлен диагноз: эксфолиативный дерматит

Риттера (рис. 1).

Результаты параклинических исследований:

Клинический анализ крови: эритроциты

— 4,85 х 1012/л, Hb – 147 г/л, цв.п. — 0,9,

тромбоциты – 198,0 х 109/л, лейкоциты — 14,1 х

109/л, эозинофилы – 2%, нейтрофилы: п/я – 6%,

сегм. 57%, лимфоциты – 22%, моноциты – 13%,

СОЭ – 4 мм/час.

Клинический анализ мочи, копрограмма — в

пределах нормы.

Биохимический анализ крови: общий белок 60

г/л, альбумины – 69,8%, глобулины: α1 – 2,6%, α2

– 5,1%, β – 9,3%, γ – 12,9%, А/Г — 2,3%.

Бак. исследование слизи из зева — Str.spp. –

обильный рост; из носа- S.saprophyticus

единичные колонии.

Микробиологическое исследование из раны –

выделены — S.aureus, обильный рост, чувстви-

телен к меропенему, цефепиму, ампицилину,

гентамицину и E.coli – единичные колонии,

чувствительны к ванкомицину, левофлоксацину.

УЗИ: Головной мозг — расположение струк-

тур симметричное, эхогенность паренхимы

повышена перивентрикулярно, эхоструктура бо-

розд и извилин не изменена; очаговые изменения

вещества мозга не выявлены. Межполушарная

щель 2,0 мм, не расширена. Субарахноидальное

пространство 2,2 мм, не расширено. Полость

прозрачной перегородки закрыта. Полость Вер-

ге не визуализируется. Боковые желудочки: не

расширены. Глубина тел: правый 3,0 мм, левый

3,0 мм, III желудочек 2,8 мм, не расширен; IV

желудочек не расширен. Цистерны мозга не

расширены. Сосудистые сплетения не изменены.

Мозжечок и ствол мозга не изменены. Почки

правая и левая — размеры 33х18мм 34х20мм, по-

ложение обычное, эхогенность не изменена.

Получал терапию: антибактериальную (ква-

драцеф, ванкомицин), противогрибковую (диф-

люзол), ингибиторы протеаз (контривен), седа-

тивную (сибазон), инфузионную.

С 5-х суток лечения отмечена положитель-

ная динамика: участки эрозий подсохли, новые

не появлялись (рис. 2).

Випадки з практики

Рис.1. Эксфолиативный

дерматит Риттера

Рис. 2. 5-е сутки лечения

1.2 Этиология и патогенез заболевания или состояния (группы заболеваний или состояний) / КонсультантПлюс

1.2 Этиология и патогенез заболевания или состояния (группы заболеваний или состояний)

Ген CFTR (МВТР — трансмембранный регулятор проводимости муковисцидоза) был идентифицирован в 1989 г. Ген расположен в середине длинного плеча 7 аутосомы, содержит 27 экзонов и охватывает 250 000 пар нуклеотидов. Он контролирует структуру и функцию одноименного белка. Последние исследования показали, что МВТР является собственно хлоридным каналом.

Белок МВТР локализуется в апикальной части мембраны эпителиальных клеток, выстилающих выводные протоки желез внешней секреции (потовых, слюнных, желез в бронхах, поджелудочной железе, кишечнике, урогенитальном тракте), он регулирует транспорт электролитов (главным образом хлора) между этими клетками и межклеточной жидкостью. В базе HGMD (The Human Gene Mutation Database; https://my.qiagendigitalinsights.

com/bbp/view/hgmd/pro/all.php) описано около 2 000 мутаций гена — CFTR), ответственных за развитие симптомов МВ. По состоянию на 31 июля 2020 года на веб-сайте международного проекта CFTR2 (https://cftr2.org) представлено 360 патогенных вариантов нуклеотидной последовательности гена CFTR. Они препятствуют синтезу белка CFTR, его транспорту к апикальной мембране клетки или нарушают его функцию в качестве канала анионов хлора. В зависимости от влияния на функцию белка CFTR все варианты нуклеотидной последовательности гена CFTR подразделяют на 7 основных классов [3, 4]

Известно, что один и тот же вариант может вызвать несколько видов нарушения структуры или функции белка, и не для всех вариантов нуклеотидной последовательности гена CFTR определен класс

Согласно данным национального регистра наиболее часто встречаются следующие мутации: F508del (53,14%), СFTRdele2,3 (6,18%), E92K (3,11%), 3849+10kbC>T (2,29%), 2143delT (2,05%), 2184insA (1,88%), 1677delTA (1,76%), N 1303K (1,69%), W1282X (1,63%), L138ins (1,46%), G542X (1,43%) [5].

Мутации гена CFTR нарушают не только транспорт, но и секрецию ионов хлора. При затруднении их прохождения через клеточную мембрану увеличивается реабсорбция натрия железистыми клетками, нарушается электрический потенциал просвета, что вызывает изменение электролитного состава и дегидратацию секрета желез внешней секреции. В результате выделяемый секрет становится чрезмерно густым и вязким. При этом страдают легкие, желудочно-кишечный тракт, печень, поджелудочная железа, мочеполовая система (табл. 1) [1, 6].

Таблица 1. Патогенез МВ

Органы и системы

Патологические процессы

Конечный результат

Легкие

Бронхообструкция,

снижение толерантности к инфекции,

колонизация дыхательных путей Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) и другими патологическими микроорганизмами,

хроническое воспаление дыхательных путей,

бронхоэктазы, деструкция паренхимы легких.

Дыхательная недостаточность,

легочная гипертензия,

сердечная недостаточность.

Поджелудочная железа

Обструкция протоков железы,

появление кист,

недостаточность поджелудочной железы (внутренне — и внешнесекреторная),

кишечная мальабсорбция.

Мекониевый илеус

Нарушение стула (частый, жирный, зловонный, обильный),

снижение нутритивного статуса (у детей — отставание в развитии),

авитаминозы,

выпадения прямой кишки,

сахарный диабет.

Печень

Холестаз, холелитиаз.

Цирроз печени, синдром портальной гипертензии, гиперспленизм, печеночная недостаточность,

желчнокаменная болезнь (ЖКБ)

Кишечник

Увеличение вязкости/адгезивности каловых масс

Кишечная непроходимость

СДИО

выпадения прямой кишки,

Околоносовые пазухи

Обструкция соустий околоносовых пазух, застой слизи в пазухах, колонизация слизистой оболочки полости носа и околоносовых пазух патологической микрофлорой (в том числе P. aeruginosa), формирование полипов в околоносовых пазухах с распространением в полость носа.

Хронический риносинусит, полипы в околоносовых пазухах и полости носа.

Электролитный баланс

Гипокалиемия, гипонатриемия, гипохлоремия, алкалоз

Синдром псевдо-Барттера — синдром потери солей

Репродуктивная система (у мужчин)

Обструкция и последующая атрезия выносящих протоков яичек.

Азооспермия

Бесплодие

Прогрессирование легочной и сердечной недостаточности является наиболее частой причиной смерти пациентов (95%).

Спектр микроорганизмов, связанных с инфекциями дыхательных путей у пациентов с МВ продолжает расширяться и исследования микробиома легких у данной категории пациентов демонстрируют сложный синергизм между культивируемыми и некультивируемыми микроорганизмами. Микробиологическая диагностика у пациентов МВ имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать при организации работы с данной категорией пациентов.

Чаще всего в отделяемом нижних дыхательных путей у пациентов с МВ выявляются S. aureus, P. aeruginosa, B. cepacia complex, S. maltophilia, Achromobacter spp. Более типичные респираторные патогены, такие как H. influenzae, S. pneumoniae, M. catarrhalis также могут играть важную роль в развитии бронхолегочного процесса. У пациентов с МВ может встречается хроническая колонизация микроорганизмами семейства Enterobacteriales.

Имеются наблюдения выделения из нижних дыхательных путей пациентов с МВ неферментирующих грамотрицательных бактерий (НГОБ Burkholderia gladioli, Inquilinus spp, Ralstonia spp., Cupriavidus spp., Pandoraea spp.) Данные виды являются близкородственными, имеют генетическое сходство с бактериями рода Burkholderia. Они редко выделяются у пациентов с МВ, однако описаны случаи выделения их при хронической инфекции. Нет достаточного количества исследований, указывающих на возможность передачи штаммов от пациента к пациенту.

Другие микроорганизмы, имеющие этиологическое значение при МВ: нетуберкулезные микобактерии (НТМБ) — Mycobacterium abscessus complex, Mycobacterium avium complex и другие микобактерии, грибы — Aspergillus spp. , Scedosporium spp., Trichosporon spp., вирусы — Respiratory syncytial virus, Influenza virus, Adenovirus, Rhinovirus, Coronavirus, Parainfluenza virus, Human metapneumovirus. Возрастает выявляемость нетуберкулезных микобактерий у пациентов старшего возраста. Mycobacterium abscessus complex и Mycobacterium avium complex являются наиболее часто встречающимися [2].

Особенностями хронической инфекции легких у больных муковисцидозом является то, что данная инфекция в 2/3 случаев вызывается не монокультурой, а ассоциацией микроорганизмов. За рубежом эти показатели в два раз ниже — в 35% исследуемых образцов бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ) выявляют рост двух микроорганизмов и в 10% случаев ассоциации представлены тремя и более видами микроорганизмов. Наиболее часто встречающейся ассоциацией является сочетание P. aeruginosa и S. aureus [7, 8]. В составе микробных ассоциаций выделяли одновременно P. aeruginosa мукоидный и немукоидный фенотипы. Кроме P. aeruginosa, часто выделяли других представителей неферментирующих грамотрицательных микроорганизмов — Burkholderia cepacia complex, Achromobacter spp. , S. maltophilia, A. baumanii и др. [9].

При анализе данных микробиологических исследований установлено, что микроорганизмы были выделены у 61,9% детей в возрасте до 1 года, у 92,9% — в возрасте 1 — 4 года, у 93,8% — в возрасте 5 — 7 лет и в возрасте 8 — 14 и 15 — 18 у 100% детей. Это свидетельствует о том, что колонизация легких микроорганизмами больных муковисцидозом начинается, фактически, с первых дней после рождения и достигает максимума уже к 5 годам жизни. В возрасте до 1 года более чем у 1/3 больных муковисцидозом нижние дыхательные пути еще не обсеменены микроорганизмами, в возрасте 1 — 4 лет нижние дыхательные пути обсеменены почти у всех больных (92,9%), а к 8 — 18 годам — у 100% больных. Хроническую стафилококковую, синегнойную или смешанную инфекцию диагностируют у 25% детей уже в возрасте 1 — 4 года, в возрасте 5 — 7 лет — у 50% больных, в возрасте 8 — 14 лет — у 65% и к 18 годам — у 80% больных муковисцидозом [7]

При оценке микробиологического профиля респираторного тракта выявлен рост частоты высева грамотрицательной флоры с увеличением возраста больных.

Наибольшая частота инфицирования S. aureus отмечена в возрастной группе 12 — 16 лет, где она составила 64,5%, P. aeruginosa в 24 — 28 лет с частотой 55,0%, в этой же возрастной группе максимальное инфицирование Вurkholderia cepacia complex, которое составило — 22,6%, S. maltophilia в 16 — 20 лет — 5,6%. Achromobacter spp. достигает своего пика у пациентов старше 36 лет, где ее частота составила 14,3%. MRSA имеет два пика максимальной частоты, в 20 — 24 года и 32 — 36 лет, где его частота составила 11,4% и 10,5%, соответственно.

Частота хронического инфицирования дыхательных путей S. aureus составляет 56,0%, P. aeruginosa — 32,1%, Bcc — 6,6%, MRSA — 6,4%, Achromobacter spp. — 3,9%, S. maltophilia — 3,4%. В 7,5% случаев дыхательные пути больных хронически инфицированы другой грамоотрицательной флорой, среди которых наиболее часто встречающиеся представители семейства Enterobacteriales (Klebsiella spp.: Klebsiella pneumonia, Klebsiella oxytoca, Raoultella (Klebsiella) ornithinolytica; Escherichia coli, Serratia spp. , Proteus spp. и др.), а также представители неферментирующих грамотрицательных бактерий (НГОБ) (Pseudomonas spp.: P. stutzeri, P. oryzihabitans, P. montelii, P. putida, P. koreensis, P. fluorescens, P. fragi, P. luteola; Аcinetobacter spp.: A. baumanii, A. lwoffii, A. haemolyticus, A. calcoaceticus, A. junii, A. pittii, A. anitratus.). У ряда пациентов встречается микст-инфицирование респираторного тракта различной непсевдомонадной грамотрицательной флорой. Доля пациентов, инфицированных НТМБ составяет 0,9%.

Другой особенностью микрофлоры при хронической инфекции легких у больных муковисцидозом является различная резистентность к антибиотикам представителей одного и того же вида возбудителя, персистирующего у больного в легких. Это обусловлено как фенотипической гетерогенностью, которая является результатом адаптации микроорганизма при персистенции под воздействием антибиотикотерапии и/или иммунной системы, так и с изменчивостью, связаной с генетическими изменениями, происходящими в бактериях при персистенции — приобретением или потерей мобильных генетических элементов, имеющих в своем составе гены резистентности к антибиотикам. Данная особенность имеет как клиническое, так и эпидемиологическое значение и должна рассматриваться как фактор, ограничивающий эффективность антибиотикотерапии, способствующий выживанию бактерий и формированию хронической инфекции. Этот факт является важным для клиницистов и еще раз подтверждает необходимость исследования антибиотикочувствительности выделенных изолятов при назначении антибиотикотерапии и указывает на необходимость применения комбинированной антибиотикотерапии при лечении хронической инфекции у больных МВ. [10, 11]

Развитию аспергиллеза легких у пациентов с МВ способствуют нарушение мукоцилиарного клиренса и иммунного ответа, а также продолжительная антибактериальная и глюкокортикостероидная терапия.

Колонизация дыхательных путей у пациентов с МВ Aspergillus spp. — выявление грибов рода Aspergillus в 50% образцов мокроты или в течение 6 месяцев в год, отсутствие инструментальных признаков ухудшения легочной функции, а также отсутствие клинических признаков обострения МВ [12, 13].

В настоящее время нет убедительных данных о негативном влиянии колонизации Aspergillus spp. дыхательных путей на функцию дыхания пациентов с МВ [12, 13, 14]. Колонизация дыхательных путей пациентов с МВ грибами Aspergillus spp. не является показанием для назначения противогрибковых ЛС.

Наиболее распространенным осложнением, обусловленным Aspergillus spp., у пациентов с МВ является аллергический бронхолегочный аспергиллез (АБЛА). АБЛА характеризуется развитием реакции гиперчувствительности I типа при колонизации дыхательных путей Aspergillus spp., которая без лечения приводит к развитию фиброза легких и необратимой дыхательной недостаточности. У пациентов с МВ инвазивный аспергиллез встречается редко, чаще как осложенение после трансплантации легких на фоне иммуносупрессивной терапии.

Инвазивного поражения тканей легких при АБЛА обычно не происходит, хотя сочетание с ХАЛ выявляют у 10% пациентов. Основные возбудители АБЛА — A. fumigatus и A. niger [15, 16].

Хронический аспергиллез легких (ХАЛ) представляет собой медленно прогрессирующий деструктивный процесс в легких, обусловленный грибами Aspergillus spp. , в ранее существовавших бронхоэктазах, полостях и пр. Описана генетическая предрасположенность к этому заболеванию, связанная с дефицитом или дисфункцией Th-17 лимфоцитов [17, 18].

Многие пациенты с МВ до развития ХАЛ получали ингаляционные или низкие дозы кортикостероидов для системного применения. Кроме того, развитию ХАЛ способствует повышенное содержание конидий Aspergillus spp. в окружающей среде, в том числе в жилых и производственных помещениях. Основные возбудители ХАЛ — A. fumigatus, A. flavus и A. niger. Без лечения ХАЛ приводит к ухудшению качества жизни пациентов с МВ и увеличению летальности.

границ | Персистенция Staphylococcus aureus: множественные пути метаболизма влияют на экспрессию факторов вирулентности в вариантах малых колоний (SCV)

Введение

История инфекций Staphylococcus aureus параллельна истории бактериальных инфекций в целом (Proctor, 2016). С появлением в 1944 г. пенициллинотерапии 90 005 инфекций, вызванных S. aureus 90 006, было отмечено резкое снижение смертности. Однако к 1949 году было обнаружено, что пенициллиназа снижает клиническую эффективность (Jeffery et al., 1949). Еще более озадачивающим было наличие длительных инфекций, несмотря на явно активные антибиотики (Wood et al., 2013). Некоторые из этих явлений были предвосхищены исследованиями Биггера в 1944 г., который показал, что при воздействии пенициллина на стафилококки небольшое число выживших сохраняло жизнеспособность, несмотря на воздействие бактерицидных антибиотиков (Биггер, 1944), и он назвал эту субпопуляцию «персистерами». ” С 1944 года персистентность была очень разумным постулатом неэффективности антибиотиков.Тем не менее, восстановление определенной группы персистирующих штаммов, собранных в клинических случаях, оставалось ограниченным до тех пор, пока работа над клиническими малыми колониями стафилококков (SCV) не стала более широкой (Proctor et al., 1995). Данные накопились за последние три десятилетия, и SCV являются наиболее охарактеризованной субпопуляцией бактерий, извлеченных из хронических инфекций человека. Эти SCV часто чрезвычайно трудно очистить даже при использовании комбинированной противомикробной терапии (Loffler et al., 2014; Tuchscherr et al., 2016; Буи и др., 2017). SCV характеризуются высокой способностью проникать и выживать в клетках-хозяевах, а также уклоняться от иммунной системы. Многие SCV демонстрируют медленный рост, сниженный мембранный потенциал, ослабленную вирулентность и сниженную активацию факторов, индуцируемых гипоксией (Proctor et al., 2006; Tuchscherr et al., 2010a; Kahl et al., 2016). Фенотип SCV, выделенных из клинических образцов, часто нестабилен и быстро возвращается к фенотипу дикого типа (Proctor et al., 1995, 2006; Tuchscherr et al., 2011; Каль и др., 2016). Хотя более ранние исследования подчеркивали SCV со сниженным транспортом электронов, только меньшинство SCV, полученных клинически, несут эти мутации (Kahl et al., 2016). Дальнейшие исследования выявили SCV, образованные регуляторными механизмами, которые были названы «динамическими SCV» (Tuchscherr et al. , 2015). Поскольку S. aureus эксплуатирует клетки-хозяева, используя их в качестве внутриклеточного убежища, происходит более поздняя адаптация, и внутриклеточные S. aureus образуют постоянные (стабильные) SCV (Lattar et al., 2009). Эти адаптации подробно обсуждаются в этой рукописи. Общей характеристикой обоих SCV, которая возникает в результате изменения транспорта электронов и изменений регуляторных путей, является снижение активности Agr. Фенотипы SCV, связанные с хроническими инфекциями, экспрессируют меньше факторов вирулентности, чем фенотипы дикого типа, и прячутся в клетках человека (Proctor et al., 2006; Tuchscherr et al., 2010b). Эти эффекты зависят от сниженной активности системы Agr. В этом обзоре исследуются пути, которые способствуют измененной регуляции agr в стабильных и нестабильных SCV S.aureus представлен.

SCV против Persisters

Определение SCV

Первое описание SCV датируется более чем столетием назад, когда они были определены как медленно растущая субпопуляция, производящая колонии размером в одну десятую размера родительской колонии или меньше (Proctor et al. , 2006). Фенотипическими характеристиками SCV являются образование небольших колоний на агаре, сниженная продукция пигмента, сниженная продукция гемолизина, сниженная ферментация маннита и сниженный мембранный потенциал, которые вызывают повышенную устойчивость к катионным противомикробным препаратам (аминогликозидам, даптомицину, нагруженному кальцием, и катионным противомикробным препаратам). пептиды) (Proctor et al., 2006). В 1995 г. хроническая инфекция была связана с выделением SCV с дефектами дыхания и устойчивостью к антибиотикам (Proctor et al., 1995). В 2011 году динамические SCV были определены как фенотипическая субпопуляция, которая появляется на стадии внутриклеточной жизни S. aureus , но может быстро возвращаться к исходному фенотипу дикого типа с помощью регуляторных механизмов, которые позволяют бактериям реагировать на меняющиеся условия окружающей среды. Хотя не все динамические SCV обладают ауксотрофией по менадиону, тимидину или гемину, они демонстрируют все фенотипические признаки SCV (Tuchscherr et al. , 2011; Проктор, 2019). Кроме того, клинические изоляты SCV часто нестабильны и возвращаются к своему фенотипу дикого типа при культивировании в богатой бактериальной среде для роста (Kahl et al., 2005; Proctor et al., 2006; Edwards, 2012). SCV способны проникать в клетки-хозяева и уклоняться от ответа хозяина (Tuchscherr et al., 2010a, 2011). Образование нестабильных SCV в клетках-хозяевах наблюдается в профессиональных и непрофессиональных фагоцитирующих клетках. Однако период выживания SCV у непрофессиональных фагоцитов, таких как эндотелиальные клетки и остеобласты, дольше (обычно 7 дней), чем у макрофагов, в которых SCV элиминируются через 3 дня после заражения (рис. 1, неопубликованные данные L.Тухшер). SCV, извлеченные из этих клеток, филогенетически разнообразны и могут быть нестабильными SCV (Tuchscherr et al., 2011). Недавно молекулярный механизм, лежащий в основе образования некоторых нестабильных SCV, был связан с очень большими хромосомными перестройками (Cui et al., 2012; Gao et al. , 2015; Guerillot et al., 2019).

Рис. 1. Образование SCV в фагоцитирующих и нефагоцитирующих клетках. S. aureus выживает в большем количестве в нефагоцитирующих клетках, таких как остеобласты и эндотелиальные клетки, чем в фагоцитирующих клетках, таких как макрофаги.Поскольку макрофаги являются профессиональными фагоцитами, они способны очень эффективно уничтожать внутриклеточные бактерии через 3 дня, а оставшиеся бактерии не превращаются в SCV. Однако повышенная выживаемость S. aureus в остеобластах и ​​эндотелиальных клетках наблюдалась до 7 дней. Во время внутриклеточной стадии жизни S. aureus несколько бактериальных клеток переключаются на фенотип SCV, чтобы противостоять условиям внутриклеточного стресса (неопубликованные данные L. Tuchscherr).

Разработка SCV была подробно рассмотрена (Proctor et al., 1995, 2006, 2014; Proctor, 2019; von Eiff et al., 2006; Tuchscherr et al., 2011; Kahl et al., 2016; Bui et al. ., 2017). Было обнаружено, что несколько путей влияют на скорость роста S. aureus и усиливают образование SCV, такие как пути, связанные с запасами энергии (АТФ), транспортом электронов, биосинтезом клеточной стенки, глобальными регуляторными генами, CO 2 и жирные кислоты. Эти пути широко обсуждаются в этом обзоре (раздел «Пути, участвующие в фенотипе SCV»).Кроме того, нестабильные SCV могут переключаться на стабильные SCV во время длительного выживания в клетках-хозяевах, при определенных антимикробных обработках или при определенных условиях внутриклеточного стресса (рис. 2).

Рис. 2. Формирование SCV в клетках-хозяевах. После поглощения S. aureus клетками-хозяевами возможны две основные возможности: (а) клетка-хозяин погибает (в этом обзоре не описано) или (б) бактерии выживают в течение длительного времени в клетках-хозяевах. . S. aureus использует клетки-хозяева в качестве убежища, чтобы избежать иммунного ответа и воздействия противомикробных препаратов. Внутриклеточная среда запускает отбор бактерий с мутациями в генах метаболизма. (c) Однако использование некоторых противомикробных препаратов может привести к образованию персистеров, которые могут быть или не быть SCV. В этом случае SCV имеют стабильный или нестабильный фенотип. (d) В клетках-хозяевах S. aureus должен бороться с действием молекул, генерируемых хозяином, для устранения патогена и ограниченных уровней питательных веществ (стресс).В этих условиях динамические SCV отбираются посредством перекрестных помех среди глобальных регуляторных генов. Несколько SCV несут специфические ауксотрофные фенотипы, такие как тимидин-, менадион- и гемин-ауксотрофы. Эта субпопуляция может быстро переключаться на исходный фенотип дикого типа в ответ на условия окружающей среды (в богатой среде несколько динамических SCV переключаются на фенотип дикого типа). (e) Длительное выживание нестабильных КСК S. aureus в условиях стресса определяет стабильные КСК. Эта фигура была создана Biorender.com.

Принимая во внимание описанные выше особенности SCV, определение SCV следует расширить, включив в него бактериальную субпопуляцию, формирующуюся в клетках-хозяевах, с переменной фенотипической стабильностью, медленным темпом роста, сниженной экспрессией факторов вирулентности и изменениями в метаболических путях и/или глобальными изменениями. регуляторные гены. Кроме того, SCV могут быть отобраны противомикробной обработкой. В этом случае «персистирующие клетки» и SCV относятся к одному и тому же определению.

Определения персистирующей и хронической инфекции

Термин «клетки-персистеры» применяется к организмам, которые остаются жизнеспособными, несмотря на активное воздействие антибиотиков. По определению, клетки-персистеры представляют собой медленно растущую бактериальную субпопуляцию, которая переносит антимикробную обработку, имеет фенотипические вариации и генетически идентична исходной бактериальной популяции (Lechner et al. , 2012; Bui et al., 2017; Fisher et al., 2017). ). Существует два типа персистенции: индуцированная (так называемая персистенция I типа) и спонтанная (называемая персистенцией II типа) (Lechner et al., 2012; Ван и др., 2015 г.; Конлон и др., 2016; Балабан и др., 2019). Индуцированные персистеры генерируются по сигналу стресса, например голодания. В этом случае при снятии триггера бактерии-персистеры могут сохранять свой фенотип (Balaban et al., 2019). Спонтанные перситеры возникают, когда часть популяции стохастически переключается на остановку роста во время экспоненциального роста (Balaban et al., 2019).

Термин «хроническая инфекция» относится к способности бактерий сохранять жизнеспособность в организме хозяина в течение длительного периода времени.Бактериальное выживание в клетках-хозяевах происходит, когда клиренс хозяина недостаточен или возникает механизм уклонения от иммунного ответа, развиваемый патогеном (например, образование SCV) (Fisher et al., 2017). Клетки-персистеры и SCV имеют общий медленный рост, что снижает восприимчивость к уничтожению бактерицидными антибиотиками. Таким образом, наличие клеток-персистеров, а также SCV связано с неэффективностью кажущихся активными антибиотиков в клинической практике (Lewis, 2007; Lechner et al., 2012; Garcia et al., 2013; Браунер и др., 2016; Каль и др., 2016; Вулин и др., 2018; Балабан и др., 2019). Недавно мы описали, что никакие антимикробные соединения не были эффективны при хроническом течении, когда большинство бактерий переключались на SCV. Кроме того, образование SCV во время инфекции усиливалось не только внутриклеточной средой, но и действием некоторых противомикробных препаратов, таких как гентамицин, моксифлоксацин и клиндамицин, что способствовало развитию хронической инфекции (рис. 2; Tuchscherr et al., 2016). Кроме того, высокие дозы антибиотиков не убивают S. aureus SCV, прикрепленных к покровным стеклам, покрытым фибронектином (Chuard et al., 1997). В этом обзоре основное внимание уделяется SCV как бактериальной субпопуляции, способной избежать действия противомикробных препаратов и элиминации иммунной системой хозяина благодаря их внутриклеточному расположению (Proctor et al. , 2006; Proctor, 2019; Tuchscherr et al., 2011).

Клиническая значимость

S. aureus SCV при хронических инфекциях

С 1995 года, когда S.aureus SCV впервые были связаны с хроническими и рецидивирующими инфекциями (Proctor et al., 1995), поиск таких вариантов в клинических ситуациях привел к большому количеству исследований, в которых SCV вызывают длительные инфекции (Kahl et al., 2016). SCV оказывают серьезное влияние на исходы инфекций крови, костей, протезов суставов, головного мозга, кожи, кардиостимуляторов и муковисцидоза легких (Kipp et al., 2003; Ansari et al., 2015; Kim et al., 2016; Kussmann et al., 2018; Schwerdt et al., 2018; Yang et al., 2018; Лосс и др., 2019; Уолтер и др., 2019; Вонг Фок Лунг и др., 2020). Недавно мы продемонстрировали, что штаммов S. aureus , выделенных во время назальной колонизации, инфекции эндопротеза, гематогенного остеомиелита или сепсиса, были способны выживать внутри клеток и образовывать SCV (Tuchscherr et al. , 2019). Эти результаты позволяют предположить, что стафилококковые штаммы из разных источников способны развивать хроническую инфекцию и образовывать SCV. Кроме того, сравнение между различными штаммами показало, что штаммы с низкой вирулентностью, выделенные из разных очагов инфекции, были способны выживать в большем количестве в клетках-хозяевах, чем изоляты с высокой вирулентностью (Tuchscherr et al., 2019). Аналогичные результаты были также получены в моделях хронической инфекции in vivo , таких как модель гематогенного остеомиелита (Tuchscherr et al., 2011, 2015; Tuchscherr and Loffler, 2015) и модель хронического мастита (Tuchscherr et al., 2008). Эти результаты позволяют предположить, что все штаммы стафилококков потенциально способны переключаться на фенотип SCV и вызывать хронические инфекции, связанные с неэффективностью лечения (Tuchscherr et al., 2016). Некоторые противомикробные препараты демонстрируют значительный клиренс S.aureus в острой стадии инфекции; однако все эти противомикробные препараты не могут устранить этот патоген при хроническом течении, когда бактериальная популяция обогащена SCV. Более того, обработка инфицированных клеток низкими концентрациями гентамицина, моксифлоксацина и клиндамицина усиливает образование SCV (Tuchscherr et al., 2016; рисунок 2). Появление SCV во время инфекции указывает на хроническую инфекцию, при которой стандартные предлагаемые режимы противомикробной терапии недостаточны для устранения инфекции (Bui et al., 2017). Таким образом, несколько исследований были сосредоточены на понимании образования и метаболизма SCV с целью улучшения лечения резистентных к терапии стафилококковых инфекций.

Пути, участвующие в фенотипе SCV

Производство факторов дыхания и вирулентности

Связь между дыханием и выработкой токсинов была отмечена несколько десятилетий назад, когда S. aureus , выращенный в анаэробных условиях на кровяном агаре, не вызывал гемолиза. Было обнаружено, что эта неудача связана со сниженной продукцией α-гемолизина (Hla) (Coleman, 1985).Точно так же было обнаружено, что продукция токсина-1 синдрома токсического шока (TSST-1) снижается в строгих анаэробных условиях (Sarafian and Morse, 1987). В настоящее время известно, что гены Hla ( hla ) и TSST-1 ( tst ) регулируются регуляторным опероном Agr ( agr ) дополнительного гена ( agrBDCA ) через РНК III (Novick et al., 1993; Проктор, 2006). Экспрессия rnaIII снижается в анаэробных условиях, подавляя экспрессию Hla и TSST-1 (Yarwood et al., 2001). Следовательно, связь между дыханием и экспрессией факторов вирулентности была задокументирована несколько лет назад.

RNAIII является продуктом hld , который непосредственно регулируется AgrA, и это некодирующая регуляторная РНК (Novick and Geisinger, 2008). Agr представляет собой систему восприятия кворума, активируемую аутоиндуцирующим пептидом, продуцируемым AgrD и экспортируемым AgrB, который активирует AgrC для фосфорилирования AgrA. Затем AgrA~P индуцирует экспрессию hld с образованием РНК III.Двухкомпонентный регулятор agr реагирует на изменения в окружающей среде с помощью нескольких регуляторов (см. ниже).

Дыхание и продукция факторов вирулентности были подробно изучены у стафилококковых SCV, и были обнаружены дефекты транспорта электронов и сниженная продукция токсинов (Proctor et al., 2006; Proctor, 2019). В то время как множественные пути могут вызывать медленный рост S. aureus , тем самым продуцируя SCV, дефектные по дыханию SCV, включая тимидин-ауксотрофные изоляты, постоянно демонстрируют пониженные уровни РНК III (Proctor et al., 2006, 2014).

Связь между факторами дыхания и вирулентности также может наблюдаться в динамических SCV. Однако в этом типе SCV не всегда обнаруживаются специфические мутации (Tuchscherr et al., 2011). Тем не менее, общей характеристикой SCV является сниженная экспрессия agr . Через семь дней после инфицирования внутриклеточные бактерии, выделенные из инфицированных клеток и тканей, демонстрируют значительное снижение экспрессии токсина и agr (Tuchscherr et al., 2011, 2015; Loffler et al., 2014; Тухшерр и Лоффлер, 2015). Эти результаты указывают на прямое влияние внутриклеточной среды хозяина на восприятие бактериального кворума и рост, скорее всего, из-за ограничения питательных веществ (Vesga et al., 1996; Tuchscherr et al., 2011) и присутствия катионных пептидов хозяина (Proctor et al. ., 2014; Чжан и др., 2018). Ключевые роли Agr в адаптации бактерий и хронических инфекциях ранее были описаны в нескольких исследованиях (Altman et al., 2018; Suligoy et al., 2018; Sloan et al., 2019). Следовательно, было обнаружено, что подавление или отсутствие экспрессии Agr способствует выживанию стафилококков в организме хозяина в течение длительных периодов времени (Proctor, 2019).

Регламент в КСК

В SCV негативные регуляторы Agr демонстрируют повышенную экспрессию (SigB, ArlRS, CodY, SrrAB, VraR и RsaE), а некоторые позитивные регуляторы ингибируются (MgrA) или демонстрируют пониженную экспрессию (CyoE и SarA) (рис. 3). Эти регуляторы оперона Agr снижают продукцию РНК III (Pragman et al., 2007; Колер и др. , 2008 г.; Пейджелс и др., 2010; Крук и др., 2013 г.; Кинкель и др., 2013; Митчелл и др., 2013 г.; Кригескорте и др., 2014; Буи и Кидд, 2015 г.; Тухшерр и др., 2015; Бринсмейд, 2017; Стивенс и др., 2017; Проктор, 2019). Несмотря на то, что это перекрестное взаимодействие между различными регуляторами было очень подробно изучено в респираторно-дефектных SCV, многие из этих регуляторов также обнаруживаются в динамических SCV (Tuchscherr and Loffler, 2015; Tuchscherr et al., 2015, 2017). Таким образом, некоторые глобальные регуляторы могут быть инактивированы в других SCV из-за изменений в хромосомной структуре (Guerillot et al., 2019).

Рисунок 3. Регуляторы agr в S. aureus SCV. Низкие уровни РНК III, эффекторной молекулы локуса восприятия кворума Agr, обнаружены во многих SCV. На этом рисунке показаны множественные уровни регулирования, при которых уровни положительных регуляторов агр снижены, а уровни отрицательных регуляторов повышены. Зеленым цветом обозначены регуляторы, активированные в SCV, а серым — отсутствие активации в SCV. SarA и SarU являются положительными регуляторами Agr и проявляют повышенную экспрессию в некоторых SCV, таких как мутанты менадиона и гемина.Однако тимидин-ауксотрофные SCV демонстрируют пониженные уровни SarA. В целом регулирование приводит к снижению активации Agr. Сокращения; sigB: альтернативный сигма-фактор B; sarA = вспомогательный стафилококковый регулятор; ArlRS = двухкомпонентный регулятор локуса , связанный с автолизом; CodY = GTP-чувствительный транскрипционный плейотропный репрессор; SrrAB = s тафилококковый r респираторный r эгуляторный TCR; VraR = регулятор TCR, связанный с устойчивостью к ванкомицину; RsaE = малая некодирующая РНК E; MgrA = m ultiple g ene r egulator A; CyoE = фарнезилтрансфераза протогема IX; agr = регулятор дополнительного гена; hla = ген α-гемолизина ; и psm = ген растворимого в феноле модулялина.

Исключением из этого паттерна негативной регуляции Agr являются SarA и SarU, высокая экспрессия которых была показана у мутантов hemB и menD и других SCV (Kohler et al., 2008; Tuchscherr et al., 2015). ), но они составляют положительный регулятор Agr. Это неудивительно, поскольку в SCV обнаружена повышенная экспрессия SigB и SarA (Senn et al., 2005; Mitchell et al., 2010a, 2013; Crooke et al., 2013; Tuchscherr et al., 2015). Однако экспрессия SarA подавляется у тимидиновых мутантов (Kriegeskorte et al., 2014). В целом продукция РНК III снижается в результате регуляторного баланса в SCV, что снижает продукцию РНК III (рис. 3).

Было обнаружено, что внутриклеточное выживание и образование SCV S. aureus в макрофагах и нефагоцитирующих клетках, таких как остеобласты и эндотелиальные клетки, связаны со значительным снижением уровня Agr и усилением экспрессии SigB (Tuchscherr и др., 2011, 2015). Этот механизм выживания и образования SCV, включающий активацию экспрессии SigB, также наблюдался [] in vivo [] (Tuchscherr and Loffler, 2015; Tuchscherr et al. , 2017). SigB увеличивает экспрессию адгезинов и генов биопленки sarA , что приводит к увеличению выживаемости S. aureus в клетках-хозяевах и у пациентов с муковисцидозом (Mitchell et al., 2010b; Tuchscherr et al., 2011, 2015). Однако было показано, что S. aureus , содержащие одновременные делеции agr , sarA , и sigB , могут выживать в клетках-хозяевах в течение длительного времени без увеличения образования SCV (Tuchscherr et al., 2015). Эти результаты позволяют предположить, что S. aureus могут выживать в клетках-хозяевах за счет модуляции основных регуляторов, обнаруженных в SCV, но без образования медленно растущих бактерий. Кроме того, интересная компенсаторная мутация, которая приводит к конститутивной положительной регуляции оперона srrAB , уменьшает дефекты роста у мужчин, и hem мутантов SCV и приводит к восстановлению их быстрого роста как у дикого типа (Cao et al., 2017). ). Эта активация не корректирует сниженный мембранный потенциал; следовательно, сохраняется повышенная устойчивость к аминогликозидам и катионным пептидам (Balwit et al. , 1994; Самуэльсен и др., 2005). SrrAB активируется снижением экспрессии менадиона за счет потери репрессии Rex (Pagels et al., 2010; Kinkel et al., 2013). В конечном счете, SrrAB подавляет выработку РНК III, тем самым создавая более быстро растущий организм, который по-прежнему несет ряд признаков SCV (Pragman et al., 2007; Proctor, 2019).

Влияние АТФ и мембранного потенциала на пролонгированное выживание

S. aureus

Метаболические пути, участвующие в образовании SCV, совсем недавно были подробно рассмотрены (Proctor, 2019), поэтому детали метаболических изменений в менадион- и гемин-ауксотрофных SCV не будут здесь повторяться.Однако здесь изучается информация о том, как эти дефектные по дыханию варианты участвуют в длительном выживании бактерий.

Многие SCV имеют сниженный транспорт электронов из-за мутаций в генах, кодирующих ферменты, используемые в биосинтезе менахинона и гема (для использования в цитохромах) (Proctor et al., 2006). Кроме того, мутация thyA , которая используется в биосинтезе тимидина, приводит к снижению уровня ClpC (казеинолитическая протеаза, белок теплового шока класса III), который необходим для экспрессии аконитазы (Chatterjee et al. ., 2005, 2007). Снижение активности аконитазы снижает активность цикла Кребса, что связано с подавлением экспрессии фермента биосинтеза цепи переноса электронов (Chatterjee et al., 2007; Wang et al., 2018). Точно так же мутации в генах α-кетоглутаратдегидрогеназы, sucA и sucB (ферменты цикла Кребса), также приводят к подавлению транспорта электронов (Wang et al., 2018). Кроме того, недавно было исследовано влияние ClpC на пролонгированную выживаемость стафилококков в эндотелиальных клетках и кератиноцитах (Gunaratnam et al., 2019). Делеция clpC в S. aureus повышала его внутриклеточную выживаемость в обоих типах клеток за счет модуляции системы MazEF (токсин-антитоксин). Однако ClpC незначительно влиял на формирование SCV (Gunaratnam et al., 2019; рисунок 4).

Рисунок 4. АТФ в пролонгированном выживании S. aureus . В SCV описано несколько путей, снижающих активность ферментов в цикле Кребса. ClpC необходим для экспрессии аконитазы, и его уровень снижен в тимидин-ауксотрофных SCV. Снижение активности цикла Кребса снижает активность биосинтеза цепи переноса электронов, что приводит к снижению мембранного потенциала (Δψ). Этот процесс влияет на биосинтез АТФ с помощью F 0 F 1 АТФазы в SCV.

В то время как низкие уровни АТФ были одной объединяющей концепцией в формировании SCV и формировании клеток-персистеров, более свежие данные свидетельствуют о том, что на самом деле именно сниженный мембранный потенциал участвует в длительном выживании мутантов sucA/B ​​, а не низкие уровни АТФ ( Ван и др., 2018). Мутации в этих генах вызывают типичные SCV в лабораторных штаммах (Proctor, 2019). Инактивация atpA (АТФ-синтаза) не приводит к снижению уровня АТФ при выращивании бактерий в богатой среде, но снижает мембранный потенциал, что приводит к 1000-кратному увеличению восстановления персистеров (Wang et al., 2018). ). Конечно, снижение мембранного потенциала напрямую влияет на образование АТФ через F 0 F 1 АТФазу, что объясняет, почему наблюдается связь между АТФ и мембранным потенциалом. Наконец, ингибитор протонной движущей силы (PMF) карбонилцианид м-хлорфенилгидразон (CCCP) также усиливает образование персистирующих клеток (Grassi et al., 2017; Wang et al., 2018; рисунок 4).

Другие линии доказательств, основанные на ингибиторах F 0 F 1 АТФазы, обеспечивают дополнительную поддержку концепции о том, что снижение PMF связано с продолжительным выживанием S. aureus в организме хозяина. Недавние данные показали, что F 0 F 1 АТФаза необходима для выживания SCV (Mitchell et al., 2012; Ламонтань Буле и др., 2018). Как следует из названия, F 0 F 1 АТФаза может метаболизировать АТФ и генерировать протонную движущую силу, когда движется «в обратном направлении» (Fillingame, 1997). Исследования с использованием томатидина, ингибитора субъединицы АТФ-синтазы C F 0 F 1 АТФазы и, следовательно, продукции АТФ (Lamontagne Boulet et al., 2018), показали, что это соединение является смертельным для мужчин, гем-. и thyA- мутантных S. aureus SCV (Mitchell et al., 2011, 2012). Следует отметить, что томатидин снижает продукцию РНК III у дикого типа S. aureus и даже у Δ sigB штаммов S. aureus (Mitchell et al., 2012). Другой ингибитор цепи переноса электронов, продуцируемый P. aeruginosa , 4-гидрокси-2-гептилхинолин- N -оксид (HQNO), вызывает гиперчувствительность нормального S. aureus к томатидину (Mitchell et al., 2011). . В совокупности эти данные убедительно подтверждают концепцию о том, что образование персистеров связано со снижением PMF (рис. 4).

Связи между уровнями АТФ и хроническими инфекциями все еще могут быть установлены при изучении воздействия ацилдепсипептида (ADEP4) на персистирующие клетки (Conlon et al., 2013). ADEP4 действует на ClpP, протеазу, для активации которой требуется АТФ (Kirstein et al., 2009; Frees et al., 2014). Обычно пептиды доставляются к ClpP с помощью АТФ-зависимых субъединиц ClpX, ClpC или ClpA. В присутствии ADEP протеолиз ClpP больше не зависит от АТФ. ADEP4 связывается с ClpP и удерживает каталитическую камеру открытой, обеспечивая доступ к пептидам и белкам, которые обычно слишком велики для доступа к камере независимо от АТФ (Kirstein et al., 2009; Конлон и др., 2013, 2016; Фрис и др., 2014). Таким образом, ADEP4 эффективен для уничтожения персистирующих клеток.

Другая связь между АТФ и персистерами была обнаружена, когда было обнаружено, что метаболическая активность, а не скорость роста, имеет решающее значение для летальности антибиотиков (Lopatkin et al., 2019). В этих исследованиях АТФ использовали в качестве «метаболического репортера» для метаболической активности. Бактериальная выживаемость была обратно пропорциональна уровням АТФ у многих видов бактерий, включая S. aureus. Было обнаружено, что метаболически активные, но неделящиеся бактерии более чувствительны к антибиотикам, чем делящиеся бактерии (Yamaguchi et al., 2003; Wang et al., 2018; Pu et al. , 2019). Конечно, в этих исследованиях уровни АТФ измерялись как связь с персистерами.

Последнее звено между АТФ и устойчивостью можно найти в КСМ. В аэробных условиях для производства АТФ с помощью F 0 F 1 АТФазы используется кислород. Использование кислорода внутриклеточными бактериями активирует индуцируемый гипоксией фактор (HIF) в клетках-хозяевах (Taylor and Colgan, 2017; Proctor, 2019).Активация HIF-1 стимулирует иммунную систему хозяина к удалению инфицированных клеток хозяина. Дефектные по дыханию S. aureus SCV используют меньше кислорода, чем S. aureus дикого типа, и не могут активировать HIF-1 (Werth et al., 2010), тем самым позволяя SCV выживать внутри хозяина.

Метаболические пути и мутации, обнаруженные в SCV с нормальным уровнем АТФ

Несмотря на то, что между SCV и АТФ существует много связей, существует несколько других путей, которые могут привести к развитию SCV, если уровни АТФ не снижаются из-за прерывания транспорта электронов. Эти SCV также вызывают хронические инфекции и имеют низкий уровень РНК III. Например, S. aureus с мутациями в генах биосинтеза липидов являются SCV. Воздействие даптомицина на S. aureus приводит к отбору мутаций в fabF (синтаза жирных кислот), что приводит к фенотипу SCV (Lin et al., 2016). Интересно, что мутанты fabF являются ауксотрофными по Tween 80, и введение Tween 80 восстанавливает полный рост этого мутанта. Другой клинический S.aureus SCV, как сообщалось, является ауксотрофным по ненасыщенным жирным кислотам (Kaplan and Dye, 1976). Недавно было обнаружено, что некоторые ауксотрофные по жирным кислотам стафилококковые SCV несут мутацию в переносчике ECF (фактора энергетической связи), который участвует в импорте жирных кислот (Schleimer et al., 2018). Эти микроорганизмы показали снижение гемолиза и снижение пигментации и образовали небольшие колонии. Повышенная экспрессия fabI также делает микроорганизмы устойчивыми к триклозану; однако эти мутанты более чувствительны к другим антибиотикам (Seaman et al. , 2007; Форбс и др., 2015 г.; Базейд и др., 2018). Другие мутации в генах биосинтеза жирных кислот, такие как fakAB (киназа жирных кислот), plsX (глицерол-3-фосфатацилтрансфераза) и accD (ацетил-КоА-карбоксилаза-карбокситрансфераза), также могут приводить к образованию жирных кислот. -ауксотрофные SCV (Parsons and Rock, 2011; Parsons et al., 2013, 2014), но об этих мутантах еще не сообщалось в клинических изолятах. Тем не менее, Enterococcus faecalis SCV, который является ауксотрофом ненасыщенных жирных кислот, был выделен от ребенка с хроническим омфалитом, но о мутации не сообщалось (Kubota et al., 2013).

Недавно было показано, что ауксотрофы CO 2 растут как SCV и связаны с хроническими инфекциями. Негемолитические, непигментированные SCV, которые медленно становились каталазоположительными и легко регрессировали, были обнаружены у 14 пациентов с хроническими инфекциями (Gomez-Gonzalez et al., 2010). В другом случае хроническая инфекция молочной железы была вызвана CO 2 -зависимым S. aureus SCV (Bhattacharyya et al., 2015). Об активности и уровнях agr / rnaIII не сообщалось.

Штаммы стафилококков, несущие мутацию fusE , растут как SCV. Эти штаммы могут быть отобраны путем воздействия аминогликозидов и устойчивы к фузидиевой кислоте (Norstrom et al., 2007; Lannergard et al., 2011). Эти организмы содержат мутации rplF и ассоциированные мутации в генах hem и/или men . Хроническая бактериемия была вызвана устойчивым к антибиотикам штаммом S. aureus SCV, несущим мутации fus (Lannergard et al., 2009).

Мутация в белке холодового шока B ( cspB ) вызывает SCV со сниженной пигментацией и устойчивостью к аминогликозидам и триметоприм-сульфаметоксазолу, но с повышенной чувствительностью к даптомицину, тейкопланину и метициллину (Duval et al., 2010). Поскольку мутанты hemB демонстрируют сниженную экспрессию CspB (Seggewiss et al., 2006; Kriegeskorte et al., 2014), возможно, что это снижение экспрессии может быть одним из механизмов, лежащих в основе длительного выживания S. золотистый .

Заключение

S. aureus способен очень быстро реагировать на внешние раздражители. Как только этот возбудитель получает доступ к внутриклеточной среде, возникают регуляторные перекрестные помехи и формируются динамические SCV. Долгосрочное выживание в клетках-хозяевах может нацеливаться на специфические гены электронного транспорта и выбирать менадион-, гемин- и тимидин-ауксотрофные SCV. Изучение этих мутантов дает информацию о путях, участвующих в формировании фенотипов SCV, которые также могут быть активны в динамических SCV.Тем не менее дефекты роста, характерные для SCV, могут быть компенсированы другими регуляторами. Таким образом, персистентные клетки также могут быть быстро растущими организмами, которые проявляют некоторые особенности SCV. S. aureus может легко отключить дыхание при выращивании в анаэробной среде. Следует отметить, что мутации в генах, кодирующих компоненты системы транспорта электронов, которые подавляют экспрессию факторов вирулентности, обычно обнаруживаются в SCV. Однако эти мутации не всегда наблюдаются в динамических SCV, что указывает на то, что другие механизмы могут влиять на систему Agr.Были рассмотрены изменения в регуляции генов, которые приводят к глубокому подавлению РНК III и продукции фактора вирулентности. Agr, по-видимому, является ключевым компонентом, вызывающим изменения в потребности S. aureus для выживания в клетках-хозяевах, уклонения от иммунной системы и устойчивости к противомикробным препаратам. В заключение, основные характеристики S. aureus SCV включают пониженный мембранный потенциал, низкую вирулентность из-за изменений в системе Agr за счет взаимодействия с другими молекулами, увеличенную выживаемость в клетках-хозяевах, высокую устойчивость к специфическим противомикробным препаратам и эффективное уклонение от вируса. иммунной системы хозяина.Эти особенности способствуют неэффективности клинического лечения хронических стафилококковых инфекций.

Необходимы дальнейшие исследования для выявления путей, участвующих в образовании SCV, для улучшения лечения рецидивирующих стафилококковых инфекций.

Вклад авторов

LT написал и оформил рукопись и рисунки. BL внес свой вклад в концепцию этой работы. RP участвовал в написании рукописи и дизайне рисунков.

Финансирование

Эта работа финансировалась Федеральным министерством образования и научных исследований, Центр контроля и лечения сепсиса, FKZ 01EO1502.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Ссылки

Альтман, Д. Р., Салливан, М. Дж., Чакко, К. И., Баласубраманян, Д., Пак, Т. Р., Сауз, В. Е., и соавт. (2018). Пластичность генома агр-дефектного Staphylococcus aureus при клинической инфекции. Заразить. Иммун. 86:e00331-18.doi: 10.1128/IAI.00331-18

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ансари, С., Непал, Х. П., Гаутам, Р., Шреста, С. , Четри, М. Р., и Чапагейн, М. Л. (2015). Staphylococcus aureus : резистентность к метициллину и небольшие варианты колоний от гнойных инфекций кожи, мягких тканей и костей. J. Непал Health Res. Совет. 13, 126–132.

Реферат PubMed | Академия Google

Балабан, Н. К., Хелайн, С., Льюис, К., Ackermann, M., Aldridge, B., Andersson, D.I., et al. (2019). Определения и рекомендации по исследованию устойчивости к антибиотикам. Нац. Преподобный Микробиолог. 17, 441–448. doi: 10.1038/s41579-019-0196-3

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Balwit, J.M., Van Langevelde, P., Vann, J.M., и Proctor, R.A. (1994). Гентамицин-резистентный менадион и ауксотрофный гемин Staphylococcus aureus сохраняются в культивируемых эндотелиальных клетках. Дж.Заразить. Дис. 170, 1033–1037. doi: 10.1093/infdis/170.4.1033

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Базейд, А. С., Форбс, С., Хамфрис, Г. Дж., Леддер, Р. Г., О’Куалаин, Р., и Макбейн, А. Дж. (2018). Добавка жирных кислот обращает фенотип варианта с небольшими колониями в адаптированном к триклозану Staphylococcus aureus : генетический, протеомный и фенотипический анализы. науч. Респ. 8:3876. doi: 10.1038/s41598-018-21925-6

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Бхаттачарья, С., Джайсвал, Н.К., Кумар, М., Ансари, М.А., и Сарфраз, А. (2015). Абсцесс молочной железы в случае атрезии протока, вызванной CO2-ауксотрофными вариантами небольших колоний Staphylococcus aureus : отчет о клиническом случае и обзор литературы. J. Nat. науч. биол. Мед. 6, 475–476. дои: 10.4103/0976-9668.160046

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Биггер, JW (1944). Лечение стафилококковых инфекций пенициллином путем периодической стерилизации. Ланцет 244, 497–500. doi: 10.1016/s0140-6736(00)74210-3

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Браунер А. , Фридман О., Гефен О. и Балабан Н. К. (2016). Различают резистентность, толерантность и устойчивость к антибиотикотерапии. Нац. Преподобный Микробиолог. 14, 320–330. doi: 10.1038/nrmicro.2016.34

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Буи, Л. М., Конлон, Б. П., и Кидд, С. П. (2017). Толерантность к антибиотикам и альтернативный образ жизни Staphylococcus aureus . Очерки биохимии. 61, 71–79. дои: 10.1042/EBC20160061

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Буй, Л.М.Г., и Кидд, С.П. (2015). Полная геномная характеристика развития стабильной небольшой колонии клеточного типа клиническим штаммом Staphylococcus aureus . Заразить. Жене. Эвол. 36, 345–355. doi: 10.1016/j.meegid.2015.10.011

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Цао, С., Хасеби Д.Л., Брэндис Г. и Хьюз Д. (2017). Альтернативные эволюционные пути для резистентных к лекарственным препаратам мутантов с небольшими колониями в Staphylococcus aureus . МБио 8:e00358-17. doi: 10.1128/mBio.00358-17

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Чаттерджи, И., Беккер, П., Грундмайер, М., Бишофф, М., Сомервиль, Г.А., Питерс, Г., и др. (2005). Staphylococcus aureus ClpC необходим для устойчивости к стрессу, активности аконитазы, восстановления роста и гибели. J. Бактериол. 187, 4488–4496. doi: 10.1128/jb.187.13.4488-4496.2005

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Чаттерджи И., Херрманн М., Проктор Р. А., Петерс Г. и Каль Б. К. (2007). Повышенная постстационарная выживаемость клинического тимидинзависимого варианта с небольшими колониями Staphylococcus aureus является результатом отсутствия функционального цикла трикарбоновых кислот. J. Бактериол. 189, 2936–2940. дои: 10.1128/jb.01444-06

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Шуар, К., Водо, П.Е., Проктор, Р. А., и Лью, Д.П. (1997). Снижение восприимчивости к уничтожению антибиотиками стабильных небольших колоний варианта Staphylococcus aureus в жидкой фазе и на поверхностях, покрытых фибронектином. J. Антимикроб. Чемотер. 39, 603–608. doi: 10.1093/jac/39.5.603

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Коулман, Г.(1985). Сравнение структуры внеклеточных белков, продуцируемых организмом Staphylococcus aureus (Wood 46), секретирующим высокий уровень альфа-токсина, во время аэробного и анаэробного роста. J. Gen. Microbiol. 131, 405–408. дои: 10.1099/00221287-131-2-405

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Conlon, B.P., Nakayasu, E.S., Fleck, L.E., Lafleur, M.D., Isabella, V.M., Coleman, K., et al. (2013). Активированный ClpP убивает персистеров и устраняет хроническую биопленочную инфекцию. Природа 503, 365–370. doi: 10.1038/nature12790

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Conlon, B. P., Rowe, S.E., Gandt, A.B., Nuxoll, A.S., Donegan, N.P., Zalis, E.A., et al. (2016). Образование персистеров у Staphylococcus aureus связано с истощением АТФ. Нац. микробиол. 1:16051.

Академия Google

Крук А.К., Фуллер Дж.Р., Обрист М.В., Томкович С.Е., Витко Н.П. и Ричардсон А.Р. (2013). CcpA-независимая глюкозная регуляция лактатдегидрогеназы 1 в Staphylococcus aureus . PLoS One 8:e54293. doi: 10.1371/journal.pone.0054293

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Цуй, Л., Неох, Х.М., Ивамото, А., и Хирамацу, К. (2012). Координированное переключение фенотипа с крупномасштабной инверсией хромосомного флип-флоп наблюдается у бактерий. Проц. Натл. акад. науч. США 109, E1647–E1656. doi: 10.1073/pnas.1204307109

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Дюваль, Б.Д., Мэтью, А., Сатола, С.В., и Шафер, В.М. (2010). Изменение свойств роста, пигментации и чувствительности к противомикробным препаратам Staphylococcus aureus из-за потери основного гена холодового шока cspB. Антимикроб. Агенты Чемотер. 54, 2283–2290. doi: 10.1128/AAC.01786-09

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Филлингейм, Р.Х. (1997). Сопряжение транспорта H+ и синтеза АТФ в синтазах F1F0-ATP: взгляд на взаимодействующие части динамической молекулярной машины. Дж. Экспл. биол. 200, 217–224.

Реферат PubMed | Академия Google

Форбс С., Латимер Дж., Базейд А. и Макбейн А. Дж. (2015). Изменена конкурентоспособность, восприимчивость к противомикробным препаратам и клеточная морфология в маленьком колониальном варианте Staphylococcus aureus , индуцированном триклозаном. Антимикроб. Агенты Чемотер. 59, 4809–4816. doi: 10.1128/AAC.00352-15

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Фрис Д., Герт У. и Ингмер Х. (2014). Шапероны и протеазы Clp играют центральную роль в выживании при стрессе, вирулентности и устойчивости к антибиотикам Staphylococcus aureus . Междунар. Дж. Мед. микробиол. 304, 142–149. doi: 10.1016/j.ijmm.2013.11.009

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Гао В., Монк И. Р., Tobias, N.J., Gladman, S.L., Seemann, T., Stinear, T.P., et al. (2015). Большие тандемные экспансии хромосом облегчают адаптацию ниши во время персистирующей инфекции лекарственно-устойчивым Staphylococcus aureus . Микроб. Геном. 1:e000026. doi: 10.1099/mgen.0.000026

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Гарсия, Л.Г., Лемэр, С., Каль, Б.С., Беккер, К., Проктор, Р.А., Денис, О., и соавт. (2013). Антибиотическая активность против вариантов небольшого размера колоний Staphylococcus aureus : обзор данных in vitro, животных и клинических данных. J. Антимикроб. Чемотер. 68, 1455–1464. doi: 10.1093/jac/dkt072

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Гомес-Гонсалес, К., Акоста, Дж. , Вилла, Дж., Баррадо, Л., Санс, Ф., Орельяна, М.А., и соавт. (2010). Клинические и молекулярные характеристики инфекций, вызванных СО2-зависимыми вариантами малых колоний Staphylococcus aureus . Дж. Клин. микробиол. 48, 2878–2884. doi: 10.1128/JCM.00520-10

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Грасси, Л., Di Luca, M., Maisetta, G., Rinaldi, A.C., Esin, S., Trampuz, A., et al. (2017). Получение персистирующих клеток Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aureus путем химической обработки и оценка их чувствительности к агентам, нацеленным на мембрану. Фронт. микробиол. 8:1917. doi: 10.3389/fmicb.2017.01917

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Герильо, Р., Костулиас, X., Донован, Л., Ли, Л., Картер, Г.П., Хачани, А., и соавт. (2019). Нестабильные хромосомные перестройки Staphylococcus aureus вызывают переключение фенотипа, связанное с персистирующими инфекциями. Проц. Натл. акад. науч. США 116, 20135–20140 гг. doi: 10.1073/pnas.1

1116

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Gunaratnam, G., Tuchscherr, L., Elhawy, M.I., Bertram, R., Eisenbeis, J., Spengler, C., et al. (2019). ClpC влияет на внутриклеточную выживаемость Staphylococcus aureus в непрофессиональных фагоцитирующих клетках. науч. Респ. 9:16267. doi: 10.1038/s41598-019-52731-3

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Джеффри, К.С., Севитт, С., и Топли, Э. (1949). Острый остеомиелит, вызванный продуцирующим пенициллиназу Staphylococcus aureus . Ланцет 1, 259–261. doi: 10.1016/s0140-6736(49)-6

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Каль, Б. К., Беккер, К., и Лоффлер, Б. (2016). Клиническое значение и патогенез стафилококковых мелкоколониальных вариантов при персистирующих инфекциях. клин. микробиол. Ред. 29, 401–427. doi: 10.1128/CMR.00069-15

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Kahl, B.C., Belling, G., Becker, P., Chatterjee, I., Wardecki, K., Hilgert, K., et al. (2005). Зависимые от тимидина варианты Staphylococcus aureus с небольшими колониями связаны с обширными изменениями в профилях экспрессии регуляторов и генов вирулентности. Заразить. Иммун. 73, 4119–4126. doi: 10.1128/iai.73.7.4119-4126.2005

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Каплан М.Л. и Дай В. (1976). Требования к росту некоторых формирующих небольшие колонии вариантов Staphylococcus aureus . Дж. Клин. микробиол. 4, 343–348.

Реферат PubMed | Академия Google

Kim, N.H., Kang, Y.M., Han, W.D., Park, K.U., Park, K.H., Yoo, J.I., et al. (2016). Мелкоколониальные варианты при персистирующей и рецидивирующей Staphylococcus aureus бактериемии. Микроб. Сопротивление наркотикам. 22, 538–544.

Реферат PubMed | Академия Google

Кинкель, Т. Л., Ру, К. М., Данман, П. М., и Фанг, Ф. К. (2013). Двухкомпонентная система Staphylococcus aureus SrrAB повышает устойчивость к нитрозативному стрессу и гипоксии. МБио 4:e00696-13. doi: 10.1128/mBio.00696-13

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Кипп Ф., Зибур В., Беккер К., Криммер В., Хобета Н., Peters, G., et al. (2003). Обнаружение Staphylococcus aureus с помощью 16S рРНК, направленной гибридизации in situ у пациента с абсцессом головного мозга, вызванным вариантами небольших колоний. Дж. Нейрол. Нейрохирург. Психиатрия 74, 1000–1002. doi: 10.1136/jnnp.74.7.1000

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Кирстейн, Дж., Хоффманн, А., Лили, Х., Шмидт, Р., Рубсамен-Вайгманн, Х., Бротц-Остерхельт, Х., и др. (2009). Антибиотик ADEP перепрограммирует ClpP, превращая его из регулируемой в неконтролируемую протеазу. EMBO Мол. Мед. 1, 37–49. doi: 10.1002/emmm.200

2

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Колер, К., Фон Эйфф, К., Либеке, М., Макнамара, П.Дж., Лалк, М., Проктор, Р.А., и соавт. (2008). Дефект в биосинтезе менадиона вызывает глобальные изменения в экспрессии генов у Staphylococcus aureus . J. Бактериол. 190, 6351–6364. doi: 10.1128/JB.00505-08

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Кригескорте, А., Блок Д., Дрешер М., Виндмюллер Н., Меллманн А., Баум С. и соавт. (2014). Инактивация thyA в Staphylococcus aureus ослабляет вирулентность и оказывает сильное влияние на метаболизм и экспрессию генов вирулентности. МБио 5:e01447-14. doi: 10.1128/mBio.01447-14

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Кубота Н., Кузумото К., Хидака Э., Йошизава К., Юмото К., Оана К. и др. (2013). Первое выделение олеатзависимых вариантов Enterococcus faecalis с небольшими колониями из пупочного экссудата ребенка с омфалитом. J. Med. микробиол. 62, 1883–1890. doi: 10.1099/jmm.0.062752-0

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Kussmann, M., Karer, M., Obermueller, M., Schmidt, K., Barousch, W., Moser, D., et al. (2018). Появление далбаванцин-индуцированного гликопептида/липогликопептида, нечувствительного Staphylococcus aureus , во время лечения эндокардита, связанного с сердечным устройством. Аварийный. микробы заражают. 7:202. doi: 10.1038/s41426-018-0205-z

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ламонтань Буле, М., Isabelle, C., Guay, I., Brouillette, E., Langlois, J.P., Jacques, P.E., et al. (2018). Томатидин представляет собой ведущую молекулу антибиотика, нацеленную на Staphylococcus aureus Субъединицу АТФ-синтазы C. Antimicrob. Агенты Чемотер. 62:e02197-17. doi: 10.1128/AAC.02197-17

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Lannergard, J. , Cao, S., Norstrom, T., Delgado, A., Gustafson, J.E., and Hughes, D. (2011). Генетическая сложность резистентных к фузидиевой кислоте вариантов небольших колоний (SCV) в Staphylococcus aureus . PLoS One 6:e28366. doi: 10.1371/journal.pone.0028366

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ланнергард, Дж., Норстром, Т., и Хьюз, Д. (2009). Генетические детерминанты устойчивости к фузидиевой кислоте среди изолятов клинической бактериемии Staphylococcus aureus . Антимикроб. Агенты Чемотер. 53, 2059–2065. doi: 10.1128/AAC.00871-08

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Латтар, С.M., Tuchscherr, L.P., Caccuri, R.L., Centron, D., Becker, K., Alonso, C.A., et al. (2009). Экспрессия капсулы и генотипические различия среди изолятов Staphylococcus aureus от пациентов с хроническим или острым остеомиелитом. Заразить. Иммун. 77, 1968–1975 гг. doi: 10. 1128/IAI.01214-08

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Лехнер, С., Льюис, К., и Бертрам, Р. (2012). Staphylococcus aureus персистент, устойчивый к бактерицидным антибиотикам. Дж. Мол. микробиол. Биотехнолог. 22, 235–244. дои: 10.1159/000342449

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Лин, Ю. Т., Цай, Дж. К., Ямамото, Т., Чен, Х. Дж., Хунг, В. К., Сюэ, П. Р., и соавт. (2016). Возникновение небольшого колониального варианта ванкомицина-промежуточного Staphylococcus aureus у пациента с септическим артритом при длительном лечении даптомицином. J. Антимикроб. Чемотер. 71, 1807–1814 гг. дои: 10.1093/JAC/DKW060

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Лоффлер, Б., Тухшерр, Л., Ниманн, С., и Петерс, Г. (2014). Staphylococcus aureus персистенция в непрофессиональных фагоцитах. Междунар. Дж. Мед. микробиол. 304, 170–176. doi: 10.1016/j.ijmm.2013.11.011

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Лопаткин А.Дж., Стоукс Дж.М., Женг Э.Дж., Ян Дж.Х., Такахаши М.К., Ю Л. и соавт.(2019). Состояние метаболизма бактерий более точно предсказывает летальность от антибиотиков, чем скорость роста. Нац. микробиол. 4, 2109–2117. doi: 10.1038/s41564-019-0536-0

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Loss, G., Simoes, P.M., Valour, F., Cortes, M.F., Gonzaga, L., Bergot, M., et al. (2019). Staphylococcus aureus вариантов малых колоний (SCV): новости о хронической инфекции протезированных суставов. Фронт. Клетка. Заразить. микробиол. 9:363. doi: 10.3389/fcimb.2019.00363

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Митчелл Г., Бруйетт Э., Сегин Д. Л., Асселин А. Э., Джейкоб К. Л. и Малуин Ф. (2010a). Роль сигма-фактора B в появлении вариантов небольших колоний Staphylococcus aureus и повышенном образовании биопленки в результате воздействия аминогликозидов. Микроб. Патог. 48, 18–27. doi: 10.1016/j.micpath.2009.10.003

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Митчелл, Г., Fugere, A., Pepin Gaudreau, K., Brouillette, E., Frost, E.H., Cantin, A.M., et al. (2013). SigB является доминирующим регулятором вирулентности в вариантах Staphylococcus aureus с небольшими колониями. PLoS One 8:e65018. doi: 10.1371/journal.pone.0065018

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Митчелл Г., Гаттузо М., Грондин Г., Марсо Э., Буараб К. и Малуэн Ф. (2011). Томатидин ингибирует репликацию вариантов Staphylococcus aureus с небольшими колониями в эпителиальных клетках муковисцидоза дыхательных путей. Антимикроб. Агенты Чемотер. 55, 1937–1945 гг. doi: 10.1128/AAC.01468-10

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Mitchell, G., Lafrance, M., Boulanger, S., Seguin, D.L., Guay, I. , Gattuso, M., et al. (2012). Томатидин действует в синергии с аминогликозидными антибиотиками против полирезистентного Staphylococcus aureus и предотвращает экспрессию генов вирулентности. J. Антимикроб. Чемотер. 67, 559–568. doi: 10.1093/jac/dkr510

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Митчелл, Г., Seguin, D.L., Asselin, A.E., Deziel, E., Cantin, A.M., Frost, E.H., et al. (2010б). Staphylococcus aureus sigma B-зависимое появление вариантов небольших колоний и образование биопленки после воздействия Pseudomonas aeruginosa 4-гидрокси-2-гептилхинолин-N-оксид. ВМС микробиол. 10:33. дои: 10.1186/1471-2180-10-33

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Норстром, Т., Ланнергард, Дж., и Хьюз, Д. (2007). Генетическая и фенотипическая идентификация мутантов, устойчивых к фузидиевой кислоте, с фенотипом в виде небольших колоний у Staphylococcus aureus . Антимикроб. Агенты Чемотер. 51, 4438–4446. doi: 10.1128/aac.00328-07

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Новик, Р. П., Росс, Х. Ф., Проян, С. Дж., Корнблюм, Дж., Крейсвирт, Б., и Могазех, С. (1993). Синтез стафилококковых факторов вирулентности контролируется регуляторной молекулой РНК. EMBO J. 12, 3967–3975. doi: 10.1002/j.1460-2075.1993.tb06074.x

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Пейджелс, М., Fuchs, S., Pane-Farre, J., Kohler, C., Menschner, L., Hecker, M., et al. (2010). Восприятие окислительно-восстановительного потенциала с помощью репрессора семейства Rex участвует в регуляции экспрессии анаэробных генов у Staphylococcus aureus . мол. микробиол. 76, 1142–1161. doi: 10.1111/j.1365-2958.2010.07105.x

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Parsons, J.B., Broussard, T.C., Bose, J.L., Rosch, J. W., Jackson, P., Subramanian, C., et al. (2014). Идентификация двухкомпонентной киназы жирных кислот, ответственной за включение жирных кислот хозяина Staphylococcus aureus . Проц. Натл. акад. науч. США 111, 10532–10537. doi: 10.1073/pnas.1408797111

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Парсонс, Дж. Б., Франк, М. В., Рош, Дж. В., и Рок, К. О. (2013). Staphylococcus aureus ауксотрофы жирных кислот не размножаются у мышей. Антимикроб. Агенты Чемотер. 57, 5729–5732. doi: 10.1128/aac.01038-13

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Парсонс, Дж. Б., и Рок, К.О. (2011). Является ли бактериальный синтез жирных кислот подходящей целью для открытия антибактериальных препаратов? Курс. мнение микробиол. 14, 544–549. doi: 10.1016/j.mib.2011.07.029

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Прагман А.А., Джи Ю. и Шливерт П.М. (2007). Репрессия Staphylococcus aureus SrrAB с использованием индуцируемого антисмыслового srrA изменяет уровни транскриптов факторов роста и вирулентности. Биохимия 46, 314–321. дои: 10.1021/bi0603266

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Проктор, Р. (2006). «Варианты дыхания и малых колоний Staphylococcus aureus », в грамположительных патогенах , 2-е изд., ред. В. Фишетти, Р. Новик, Дж. Ферретти, Д. Портной и Дж. Руд (Вашингтон, округ Колумбия). : ASM Press), 434–442. дои: 10.1128/9781555816513.ch45

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Проктор, Р. (2019). Варианты дыхания и небольших колоний Staphylococcus aureus . Микробиолог. Спектр. 7, 549–561. дои: 10.1128/9781555816513.ch45

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Проктор, Р. А. (2016). Стафилококк: генетика и физиология , изд. GA Somerville (Великобритания: Caister Academic Press), 1–22. дои: 10.21775/97819101.01

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Проктор, Р. А., Кригескорте, А., Каль, Б. К., Беккер, К., Лоффлер, Б., и Петерс, Г. (2014). Staphylococcus aureus вариантов малых колоний (SCV): дорожная карта метаболических путей, связанных с персистирующими инфекциями. Фронт. Клетка. Заразить. микробиол. 4:99. doi: 10.3389/fcimb.2014.00099

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Proctor, R.A., Van Langevelde, P., Kristjansson, M., Maslow, J.N., and Arbeit, R.D. (1995). Персистирующие и рецидивирующие инфекции, связанные с вариантами небольших колоний Staphylococcus aureus . клин. Заразить. Дис. 20, 95–102. doi: 10.1093/клиниды/20.1.95

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Проктор Р.A., Von Eiff, C., Kahl, B.C., Becker, K., Mcnamara, P., Herrmann, M., et al. (2006). Варианты с небольшими колониями: патогенная форма бактерий, способствующая персистирующим и рецидивирующим инфекциям. Нац. Преподобный Микробиолог. 4, 295–305. doi: 10.1038/nrmicro1384

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Pu, Y., Li, Y., Jin, X., Tian, ​​T., Ma, Q., Zhao, Z., et al. (2019). АТФ-зависимая динамическая агрегация белков регулирует глубину покоя бактерий, необходимую для устойчивости к антибиотикам. Мол Ячейка 73, 143–156.e4. doi: 10.1016/j.molcel.2018.10.022

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Samuelsen, O., Haukland, H.H., Kahl, B.C., Von Eiff, C., Proctor, R.A., Ulvatne, H., et al. (2005). Staphylococcus aureus вариантов с небольшими колониями устойчивы к противомикробному пептиду лактоферрицину B. J. Antimicrob. Чемотер. 56, 1126–1129. doi: 10.1093/jac/dki385

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Сарафян С.К. и Морс С.А. (1987). Факторы окружающей среды, влияющие на синтез токсина-1 синдрома токсического шока (TSST-1). J. Med. микробиол. 24, 75–81. дои: 10.1099/00222615-24-1-75

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Schleimer, N., Kaspar, U., Drescher, M., Seggewiss, J., Von Eiff, C., Proctor, R.A., et al. (2018). Модуль транспортера фактора энергосвязывания EcfAA’T, новый кандидат на роль генетической основы жирнокислотно-ауксотрофных вариантов небольших колоний Staphylococcus aureus . Фронт. микробиол. 9:1863. doi: 10.3389/fmicb.2018.01863

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Швердт, М., Нойманн, К., Швартбек, Б., Кампмайер, С., Херцог, С., Горлих, Д., и соавт. (2018). Staphylococcus aureus в дыхательных путях больных муковисцидозом – ретроспективное долгосрочное исследование. Междунар. Дж. Мед. микробиол. 308, 631–639. doi: 10.1016/j.ijmm.2018.02.003

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Моряк, П.Ф., Окс Д. и Дэй М.Дж. (2007). Варианты с небольшими колониями: новый механизм устойчивости к триклозану у метициллин-резистентного Staphylococcus aureus . J. Антимикроб. Чемотер. 59, 43–50. doi: 10.1093/jac/dkl450

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Seggewiss, J., Becker, K., Kotte, O., Eisenacher, M., Yazdi, M.R., Fischer, A., et al. (2006). Репортерный метаболитный анализ профилей транскрипции штамма Staphylococcus aureus с нормальным фенотипом и его изогенного мутанта hemB, демонстрирующего вариантный фенотип с небольшими колониями. J. Бактериол. 188, 7765–7777. doi: 10.1128/jb.00774-06

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Сенн, М.М., Бишофф, М., Фон Эйфф, К., и Бергер-Бачи, Б. (2005). sigmaB-активность у мутанта Staphylococcus aureus hemB. J. Бактериол. 187, 7397–7406. doi: 10.1128/jb.187.21.7397-7406.2005

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Слоан Т. Дж., Мюррей Э., Йокояма М., Мэсси Р.C., Chan, W.C., Bonev, B.B., et al. (2019). Время решает все: влияние встречающихся в природе Staphylococcus aureus адаптивных мутаций цитоплазматического домена AgrC на аутоиндукцию. J. Бактериол. 201:e00409-19. doi: 10.1128/JB.00409-19

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Стивенс, Э., Лаабей, М., Гарднер, С., Сомервилл, Г. А., и Мэсси, Р. К. (2017). Производство цитолитического токсина Staphylococcus aureus зависит от активности фарнезилтрансферазы протогема IX. науч. Респ. 7:13744. doi: 10.1038/s41598-017-14110-8

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Suligoy, C.M., Lattar, S.M., Noto Llana, M., Gonzalez, C.D., Alvarez, L.P., Robinson, D.A., et al. (2018). Мутация Agr связана с адаптацией Staphylococcus aureus к хозяину при хроническом остеомиелите. Фронт. Клетка. Заразить. микробиол. 8:18. doi: 10. 3389/fcimb.2018.00018

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Тухшерр, Л., Bischoff, M., Lattar, S.M., Noto Llana, M., Pfortner, H., Niemann, S., et al. (2015). Сигма-фактор SigB имеет решающее значение для обеспечения адаптации Staphylococcus aureus во время хронических инфекций. PLoS Патог. 11:e1004870. doi: 10.1371/journal.ppat.1004870

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Тухшерр, Л., Герачи, Дж., и Лоффлер, Б. (2017). Staphylococcus aureus регулятор сигма B важен для развития хронических инфекций в модели гематогенного остеомиелита мышей. Патогены 6:31. doi: 10.3390/pathogens6030031

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Tuchscherr, L., Heitmann, V., Hussain, M., Viemann, D., Roth, J., Von Eiff, C., et al. (2010а). Варианты небольших колоний Staphylococcus aureus представляют собой адаптированные фенотипы для внутриклеточной персистенции. Дж. Заразить. Дис. 202, 1031–1040. дои: 10.1086/656047

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Тухшерр, Л., Крайс, К.A., Hoerr, V., Flint, L., Hachmeister, M., Geraci, J., et al. (2016). Staphylococcus aureus развивает повышенную резистентность к антибиотикам за счет формирования динамических вариантов небольших колоний во время хронического остеомиелита. J. Антимикроб. Чемотер. 71, 438–448. doi: 10.1093/jac/dkv371

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Тухшерр, Л., и Лоффлер, Б. (2015). Staphylococcus aureus динамически адаптирует экспрессию глобальных регуляторов и факторов вирулентности при переходе от острой инфекции к хронической. Курс. Жене. 62, 15–17. doi: 10.1007/s00294-015-0503-0

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Tuchscherr, L., Loffler, B., Buzzola, F.R., and Sordelli, D.O. (2010b). Staphylococcus aureus Адаптация к хозяину и персистенция: роль утраты экспрессии капсульного полисахарида. Будущая микробиология. 5, 1823–1832 гг. doi: 10.2217/fmb.10.147

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Тухшерр, Л., Medina, E., Hussain, M., Volker, W., Heitmann, V., Niemann, S., et al. (2011). Staphylococcus aureus переключение фенотипа: эффективная бактериальная стратегия, позволяющая избежать иммунного ответа хозяина и установить хроническую инфекцию. EMBO Мол. Мед. 3, 129–141. doi: 10.1002/emmm.201000115

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Tuchscherr, L., Pollath, C., Siegmund, A., Deinhardt-Emmer, S., Hoerr, V., Svensson, C.M., et al. (2019). Клинический С.aureus различаются по своей вирулентности, что способствует адаптации к хозяину. Токсины 11:135. doi: 10.3390/toxins11030135

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Tuchscherr, L.P., Buzzola, F.R., Alvarez, L.P., Lee, JC, and Sordelli, D. O. (2008). Антитела к капсульному полисахариду и фактору слипания а предотвращают мастит и появление неинкапсулированных и мелкоколониальных вариантов Staphylococcus aureus у мышей. Заразить. Иммун. 76, 5738–5744. doi: 10.1128/IAI.00874-08

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Vesga, O., Groeschel, M.C., Otten, M.F., Brar, D.W., Vann, J.M., и Proctor, R.A. (1996). Staphylococcus aureus вариантов небольших колоний индуцируются внутриклеточной средой эндотелиальных клеток. Дж. Заразить. Дис. 173, 739–742. doi: 10.1093/infdis/173.3.739

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

фон Эйфф, К., Mcnamara, P., Becker, K., Bates, D., Lei, X.H., Ziman, M., et al. (2006). Профилирование микрочипа фенотипа Staphylococcus aureus мутантов menD и hemB с фенотипом варианта с небольшими колониями. J. Бактериол. 188, 687–693. doi: 10.1128/jb.188.2.687-693. 2006

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Вулин, К., Леймер, Н., Хьюмер, М., Акерманн, М., и Цинкернагель, А. С. (2018). Длительное бактериальное запаздывание приводит к появлению небольших вариантов колоний, которые представляют собой субпопуляцию персистеров. Нац. коммун. 9:4074. doi: 10.1038/s41467-018-06527-0

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Wang, W., Chen, J., Chen, G., Du, X., Cui, P., Wu, J., et al. (2015). Мутагенез транспозонов идентифицирует новые гены, связанные с образованием персистеров. Фронт. микробиол. 6:1437. doi: 10.3389/fmicb.2015.01437

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ван Ю., Bojer, M.S., George, S.E., Wang, Z., Jensen, P.R., Wolz, C., et al. (2018). Инактивация цикла ТСА усиливает образование персистентных клеток Staphylococcus aureus в стационарной фазе. науч. Респ. 8:10849. doi: 10.1038/s41598-018-29123-0

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Верт, Н., Бирлаге, К., Розенбергер, К., Язди, А.С., Эдельманн, М., Амр, А., и соавт. (2010). Активация индуцируемого гипоксией фактора 1 является общим явлением при инфекциях, вызванных человеческими патогенами. PLoS One 5:e11576. doi: 10.1371/journal.pone.0011576

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Уолтер, Д. Дж., Ончири, Ф. М., Эмерсон, Дж., Пресит, М. Р., Ли, М., Макнамара, С., и др. (2019). Распространенность и клинические ассоциации Staphylococcus aureus мелкоколониальной респираторной инфекции у детей с муковисцидозом (SCVSA): многоцентровое обсервационное исследование. Ланцет Респир. Мед. 7, 1027–1038. дои: 10.1016/С2213-2600(19)30365-0

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Wong Fok Lung, T., Monk, I.R., Acker, K.P., Mu, A., Wang, N. , Riquelme, S.A., et al. (2020). Staphylococcus aureus варианты с небольшими колониями нарушают иммунитет хозяина, активируя гликолиз клеток-хозяев и вызывая некроптоз. Нац. микробиол. 5, 141–153. doi: 10.1038/s41564-019-0597-0

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ямагучи Ю., Томоясу Т., Такая А., Мориока М. и Ямамото Т. (2003). Влияние нарушения генов теплового шока на чувствительность Escherichia coli к фторхинолонам. ВМС микробиол. 3:16. дои: 10.1186/1471-2180-3-16

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ян Д., Виденаяка А.Р., Соломон Л.Б., Педерсон С.М., Финдли Д.М., Кидд С.П. и соавт. (2018). Новое понимание Staphylococcus aureus инфекций глубоких костей: участие остеоцитов. МБио 9:e00415-8. doi: 10.1128/mBio.00415-18

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ярвуд, Дж. М., Маккормик, Дж. К., и Шливерт, П. М. (2001). Идентификация новой двухкомпонентной регуляторной системы, которая действует в глобальной регуляции факторов вирулентности Staphylococcus aureus . J. Бактериол. 183, 1113–1123. doi: 10.1128/jb.183.4.1113-1123.2001

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Чжан, П., Райт, Дж. А., Таймон, А., и Наир, С. П. (2018). Бикарбонат индуцирует высокий уровень устойчивости к противомикробному пептиду человека LL-37 в вариантах небольших колоний Staphylococcus aureus . J. Антимикроб. Чемотер. 73, 615–619. doi: 10.1093/jac/dkx433

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Стафилококк — обзор | ScienceDirect Topics

5.53.3.2.1 Адсорбенты на основе протеина А для удаления антител

Staphylococcus Белок А (SPA) представляет собой компонент клеточной стенки, который был идентифицирован в S.aureus более 40 лет назад. Его способность связывать константные области антител делает его полезным в качестве средства для выделения иммуноглобулинов. Наиболее часто используемыми продуктами на основе СПА являются Immunosorba (Fresenius Medical Care, Германия) и Prosorba (Cypress Bioscience, Inc., США). 13 Колонка Immunosorba содержит очищенный белок А, иммобилизованный в гранулах сефарозы после активации гранул бромцианом, и одна колонка Immunoadsorba может связывать около 1,2 г антител IgG при насыщении.Обычно используется двухколоночная система, в которой две колонки Immunosorba используются с перерывами во время каждой обработки. Однократное лечение с использованием колонок Иммуносорба может привести к значительному снижению концентрации антител IgG в крови пациента из-за «неограниченной» емкости колонок и большого объема обрабатываемой плазмы. Набор из двух колонок Immunosorba может быть повторно использован одним и тем же пациентом до 20 раз. В отличие от Immunosorba Prosorba представляет собой одноколоночную систему с ограниченной адсорбционной способностью. Колонка Prosorba содержит 200 мг очищенного белка А, иммобилизованного в 123 г гранул кремнезема, и одна колонка Prosorba может связывать около 0,6 г антител IgG при насыщении. Несмотря на ограниченный объем обрабатываемой плазмы, который не позволяет значительно удалить иммуноглобулин или циркулирующие иммунные комплексы, было показано, что это устройство оказывает иммуномодулирующее действие. Однако способ его действия остается несколько неясным.

Колонки одобрены FDA для лечения ревматоидного артрита и идиопатической тромбоцитопенической пурпуры (Prosorba) и гемофилии с ингибиторами (Immunosorba).Помимо этих показаний, одобренных FDA, иммуноадсорбция на основе SPA была опробована для нескольких других аутоиммунных состояний. 13,14 Некоторые данные подтверждают возможный положительный эффект в нефрологии, кардиологии, дерматологии, гематологии, неврологии и ревматологии. Иммуноадсорбция на основе СПА была предложена для использования в лечении пациентов с угрожающими жизни аутоиммунными заболеваниями, особенно в случае пациентов с аутоиммунной тромбоцитопенической пурпурой, которые не реагируют на кортикостероиды, а также при тяжелом или резистентном к лечению ревматоидном артрите.

Помимо лечения аутоиммунных заболеваний иммуноадсорбция на основе СПА также находит важное применение при трансплантации органов. 15 Многие исследования показали эффективность иммуноадсорбции в лечении тяжелого отторжения, опосредованного антителами, которое часто вызывает рефрактерную дисфункцию трансплантата. У пациентов с острым сосудистым отторжением после трансплантации почки иммуноадсорбция может быть использована для удаления донор-специфических антител в сочетании с традиционной терапией против отторжения.Для реципиентов почек, предварительно сенсибилизированных человеческим лейкоцитарным антигеном (HLA), иммуноадсорбция также может быть успешно использована для снижения титра анти-HLA-антител перед трансплантацией для получения отрицательной перекрестной совместимости у высокосенсибилизированных пациентов. В противном случае этим пациентам было бы трудно получить донорский орган.

При проведении иммуноадсорбции на основе СПА необходимо учитывать несколько важных моментов. Во-первых, доказана эффективность иммуноадсорбции в удалении иммуноглобулинов и циркулирующих иммунных комплексов из кровотока.Однако некоторые воспалительные процессы чаще возникают в тканях, а не в сосудистом русле. Простое удаление иммуноглобулинов из кровотока не обязательно устраняет аутоиммунный процесс. Во-вторых, необходимо использовать повторные циклы лечения с адекватно обработанными объемами плазмы, чтобы преодолеть перераспределение патологических аутоантител. Тем не менее, почти полная элиминация IgG может привести к тяжелому гуморальному иммунодефициту, так что пациенты подвергаются риску осложнений в результате инфекций.В-третьих, пациенты, страдающие аутоиммунными заболеваниями, могут различаться по своему состоянию. Даже они могут проявлять схожие симптомы и иметь разные типы патогенных факторов в зависимости от разнообразия аутоантител — их классов и подклассов. Поскольку адсорбенты на основе СПА слабо адсорбируют IgG3, IgM и IgA, у разных пациентов могут существовать различия в эффективности лечения.

Дальнейшее развитие адсорбентов на основе СПА может заключаться в улучшении процессов их производства и характеристик.Более стабильные продукты уменьшат их побочные эффекты, а более дешевые продукты расширят область их применения, сделав их доступными для большего числа пациентов. Кроме того, эффективность иммуноадсорбции может быть дополнительно улучшена за счет интеграции в иммуномодулирующее лечение аутоиммунных заболеваний путем сочетания с удалением воспалительных цитокинов, иммуносупрессией и селективным отклонением иммунитета.

Высвобождение белка А из клеточной стенки Staphylococcus aureus

Значение

Поверхностные белки связаны с клеточной стенкой грамположительных бактериальных патогенов посредством механизма, требующего сигналов сортировки мотивов LPXTG и сортазы.Здесь мы показываем, что поверхностные белки также высвобождаются с поверхности бактерий во внеклеточную среду и могут выполнять функции, аналогичные секретируемым полипептидам. Мы демонстрируем, что белок А Staphylococcus aureus , суперантиген В-клеток, высвобождается с пептидогликаном, связанным с его С-концом. Высвобождение протеина А включает муреингидролазы, которые удаляют иммуностимулирующие N -ацетилмураминовую кислоту и остатки GlcNAc и высвобождают полипептид из оболочки.Этот механизм высвобождения поверхностных белков может быть универсальным для поверхностных белков грамположительных бактерий.

Abstract

Стафилококковый белок A (SpA) закреплен на оболочке клеточной стенки Staphylococcus aureus с помощью сортазы A, которая связывает треонил (T) его C-концевого мотива LPXTG с пептидогликановыми поперечными мостиками (т.е. Gly 5 ). SpA связывает домены Fcγ IgG и защищает стафилококки от опсонофагоцитарного клиренса. Кроме того, SpA связывает рецепторы В-клеток, чтобы модифицировать адаптивные иммунные реакции хозяина.Механизмы, посредством которых SpA высвобождается с поверхности бактерий для доступа к иммунной системе хозяина, неизвестны. Здесь мы демонстрируем, что SpA высвобождается с муреиновым тетрапептидом-тетраглицилом [1-Ala-d-iGln-(SpA-Gly 5 ) 1-Lys-d-Ala-Gly 4 ], связанным с его С-концевым треонилом. LytN, межстенная муреингидролаза, способствует высвобождению SpA путем удаления аминосахаров [т.е. N -ацетилмураминовой кислоты- N -ацетилглюкозамина (MurNAc-GlcNAc)] из присоединенного пептидогликана, в то время как LytM, пентаглицил- эндопептидазы, запускает высвобождение полипептида из бактериальной оболочки.Предложена модель, согласно которой муреингидролазы расщепляют якорную структуру высвобожденного SpA для модификации иммунных ответов хозяина.

Грамположительная бактерия Staphylococcus aureus является патогеном человека (1). Ячейки S . aureus окружены толстым слоем сильно сшитого пептидогликана клеточной стенки (2). Пептидогликановый слой образован предшественниками липидов II, C 55 -(PO 3 ) 2 N -ацетилмураминовой кислоты (MurNAc)-(l-Ala-d-iGln-(Gly 5 ) l-Lys-d-Ala-d-Ala)-GlcNAc (3) посредством реакций транспептидации и трансгликозилирования синтеза клеточной стенки с образованием [MurNAc-(l-Ala-d-iGln-(Gly 5 )l- Lys-d-Ala)-GlcNAc] n полимер (4). Собранный пептидогликан представляет собой единую большую макромолекулу, которая защищает бактерии от осмотического лизиса (5), а также действует как каркас для закрепления тейхоевых кислот (6) и белков (7) в стенках. Эти вторичные полимеры клеточной стенки способствуют специфическим взаимодействиям между стафилококками и тканями хозяина (8). Поверхностные белки, закрепленные на клеточной стенке, синтезируются в виде предшественников с N-концевыми сигнальными пептидами и С-концевыми сигналами сортировки мотивов LPXTG (9). После расщепления N-концевого сигнального пептида сигнальной пептидазой С-концевой сигнал сортировки расщепляется сортазой А между треонилом (Т) и глицилом (G) мотива LPXTG (10).Сортаза А образует ацильный фермент, захватывая С-концевую карбоксильную группу расщепленных поверхностных белков своим активным центром тиола цистеина (11). Эти ацильные интермедиаты высвобождаются нуклеофильной атакой аминогруппы пентаглицила в липиде II и включаются в клеточную стенку посредством реакций транспептидации и трансгликозилирования (7, 12).

Геномы S . Изоляты aureus несут от 17 до 22 генов, кодирующих поверхностные белки мотива LPXTG, которые могут быть далее классифицированы как предшественники с каноническими сигнальными пептидами или сигнальными пептидами YSIRK-G/S (13).Поверхностные белки с каноническими сигнальными пептидами секретируются и иммобилизуются на пептидогликанах вблизи полюсов клеток делящихся стафилококков (14). Напротив, предшественники с сигнальными пептидами YSIRK-G/S секретируются в поперечную стенку, закрытый мембраной компартмент для синтеза de novo пептидогликана, который разделяет дочерние клетки во время деления (14). Когда предшественники с сигнальными пептидами YSIRK-G/S и сигналами сортировки мотивов LPXTG откладываются на поперечной стенке и их пептидогликан расщепляется, поверхностные белки выводятся на поверхность стафилококка (14).Предшественники YSIRK-G/S включают белки с важными функциями вирулентности, которые синтезируются в большом количестве, в том числе фактор слипания А (15), белки, связывающие фибронектин (16, 17), поверхностный белок В, регулируемый железом (18), и стафилококковый белок А. (СпА) (19).

SpA связывается с Ig человека или животного посредством своих Ig-связывающих доменов, которые захватывают Fcγ-домен IgG или Fab-домен V H 3-клановых антител IgG и IgM (20, 21). Связывание SpA с доменом Fcγ блокирует способность антител, обладающих специфической связывающей активностью в отношении стафилококковой поверхности, способствовать опосредованному Fc-рецептором опсонофагоцитозу и уничтожению бактерий (22).Связывание SpA с доменом Fab V H 3-клана IgM запускает перекрестное связывание рецептора В-клеток и клональную экспансию В-лимфоцитов, которые в конечном итоге подвергаются апоптотическому коллапсу (23). Во время инфекции эта суперантигенная активность В-клеток SpA подавляет адаптивные иммунные ответы хозяина против многих стафилококковых антигенов (24). Хотя S . Болезнь aureus преимущественно проявляется как локализованная инфекция кожи или мягких тканей, ее подавляющее действие на иммунную систему, по-видимому, является общим (25). Если это так, мы задались вопросом, высвобождается ли SpA, ключевой фактор стафилококкового уклонения от иммунитета, с бактериальной поверхности.

Результаты

Выпуск белка А из

S . золотистый .

Для изучения судьбы протеина А с помощью иммуноблоттинга, S . aureus Newman, а также его изогенные мутанты spa , sbi и spa / sbi выращивали в виде культур на триптическом соевом бульоне (ТСБ) и центрифугировали, внеклеточную среду отделяли от бактериального осадка. . С . aureus sbi кодирует стафилококковый связыватель Ig, секретируемый полипептид, который связывает домен Fcγ IgG, сходный с белком A (кодируется spa ) (26). Белки обеих фракций, внеклеточной среды и бактериального осадка осаждали трихлоруксусной кислотой (ТХУ). Белки, прикрепленные к оболочке, высвобождали с помощью лизостафина (27), а образцы анализировали с помощью иммуноблоттинга с SpA KKAA -mAb 3F6 (28). С . aureus Культуры Ньюмена содержали 84.90% (±1,28) SpA находились в бактериальной оболочке, тогда как 15,10% (±1,28) высвобождались во внеклеточную среду (рис. 1 A ). В качестве контроля мутанты spa и spa / sbi не экспрессировали spa . Вариант sbi не подвергался воздействию экспрессии spa , прикрепления SpA к клеточной стенке или высвобождения SpA во внеклеточную среду (фиг. 1 A ). SrtA, заякоренная в мембране транспептидаза (29), не высвобождается во внеклеточную среду (рис.1 А ).

Рис. 1.

S . aureus высвобождает белок А из оболочки клеточной стенки. ( А ) С . aureus Newman WT или sbi , spa или spa / sbi центрифугировали, и внеклеточную среду отделяли супернатантом (обозначенным буквой «S») от бактериального осадка (обозначенного буквой «P»). ). После обработки оболочки клеточной стенки стафилококка лизостафином белки обеих фракций анализировали методом иммуноблоттинга с поликлональными антителами против протеина А (αSpA) или сортазы А (αSrtA). ( Б ) С . Клетки aureus Newman промывали раствором PBS, метили пульс-меткой [ 35 S]Met/Cys и смешивали со свежей культуральной средой. Через определенные промежутки времени после мечения (0, 30, 60, 120 мин) две аликвоты из культуры осаждали ТХУ. Один образец обрабатывали лизостафином для высвобождения белков, заякоренных сортазой (клеточной стенкой) (, слева, ), а другой обрабатывали горячим SDS, чтобы солюбилизировать высвободившиеся молекулы белка А (, справа, ).Радиоактивные образцы подвергали иммунопреципитации с помощью αSpA и анализировали с помощью SDS/PAGE и PhosphorImager. В качестве контроля фракционирования использовали иммуноблотинг с αSrtA.

После рибосомного синтеза предшественники SpA секретируются через мембрану в течение 2 мин и подвергаются обработке сортазой A (9). Заякорены ли молекулы SpA сначала на клеточной стенке, а затем высвобождаются в среду, или стафилококки постоянно выделяют некоторую часть белка A? Чтобы решить эту проблему, S . aureus Newman был помечен методом импульсной метки [ 35 S]метионин/цистеин.Через определенные промежутки времени аликвоты культур осаждали ТХУ, суспендировали в буфере и делили на две пробы. Один образец обрабатывали горячим SDS для солюбилизации белков, выделившихся в среду; другой образец обрабатывали лизостафином для растворения закрепленного белка А (30). Сразу же после погони (0 мин) и через 30 мин после этого весь белок А с импульсной меткой требовал обработки лизостафином для достижения растворимости (фиг. 1 В ). Начиная с 60-й минуты 1,46% протеина А растворялось без обработки лизостафином, и 15.Через 120 минут было высвобождено 2% меченого пульсом SpA (рис. 1 B ). Сортаза А служила контролем загрузки и не растворялась без обработки лизостафином (фиг. 1 В ). В совокупности эти данные указывают на то, что предшественники SpA сначала закрепляются на оболочке клеточной стенки, а затем высвобождаются во внеклеточную среду.

Структура высвобождаемого белка A.

SpA был очищен из культуральной среды S . aureus Newman отсутствует sbi по данным аффинной хроматографии на IgG-сефарозе человека (31).Деградация по Эдману высвобождает аминокислотные остатки белка А, которые соответствуют N-концевой последовательности зрелого SpA (32). Первый цикл Эдмана высвободил в четыре раза больше молярных количеств аминокислоты, то есть аланина, N-концевого остатка SpA и компонента пептидогликана, чем следующий цикл (глутамин). Эти данные свидетельствуют о том, что фенилтиогидантоин отщепляет аланин от N-конца SpA и от пептидов стенки, связанных с его С-концом [NH 2 -Ala-iGln-(Gly 5 )-Lys-Ala-COOH; Таблица S1].

Очищенные молекулы белка А обрабатывали бромистым цианом, который расщепляет полипептидные цепи по метионильным остаткам. Пептидные фрагменты очищали с помощью ОФ-ВЭЖХ и анализировали с помощью деградации по Эдману. Пик поглощения через 19 мин дает последовательность NH 2 -IKPGQ, соответствующую С-концевому фрагменту белка А (NH 2 -IKPGQELVVDKKQPANHADANKAQALPET; рис. 2 A ). MALDI-TOF MS идентифицировал ионный сигнал m / z как 4023,35, 4706.46 и 5390,89 (рис. 2 B ). Эти данные не могут быть объяснены на основе предсказанной последовательности белка, но должны быть объяснены массой белка А плюс компонента клеточной стенки, с которым он связан. Поэтому мы построили модели белка А, связанного с фрагментами пептидогликана, и интерпретировали m / z 4023,35 как высвобождаемый SpA (R = NH 2 -IKPGQELVVDKKQPANHADANKAQALPET), связанный с пентаглициловым поперечным мостиком (Gly 5 ) тетрапептид-тетраглицин [NH 2 -Ala-iGln-(R-Gly 5 )-Lys-Ala-Gly 4 ; Инжир.2 С ]. Соединения m / z 4706.46 и 5390.89 интерпретировали как SpA, связанный с поперечно-сшитым пептидогликаном с такой же структурой [NH 2 -Ala-iGln-(R-Gly 5 )-3Gys-Ala 4 ] 2–3 ; Рис. 2 C . Сигналы второстепенных ионов интерпретировали как SpA, связанный с высшими сшитыми пептидами стенки [NH 2 -Ala-iGln-(R-Gly 5 )-Lys-Ala-Gy 4 ] n или с пептидогликаном с пентапептиды клеточной стенки NH 2 -Ala-iGln-(R-Gly 5 )-Lys-Ala-Ala соответственно (фиг. 2 C и D ).

Рис. 2.

Структура высвобожденного белка А. ( А ) Белок А был очищен аффинной хроматографией из культуральной среды и расщеплен бромистым цианом, а С-концевые пептиды были выделены с помощью ОФ-ВЭЖХ и идентифицированы по Эдману. (Таблица S2). ( B ) С-концевые пептиды SpA подвергали MALDI-TOF MS и регистрировали ионные сигналы. (C) Модель сигналов преобладающих ионов, генерируемых C-концевыми пептидами SpA.( D ) Наблюдаемая и прогнозируемая (MW) 91 147 m 91 148 / 91 147 z 91 148 и дифференциалы (Δ) для пептидов SpA, высвобождаемых WT S . aureus с их предсказанными структурами.

Белок А, выпущенный из

S . aureus atl , sle1 и lytN Мутанты.

Структура высвобождаемого SpA может быть сформирована муралитическими ферментами, которые расщепляют поперечный компартмент во время роста стафилококка, т. е. Atl [ N -ацетилмурамоил-1-аланинамидаза (амидаза) и глюкозаминидаза] (33, 34), Sle1 (амидаза домена CHAP и эндопептидаза d-Ala-Gly) (35) и LytN (амидаза домена CHAP и эндопептидаза d-Ala-Gly) (36, 37) (рис. 3 А ). Если да, то S . aureus Мутанты Ньюмана, у которых отсутствуют структурные гены этих муралитических ферментов, могут высвобождать белок А с измененной структурой пептидогликана. Это было проверено путем очистки SpA из среды культур, инокулированных S . aureus Newman atl вариант, в котором также отсутствует sbi (38). После расщепления цианогенбромидом и очистки RP-HPLC пептиды белка A из мутанта atl подвергали MALDI-TOF MS, которая идентифицировала ионные сигналы с m / z 3,339.86 и 3796,12 (рис. 3 B ). Структурные модели высвобождаемого пептида, связанного с тетраглицилом (R-Gly 4 ) и тетрапептидом пептидогликана [NH 2 -Ala-iGln-(R-Gly 5 ) -Lys-Ala], соответствуют наблюдаемым сигналам масс (рис. 3 В и С ).

Рис. 3.

S . Муреингидролазы aureus влияют на высвобождение протеина А. ( A ) Структура S . aureus пептидогликан, состоящий из повторяющегося дисахарида N -ацетилглюкозамина-(β1-4)- N -ацетилмурамовой кислоты (GN-MN) со связанным пептидом стенки (Ala-iGln-Lys-Ala) и пентаглициновым поперечным мостиком (Гли 5 ).Стрелки обозначают сайты расщепления муреингидролаз, которые действуют через стенку (Atl, Sle1 и LytN) или функционируют как глицил-эндопептидазы (LytM). ( B ) MALDI-TOF MS С-концевых пептидов SpA, высвобождаемых из S . aureus atl мутант. ( C ) Наблюдаемые и предсказанные (MW) соотношения m / z и их дифференциалы (Δ) для пептидов SpA, высвобождаемых S . aureus atl мутант с их предсказанными структурами.

Sle1 секретируется в среду и впоследствии связывается с поперечным участком пептидогликана через его домены LysM, соединяясь с гликановыми нитями (MurNAc-GlcNAc) n , которые не были декорированы тейхоевыми кислотами стенки (полирибитол-фосфат) при C6-гидроксил MurNAc (37). Предшественник LytN секретируется через свой сигнальный пептид с мотивом YSIRK-G/S в поперечную стенку, а его домен CHAP расщепляет пептидогликан за счет своей амидазной и эндопептидазной активности (36). Стафилококковые мутанты sle1 (35) и lytN обнаруживают дефекты разделения клеток с неадекватным расщеплением межстеночного пептидогликана (35, 36).Белок А очищали из внеклеточной среды S . Мутанты aureus Newman sle1 и lytN (также лишенные sbi ) расщепляли бромистым цианом, а С-концевые пептиды анализировали с помощью МС. SpA, высвобожденный из мутантов sle1 , генерировал ионные сигналы m / z 3865.17 и 4023.24, которые были интерпретированы как NH 2 -Ala-iGln-(R-Gly 5 и NH 2 -Ala-iGln-(R-Gly 5 )-Lys-Ala-Gly 4 (фиг.4 A и C ). Мы также обнаружили пептидогликан с аналогичной структурой и двумя-четырьмя поперечными связями [NH 2 -Ala-iGln-(R-Gly 5 )-Lys-Ala) 2–4 ]-Ala (рис. 4). А и С ). Пептиды SpA, высвобождаемые мутантом lytN , генерировали сигналы ионов m / z 4371,57 и 5591,98, которые были интерпретированы как MurNAc[Ala-iGln-(R-Gly 5 )-Lys-90Ala-3G9lys ]-GlcNAc, а также [MurNAc(Ala-iGln-[R-Gly 5 ]Lys-Ala)-GlcNAc] 2 -Gly 3 (фиг.5 B и C ). Эти данные свидетельствуют о том, что LytN отвечает за расщепление амидных связей между MurNAc и пептидами стенки, что делает возможным высвобождение белка А со сшитым пептидогликаном, в котором отсутствуют аминосахара клеточной стенки.

Рис. 4.

Поперечностенные муреингидролазы формируют структуру высвобождаемого белка А. MALDI-TOF масс-спектрометрия С-концевых пептидов SpA, высвобождаемых из S . мутанты aureus sle1 ( A ) и lytN ( B ).( C ) Наблюдаемые ( m / z ) и прогнозируемые (MW) отношения массы к заряду и их дифференциалы (Δ) для пептидов SpA, высвобождаемых S . Мутанты aureus sle1 и lytN с их предсказанными структурами.

Рис. 5.

Эндопептидаза LytM необходима для высвобождения протеина А из оболочки стафилококка. ( А ) С . aureus WT и atl , sle1 , lytN , lytM или atl / sle1 / мутантные культуры.Белки в культуральной среде отделяли супернатантом (обозначен «S») от бактериального осадка (обозначен «P»). После обработки оболочки клеточной стенки стафилококка лизостафином белки обеих фракций анализировали методом иммуноблоттинга с поликлональными антителами против протеина А (αSpA) или сортазы А (αSrtA). ( B ) Иммунные реактивные сигналы от трех разных образцов, проанализированных, как показано в A , усредняли, определяли SEM и анализировали статистическую значимость с помощью двустороннего критерия Стьюдента t .Только мутантный штамм lytM выделял меньше белка А, чем WT S . aureus ( P = 0,002).

LytM высвобождает белок А из

S . aureus Конверт.

LytM представляет собой секретируемую глицилглициновую эндопептидазу S . aureus (39), и мы задались вопросом, может ли этот фермент участвовать в высвобождении протеина А. В отличие от Atl, Sle1 и LytN, которые нацелены на поперечную стенку, субклеточное расположение LytM еще неизвестно.Пептиды SpA, высвобождаемые мутантом lytM , были немногочисленны. Тем не менее, эти пептиды образовали m / z 3795,87, 3866,87 и 4022,94, т.е. те же структуры, что и WT S . aureus : Ala-iGln-(R-Gly 5 )-Lys-Ala, Ala-iGln-(R-Gly 5 )-Lys-Ala-Ala и Ala-iGln-(R-Gly ) 5 )-Lys-Ala-Gly 4 (рис. S1).

Для количественной оценки выпуска SpA, S . Штаммы aureus выращивали до аналогичной плотности, и высвобождение белка А анализировали с помощью иммуноблоттинга. Культуры центрифугировали, а стафилококки обрабатывали лизостафином для определения общего количества SpA, связанного с оболочкой. Супернатант также осаждали ТХУ. Оба образца были проанализированы с помощью иммуноблоттинга в трех экземплярах, и были определены средние значения и SEM. По сравнению с S . aureus Newman (15,10% ± 1,28 от выпущенного СпА), atl (19,78% ± 1,72; P < 0,1), lytN (16,69% ​​± 1,44; < 90,1485), sle1 (16,88% ± 0,29; P < 0,3), или atl / sle1 / lytN (17,80% ± 0,49; P 9114) высвобожденных вариантов белка < 0,49; P 9114 как стафилококки WT (рис. 5 A и B ). Напротив, мутантный штамм lytM выделял значительно меньше SpA в культуральную среду, чем WT S . aureus (3,96% ± 0,82; P < 0,01; рис. 5 A и B ).Эти данные указывают на то, что поперечностенные муреингидролазы формируют якорную структуру клеточной стенки SpA, чтобы гарантировать, что высвобожденные молекулы лишены аминосахаров пептидогликана. Тем не менее, межстеночные муреингидролазы не ответственны за окончательное высвобождение протеина А из бактериальной оболочки. Эта функция может быть частично возложена на LytM, который разрезает пентаглициловый поперечный мостик структуры якоря клеточной стенки белка А.

Высвобождение белка А при росте стафилококка.

Мы задались вопросом, происходит ли высвобождение SpA равномерно во время роста стафилококка и следили за стационарной фазой S .Клетки aureus , которые промывали и разводили в свежей среде через 30-минутные интервалы времени, логарифмически выращивали. Вскоре после его разбавления, т. е. во время раннего логарифмического роста, S . aureus высвобождали большее количество SpA на КОЕ, чем на более поздних фазах роста (рис. 6). Эти результаты свидетельствуют о том, что высвобождение SpA может контролироваться фазами роста стафилококков, предположительно, с целью изменения иммунных реакций хозяина на ранних стадиях инфекции, когда численность этого бактериального захватчика невелика.

Рис. 6. Высвобождение

SpA при росте стафилококка. С . Клетки aureus Newman ( sbi ) промывали и разводили в свежей среде TSB до A 600 0,05 и инкубировали при вращении при 37 °C. Через 30-минутные интервалы измеряли поглощение (600 нм) и подсчитывали КОЕ. Высвобождение SpA количественно определяли с помощью иммуноблоттинга образцов культурального супернатанта и регистрировали как интенсивность сигнала, деленную на КОЕ (×10 -3 ). Эксперименты проводились в трех экземплярах для расчета средних значений и SEM (планки погрешностей).

Обсуждение

Бактериальный пептидогликан является мощным активатором иммунной системы млекопитающих (40). Муропептиды, высвобождаемые во время роста бактерий, распознаются нуклеотидсвязывающим и доменом олигомеризации, содержащим белки 1 (NOD1) и 2 (NOD2), два члена семейства NLR в цитоплазме клеток млекопитающих, которые специализируются на распознавании фрагментов пептидогликана грамотрицательных (т. е. , NOD1) или грамположительные бактерии (например, NOD2) (41, 42). Активированные муропептидами с MurNAc, NOD1 и NOD2 инициируют внутриклеточные сигнальные пути, которые индуцируют NF-κB и экспрессию генов иммунного ответа, кодирующих провоспалительные цитокины и антимикробные пептиды (40, 43).Например, продукция нейтрофильного происхождения IL-1β, являющаяся ключевой защитой от S . aureus (44), требует активации NOD2, индуцированной стафилококковым пептидогликаном (45). Важность этого пути иллюстрируется дефектами в передаче сигналов NOD2, что увеличивает восприимчивость к болезни мутантных мышей до S . инфекция aureus (46).

Сигнальный путь NOD2 представляет собой проблему для патогенеза S . aureus , в частности подавление В-клеточного ответа (24, 25).Каким образом белок А, высвобождаемый патогеном, может активировать клональную экспансию В-клеток и их последующий апоптотический коллапс без одновременного запуска системной активации иммунной системы? Мы показываем здесь, что белок А высвобождается из оболочки со связанными фрагментами пептидогликана, т. е. -iGln-(Gly 5 )l-Lys-d-Ala-d-Ala. Следует отметить, что в этих фрагментах пептидогликана отсутствуют аминосахара (MurNAc-GlcNAc) пептидогликана, которые действуют как мощные индукторы NOD2 (42).Эксперименты с импульсным мечением показывают, что белок А изначально связан с бактериальной оболочкой, которая возникает на поперечной стенке между делящимися дочерними клетками (14). Мутанты, лишенные кросс-стеночных муреингидролаз — Atl, Sle1 или LytN — высвобождали SpA с измененными структурами пептидогликана, но не влияли на общее высвобождение протеина А. Таким образом, кросс-стеночные муреингидролазы формируют якорную структуру клеточной стенки протеина А без влияющих на его выпуск. Целью этой активности, по-видимому, является синтез якорных структур SpA, которые не могут стимулировать иммунные ответы хозяина.Когда эти задачи выполнены, белок А остается привязанным к муреиновым мешочкам через свою точку крепления, пептидогликановый пентаглициновый поперечный мостик, который также соединяет соседние пептиды стенки (7). LytM в конечном итоге расщепляет эти поперечные мостики и высвобождает белок А во внеклеточную среду.

LytM представляет собой секретируемую глицил-глициновую эндопептидазу, которая разрезает поперечные мостики стафилококкового пептидогликана, не способствуя аутолизу (39). Недавняя работа показала, что lytM является геном, регулируемым WalKR (47).У мутантов WalKR, у которых экспрессия существенного двухкомпонентного регулятора является лимитирующей, LytM может подавлять ассоциированные дефекты роста, по-видимому, за счет ослабления поперечного связывания пептидогликана (48). Здесь мы предполагаем важную функцию LytM: высвобождение биологически активных белков, заякоренных сортазой, из бактериальной оболочки. Поскольку мутанты lytM продолжают высвобождать небольшие количества белка А из оболочки, мы предполагаем существование дополнительных ферментов с активностью gycyl-glycine endopeptidase, которые могут влиять на высвобождение поверхностных белков.

Материалы и методы

Бактериальные штаммы и условия роста.

S . Штаммы aureus выращивали в TSB при 37°C при перемешивании. С . aureus Newman WT (49) и варианты с делециями в специфических муреингидролазах atl , sle1 или lytN были получены путем аллельной замены с использованием челночного вектора pKOR1 (50). Вкратце, фланкирующие области размером 1 т.п.н. выше и ниже atl , sle1 или lytN амплифицируют, лигируют и встраивают в pKOR1 посредством рекомбинации лямбда-красного (50).Рекомбинантные плазмиды электропорировали в S . aureus Newman для интеграции в хромосому и отбора делеционных мутантов. Мутант spa был описан ранее (51). Чтобы избежать контаминации белка А стафилококковым связующим Ig во время экспериментов по аффинной хроматографии (52), аллель sbi::erm , описанный ранее (53), трансдуцировали с помощью фага φ85 в S . aureus Newman, а также его варианты atl , sle1 и lytN . ПРЕДЛОЖЕНИЯ SBI :: ERM , ATL / SBI :: ERM , SLE1 / SBI / SBI / SBI / SBI :: ERM были подтверждены ПЦР и секвенирование ДНК. Мутация транспозона bursa aurealis ΦΝΞ02987 ( lytM ::erm) была трансдуцирована с помощью φ85 в WT S . aureus Newman для получения мутанта lytM . Обратите внимание, что этот мутант кодирует ген WT sbi .

Очистка SpA.

S . aureus Newman и его варианты выращивали в течение ночи в TSB и использовали для инокуляции 8 л свежего TSB инокулятом в разведении 1:100. Культуры выращивали в течение 4 ч при 37 °С до поглощения при 600 нм (А600) 0,2, а затем центрифугировали при 9000 × г в течение 20 мин. Супернатант декантировали и охлаждали на льду до 4 °C, и добавляли 200 мл 1,5 М трис-HCl (pH 8,8) для доведения pH до 7,5. Молекулы SpA в культуральном супернатанте очищали с помощью аффинной хроматографии. Вкратце, колонку с гравитационной подачей с объемом слоя IgG Sepharose6 Fast Flow объемом 4 мл уравновешивали 14 мл элюирующего буфера (0,1 М глицин⋅HCl, pH 3,0), а затем 30 мл трис-солевой раствор-твин 20 [TST; 50 мМ Tris⋅HCl (рН 7,6), 150 мМ NaCl, 0,05% твин 20]. Всего на колонку загружали 8 л культурального супернатанта при 4°C в течение 12 часов. Колонку промывали 100 мл TST и элюировали 14 мл элюирующего буфера. Элюат немедленно нейтрализовали 0,35 мл 1,5 М трис-HCl (рН 8,8). Молекулы SpA в 14 мл элюата концентрировали до объема 2 мл с помощью центробежного фильтрующего устройства с отсечкой по молекулярной массе 10000 (Millipore), подвергали диализу против раствора PBS при 4 °C и хранили при -20 °C до дальнейшего использования.Очистку SpA анализировали с помощью окрашенного кумасси SDS/PAGE, а концентрацию белка определяли с помощью набора для анализа белка BCA (Pierce).

МС.

Для структурного анализа 150 мкг очищенного SpA сушили, растворяли в 50 мл 5% (об./об.) 2-меркаптоэтанола, 0,2 М NH 4 HCO 3 и инкубировали в течение ночи при комнатной температуре. Образец белка снова высушивали и растворяли в 1 мл 70%-ной муравьиной кислоты. К раствору добавляли приблизительно 1 мг бромистого циана.Реакцию инкубировали в течение 18 ч в темноте при комнатной температуре и гасили, разбавляя смесь водой 1:5. Затем образец сушили, растворяли в 30% ацетонитриле и обессоливали с помощью ВЭЖХ с обращенной фазой в градиенте ацетонитрил/вода на твердофазной колонке C8 Hypersil. Пики элюата сушили и растворяли в 5–20 мкл 30% ацетонитрила. Образцы белка наносили на планшет с шлифованной платиной (Bruker) и смешивали 1:1 на планшете с матрицей α-циано-4-гидроксикоричной кислоты (Sigma).Фракции анализировали на масс-спектрометре MALDI-TOF (Autoflex Speed; Bruker) с использованием рефлектронно-положительного или линейно-положительного метода детектирования. Детектор калибровали перед каждым экспериментом по белковым стандартам.

Измерение выброса SpA.

S . Штаммы aureus инокулировали из замороженных запасов в культуры TSB и выращивали в течение ночи. Культуру разводили до А 600 5,0 и 1 мл центрифугировали при 20 000 × g в течение 1 мин.Супернатант удаляли, а стафилококки дважды промывали раствором PBS. Бактериальную суспензию инокулировали в 100 мл TSB с получением A 600 0,05 и инкубировали при 37 °C. Перед инкубацией и через определенные промежутки времени после этого образцы объемом 1,5 мл удаляли из культур и центрифугировали при 20 000 × g в течение 1 мин. Отбирали один миллилитр супернатанта, помещали в свежую пробирку и хранили на льду. Осадок клеток промывали 1 мл раствора PBS и суспендировали в 1.5 мл TSM-L [50 мМ Tris⋅HCl (pH 7,5), 0,5 М сахарозы, 10 мМ MgCl 2 , 5 мкг⋅мл -1 лизостафина (AMBI)] и помещают на 15 мин при 37 °C на переваривают оболочку клеточной стенки лизостафином. Затем аликвоту 1 мл суспензии стафилококковых протопластов помещали на лед.

Белки в образцах супернатантов и протопластов осаждали добавлением 100% ТХУ/0,1% дезоксихолевой кислоты до конечной концентрации 20%. Образцы встряхивали и инкубировали на льду в течение 20 мин. Осажденные белки осаждали центрифугированием при 22000× g в течение 15 мин.Супернатант отбрасывали, а белковые осадки дважды промывали ледяным ацетоном, сушили на воздухе и солюбилизировали в 25 мкл 0,5 М трис-HCl (pH 8,0), 4% SDS при 4 °C в течение ночи. Добавляли равный объем буфера для образцов [125 мМ Tris⋅HCl (pH 6,8), 4% SDS, 20% глицерина, 10% 2-меркаптоэтанола, 0,01% бромфенолового синего] и образцы белка кипятили в течение 10 мин. Белки разделяли на 10% геле SDS/PAGE и электропереносили на мембрану PVDF. Мембрану инкубировали в блокирующем буфере (TBS, 5% молока) в течение 1 ч при комнатной температуре.Использовали моноклональное антитело 3F6 SpA KKAA в разведении 1:10 000 в TBS-Tween 20. Через 1 ч мембрану промывали три раза и инкубировали в растворе 1:10 000 козьего антимышиного антитела 680 (Licor). Через 1 ч мембрану трижды промывали и измеряли флуоресценцию при 700 нм на инфракрасном сканере (Licor Odyssey). Интеграция сигналов выполнялась с помощью программного обеспечения Licor. Чтобы обеспечить согласованность между блотами, два стандартных разведения очищенного SpA были включены в каждый блот в качестве флуоресцентного контроля.

Высвобождение SpA при росте стафилококка.

Ночные культуры S . aureus Newman sbi центрифугировали, бактериальные клетки промывали и разводили в свежей среде TSB до A 600 0,05 и инкубировали при вращении при 37 °C. Через 30-минутные интервалы измеряли поглощение при 600 нм и аликвоты культур высевали на чашки для подсчета КОЕ. Кроме того, аликвоты культуры объемом 1,5 мл отбирали для количественного определения высвобождения белка А. После центрифугирования образцов культуры отбирали 1 мл супернатанта и осаждали белки ТХУ.Осадок солюбилизировали в буфере для образцов и подвергали иммуноблотингу для количественного определения количества SpA. Скорость высвобождения СпА рассчитывали путем деления интенсивности иммунореактивных сигналов СпА на измерения КОЕ для каждого временного интервала. Эксперименты проводились в трех экземплярах для расчета средних значений и SEM.

Благодарности

Авторы благодарят сотрудников своей лаборатории за критические обсуждения. Эта работа была поддержана Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний США, Отделение инфекционных заболеваний, гранты AI052474 и AI038897 (к О.С.). Д.М. и О.С. признаем членство в Региональном центре передового опыта Великих озер региона V в области биозащиты и консорциума по новым инфекционным заболеваниям и поддержку со стороны него (премия Национального института здравоохранения 1-U54-AI-057153).

Сноски

  • Вклад авторов: С.Б., О.С. и Д.М. проектное исследование; С.Б. и О.С. проведенное исследование; М.Б.Ф. и Д.М. предоставил новые реагенты/аналитические инструменты; С.Б., М.Б.Ф., О.С. и Д.М. проанализированные данные; и С.Б., О.С. и Д.М. написал статью.

  • Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

  • Эта статья является прямой отправкой PNAS.

  • Эта статья содержит вспомогательную информацию в Интернете по адресу www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1317181111/-/DCSupplemental.

Золотистый стафилококк и иммунитет хозяина при рецидивирующем фурункулезе — Полный текст — Дерматология 2019, Том. 235, № 4

Staphylococcus aureus — один из самых тяжелых и стойких бактериальных возбудителей.Наиболее частые инфекции, вызываемые S. aureus , включают импетиго, фолликулит, фурункулы, фурункулез, абсцессы, гнойный гидраденит и мастит. S. aureus продуцирует большое разнообразие клеточных и внеклеточных факторов, ответственных за его инвазивность и способность вызывать патологические поражения. Их экспрессия зависит от фазы роста, факторов окружающей среды и локализации инфекции. Восприимчивость к стафилококковым инфекциям коренится в множественных механизмах иммунных ответов хозяина и реакциях на бактериальную колонизацию.Иммунологические и воспалительные процессы хронического фурункулеза основаны на патогенности S. aureus , а также на врожденном и приобретенном иммунитете. Глубокие знания о них могут помочь раскрыть весь патомеханизм заболевания и разработать эффективные терапевтические возможности. В этом обзоре мы сосредоточимся на иммунных взаимодействиях S. aureus с хозяином в патогенезе рецидивирующего фурункулеза в соответствии с самыми последними экспериментальными и клиническими данными.

© 2019 С.Karger AG, Basel

Введение

Staphylococcus aureus — один из самых тяжелых и стойких бактериальных патогенов. Инфекции, вызванные S. aureus , могут иметь локальный или генерализованный характер (инвазивные инфекции). Кроме того, они могут сопровождаться специфическими заболеваниями, вызванными стафилококковыми токсинами. К наиболее тяжелым инвазивным инфекциям, связанным с высокой смертностью, относятся сепсис и эндокардит, связанные с естественными клапанами сердца или связанные с наличием сосудистых или сердечных протезов, а также различных типов сосудистых катетеров [1, 2]. К местным инфекциям относятся чаще всего инфекции кожи и подкожной клетчатки, характеризующиеся гнойным отделяемым. Наиболее частые инфекции включают импетиго, фолликулит, фурункулы, фурункулез, абсцессы, гнойный гидраденит и мастит [3, 4].

S. aureus обладает большим разнообразием клеточных и внеклеточных факторов, ответственных за его инвазивность и способность вызывать патологические поражения. На рис. 1 показаны иммунные реакции, активируемые в ответ на патогены и факторы их вирулентности.Их экспрессия зависит от фазы роста, факторов окружающей среды и локализации инфекции [5]. Наблюдалась корреляция между наличием и экспрессией отдельных факторов вирулентности и местом заражения. На начальном этапе инфекции особое значение имеют поверхностные белки, ответственные за адгезию возбудителя к тканям хозяина. Они широко известны как микробные поверхностные компоненты, распознающие молекулы адгезивной матрицы. Эти белки могут связывать фибронектин, фибриноген, коллаген, тромбоспондин, ламинин, сиалопротеин и витронектин. Благодаря этим белкам колонизация возможна в областях, где непрерывность кожи нарушена. Эти области быстро покрываются сывороточными белками или внеклеточным матриксом [6-8]. Факторы слипания А и В являются важными поверхностными белками и выполняют функцию адгезинов. Они связываются с фибриногеном, способствуя свертыванию плазмы посредством неферментативной активации, которая используется для рутинной диагностики S. aureus . Полисахаридная капсула играет важную роль в процессе колонизации. Из 11 установленных типов капсульных полисахаридов типы 5 и 8 являются частой причиной тяжелой стафилококкемии.Капсула является антифагоцитарной, подобно белку А, присутствующему в клеточной стенке. Белок А может связываться с Fc-рецептором иммуноглобулина (Ig), особенно с IgG, а также с IgA и IgM. Это связывание отвечает за блокирование активации комплемента по классическому пути и ингибирует фагоцитоз [9, 10].

Рис. 1.

Иммунные реакции в коже в ответ на инвазию возбудителя. TNF, фактор некроза опухоли; INF-γ, интерферон-γ; pDC, плазмоцитоидная дендритная клетка.

С.aureus продуцирует широкий спектр цитолитических токсинов (например, гемолизины и лейкоцидины) и ферментов (например, коагулазу и протеиназы), которые способствуют распространению этого микроорганизма в инфицированном организме и вызывают повреждение тканей [2]. Суперантигены представляют собой особую группу токсинов. Они ответственны за специфические заболевания, обычно связанные с расслоением эпидермиса. Они включают эксфолиантины или эпидермолизины (ETA, ETB и ETD), токсин синдрома токсического шока и энтеротоксины. Более 70% выделенных S.aureus являются экзотоксин-продуцирующими штаммами, которые могут секретировать различные экзотоксины, такие как стафилококковые энтеротоксины A, B и C, а также токсин-1 синдрома токсического шока. Энтеротоксины могут действовать как суперантигены, проникая через эпидермальный барьер и усугубляя воспалительный процесс. В литературных исследованиях подчеркивается зависимость между колонизацией S. aureus и тяжестью течения атопического дерматита [11, 12]. Способность S. aureus образовывать биопленки является важным механизмом его патогенности.Это особенно важно для Staphylococcus epidermidis [13]. В недавнем исследовании было показано, что липазы, секретируемые S. aureus , являются одним из основных факторов, способствующих развитию биопленок [14]. Staphylococcus hyicus является вторым микроорганизмом, липазы которого наиболее известны и изучены. Большинство из штаммов S. aureus содержат два гена липазы. Первый ген (geh) кодирует липазу из 682 аминокислот и по новой номенклатуре называется SAL1, кодируется gehA.Активность SAL1 не зависит от Ca 2+ и в первую очередь реагирует с короткоцепочечными глицеридами, такими как трибутирилглицерин или p -нитрофенилоктаноат, и гидролизует Tween 20 или 80 [15]. Второй ген липазы SAL2 кодируется gehB. SAL2 гидролизует как короткоцепочечные, так и длинноцепочечные триглицериды [16]. Как SAL1, так и SAL2 демонстрируют высокую степень сходства, особенно в части зрелой липазы, и организованы как пре-проферменты.

Факторы патогенности регулируются различными системами, наиболее известной из которых является агр.У S. aureus генетический полиморфизм agrB, agrC и agrD определяется 4 аллельными группами (от I до IV). Часть факторов вирулентности расположена на так называемых островах патогенности S. aureus , которые являются мобильными элементами и придают стафилококковым клеткам огромную пластичность и изменчивость [17].

Факторами, предрасполагающими к развитию стафилококковых инфекций, являются сложные механизмы врожденных иммунных реакций и те, которые проявляются как реакция на бактериальную колонизацию.Инфекция может быть особенно молниеносной у людей, инфицированных вирусом иммунодефицита человека, страдающих диабетом, а также у пациентов, проходящих иммуносупрессивную терапию. Также у больных с нарушением структуры и функционирования кожи как барьера, характерного для больных атопическим дерматитом, наблюдаются рецидивирующие и выраженные фурункулы [18-20]. Тем не менее, у иммунокомпетентных больных без атопии и метаболических заболеваний в анамнезе факторы, определяющие предрасположенность к развитию и рецидивам фурункулов, малоизучены и до конца не объяснены [21].В исследовании Durupt et al. [22], проведенных на большой группе больных, назальное носительство S. aureus было обнаружено у 37 из 64 (58%) больных с культурально подтвержденной стафилококковой инфекцией кожи. Достоверная разница ( p < 0,007) в частоте назального носительства наблюдалась между больными простыми фурункулами (2 из 7, 29%) и больными с хроническим фурункулезом (14 из 16, 88%). Разница в частоте назального носительства между пациентами с буллезным (40%; 4/10) и небуллезным импетиго (62%; 13/21) была незначительной.Кроме того, разница в частоте назального носительства между пациентами с лейкоцидин-лейкоцидином (ПВЛ) Пантона-Валентайна (ПВЛ)-позитивными фурункулами (46%; 6/13) и пациентами с ПВЛ-отрицательными фурункулами (72%; 13/18) была незначительной [22-24]. ]. Колонизация полости носа S. aureus считается фактором риска рецидивирующего и хронического фурункулеза. Эмонтс и др. [25] обнаружили полиморфизм интерлейкина (ИЛ)-4, фактора комплемента Н и С-реактивного белка у лиц с наличием S. aureus в преддверии носа и кожных фурункулах.Они также обнаружили, что эти полиморфизмы связаны со снижением или полным отсутствием функционирования соответствующих факторов. Таким образом, есть основания проследить факторы, ответственные за иммунитет при этом заболевании [25, 26].

При лечении стафилококковых инфекций одной из наиболее важных проблем является резистентность к метициллину, о которой впервые сообщили в 1961 г. Устойчивые к метициллину S. aureus устойчивы ко всем бета-лактамным антибиотикам.Их резистентность определяется рецепторами, кодируемыми геном mecA, расположенным на бактериальной хромосоме, являющейся элементом стафилококковой кассеты хромосомы mec. Приобретение устойчивости штаммами S. aureus связано с распространением стафилококковой кассетной хромосомы mec, включенной в так называемые геномные острова [27].

S. aureus является основным возбудителем, вызывающим рецидивирующие фурункулы. Это состояние зависит, с одной стороны, от патогенности данной бактерии, а с другой — от способности макроорганизма защищаться от нее.Взаимодействие между S. aureus и хозяином может длиться многие годы; однако, когда иммунная система ослаблена, могут развиться фурункулы и появиться симптомы инфекции.

Иммунитет хозяина представляет собой сложный и до сих пор плохо изученный биологический механизм, зависящий от гуморальных и клеточных факторов. Есть некоторые компоненты иммунитета хозяина, которые создают защиту первой линии, активируемую независимо от типа возбудителя. Они включают гуморальный и клеточный врожденный иммунитет и адаптивный иммунитет, активируемый предшествующим воздействием антигена, также гуморальный и клеточный.

Иммунная система кожи

Кожа представляет собой важный физический и иммунологический барьер. Эпидермис со всеми его слоями, особенно с роговым слоем, служит физическим барьером. Кератиноциты, расположенные преимущественно в эпидермисе, продуцируют антимикробные пептиды, провоспалительные медиаторы, компоненты комплемента и хемотаксические факторы [28, 29]. Кератиноциты распознают присутствие S. aureus с помощью рецепторов распознавания образов. Толл-подобный рецептор 2 (TLR-2) на кератиноцитах распознает ассоциированные с патогенами молекулярные паттерны (PAMP), включая пептидогликаны и липопептиды [30].Абу-Хумайдан и др. [31] недавно обнаружили, что персистирующий внутриклеточный S. aureus , выживший в эпидермальных кератиноцитах, способствует активации комплемента на клеточной поверхности; эта активация комплемента, в свою очередь, инициировала клеточные ответы, которые впоследствии снижали внутриклеточную бактериальную нагрузку посредством внеклеточного регулируемого сигналом киназ-зависимого механизма. Предполагается, что внутриклеточный резервуар способствует диссеминации, рецидивированию и устойчивости к антибиотикам [31-33]. Более того, Моханти и соавт. [34] обнаружили, что слюна (в качестве модели зализывания ран) снижает количество внутриклеточных S. aureus в кератиноцитах параллельно с экспрессией антимикробных пептидов, особенно β-дефензина-3 человека.

Другие клетки, участвующие в иммунном ответе против S. aureus , включают резидентные в коже макрофаги и клетки Лангерганса, миелоидные и плазмоцитоидные дендритные клетки, тучные клетки, Т- и В-лимфоциты, плазматические клетки и естественные клетки-киллеры (NK). а также нейтрофилы и другие клетки, рекрутированные из кровотока во время инфекции [35].

Макрофаги играют ключевую роль в защите хозяина, распознавая, поглощая и убивая микроорганизмы [36]. Однако выживание S. aureus в полиморфноядерных лейкоцитах может привести к предотвращению эффероцитоза макрофагов и вызвать запрограммированный некроз [37]. Кроме того, внутриклеточная персистенция также обеспечивает S. aureus идеальной стратегией ухода от профессиональных фагоцитов и стимуляции рецидива инфекции [38]. В то время как IL-1, продуцируемый фагоцитами, является важным цитокином, обеспечивающим защиту хозяина от S.aureus , IL-1β является важным провоспалительным цитокином, который активирует моноциты, макрофаги и нейтрофилы [39-42]. S. aureus из кожи при атопическом дерматите может изменять продукцию цитокинов, запускаемую клетками Лангерганса, происходящими из моноцитов [43].

Дендритные клетки, профессиональные антигенпрезентирующие клетки, очень важны для распознавания вторгающихся патогенов. Армбрустер и др. [44] показали, что фенолрастворимый модуль фактора вирулентности, продуцируемый внебольничными устойчивыми к метициллину штаммами S.aureus индуцирует толерогенные дендритные клетки при активации TLR-2 через путь p38-CREB-IL-10.

Тучные клетки также играют важную защитную роль против различных микробных инфекций, таких как S. aureus , путем фагоцитоза и высвобождения медиаторов (например, фактора некроза опухоли-α и гистамина) [45]. Однако было доказано, что у мышей, инфицированных S. aureus , наблюдалась сильная инфильтрация воспалительных клеток в дерме, а в коже заметно накапливались тучные клетки.Кроме того, триптаза, маркер активации тучных клеток, имеет положительную корреляцию с активностью тучных клеток. Тучные клетки, идентифицированные в тканях, вероятно, были активированы, поскольку они были связаны с дегрануляцией клеток и присутствием триптазы; так, было высказано предположение, что тучные клетки и их медиатор триптаза способствуют воспалению кожных абсцессов, индуцированных инфекцией S. aureus [46].

S. aureus обладает способностью модулировать и уклоняться от бактерицидных механизмов нейтрофилов, включая примирование, активацию, хемотаксис и продукцию активных форм кислорода; он также использует сенсорные/регуляторные системы для адаптации выработки факторов вирулентности к запускающему сигналу, например.грамм. нейтрофилы и дефенсины [47].

Врожденный иммунитет

Врожденный иммунитет представляет собой синергетический процесс между гуморальным и клеточным ответом, который поддерживается и координируется воспалительным ответом с последующей элиминацией возбудителя наиболее эффективным путем. Ранние проявления врожденного иммунитета при распознавании микробных патогенов в организме приводят к усилению микробицидной активности, рекрутированию клеток, усилению кроветворения, лихорадке и продукции белков острой фазы [48-50].Гуморальными компонентами этого иммунитета являются естественные антитела, секретируемые В1-лимфоцитами, в основном класса IgM и системы комплемента. Одни только антитела не могут предотвратить возникновение инфекции. В случае бактерий (включая S. aureus ) существует 3 пути активации каскада комплемента: классический путь, запускаемый активацией молекулой C1q; альтернативный путь через C3 и механизм связывания маннозы с лектинами, которые все способствуют лизису бактериальных клеток и обеспечивают их фагоцитоз клетками периферической крови.В случае S. aureus активация комплемента возможна благодаря связыванию С-реактивного белка с белком А, что приводит к опсонизации бактерий [51]. Активация комплемента контролируется генами, расположенными в регуляторе кластера генов активации комплемента на хромосоме 1q32 человека. Фактор комплемента Н, который также кодируется регулятором активации комплемента, регулирует активацию комплемента и ограничивает действие комплемента на активирующие поверхности [52].Было обнаружено, что семейный дефицит маннозо-связывающего лектина часто связан с фурункулезом у субъектов со сниженным уровнем функционального маннозо-связывающего лектина [53, 54].

Клеточные компоненты врожденного иммунитета включают нейтрофилы, моноциты, макрофаги и NK-клетки. На их поверхности есть специфические рецепторы, так называемые рецепторы распознавания образов (PRR), которые могут распознавать бактерии [55]. PRR обнаруживают молекулярные структуры, расположенные на поверхности бактерий – PAMP и внутренние компоненты, высвобождаемые при лизисе бактериальных клеток, такие как фрагменты ДНК или белки теплового шока – молекулярные паттерны, связанные с повреждением [4, 56].NK-клетки относятся к наиболее быстро реагирующим на инфекцию клеткам крови. Они вызывают лизис бактерий посредством секреции порфиринов и гранзимов. Наше предыдущее исследование выявило достоверное увеличение как абсолютного количества, так и процентного содержания NK и NKT-подобных клеток у больных рецидивирующим фурункулезом по сравнению со здоровыми людьми [57]. Это свидетельствует об их существенной, хотя, возможно, и замещающей роли при этом заболевании в процессе защиты хозяина.

Фагоцитарные клетки, такие как нейтрофилы, моноциты и макрофаги, мигрируют к очагу воспаления в ответ на различные типы хемоаттрактантов, таких как хемокины и цитокины, а также на компонент комплемента С5а – анафилатоксин.Нейтрофилы поглощают бактерии в процессе зависимого от комплемента и антител фагоцитоза, а затем убивают их, продуцируя активные формы кислорода и хлорноватистую кислоту. Фагосома также содержит антибактериальные пептиды (например, кателицидины, лизоцим, азуроцидин и α-дефенсины) и многочисленные протеиназы (например, эластазу, желатиназу, протеиназу 3, гидролазы), которые способствуют деградации бактериальных компонентов [58, 59]. На рис. 2 показаны механизмы уничтожения бактерий фагоцитирующими клетками. После фагоцитоза нейтрофилы подвергаются апоптотической гибели клеток.Во время инфекции некоторые бактерии могут выживать в клетках-хозяевах в случае замедленного апоптоза или диссеминировать в случае лизиса клеток вследствие воспаления или повреждения тканей [60]. Хемотаксис нейтрофилов зависит от многих давно известных факторов [61, 62]. Keszei и Westerberg [63] представили причины врожденных нарушений динамики нейтрофилов.

Рис. 2.

Фагоцитарная клетка – нейтрофил и механизмы уничтожения бактерий. CR1, рецептор комплемента типа 1; C3b, компонент комплемента 3b; FcR, рецептор Fc; IgG, иммуноглобулин G; ROC, активные формы кислорода.

Исследования функции лейкоцитов у пациентов с рецидивирующим фурункулезом охватывают несколько тем. Демирчай и др. [64] показали, что фагоцитоз и окислительный взрыв нейтрофилов у больных рецидивирующим фурункулезом нарушаются только при гипоферремии. Гилад и др. [65] сравнили выработку супероксида (базальную и после стимуляции), фагоцитоз и хемотаксис у пациентов с рецидивирующим фурункулезом ( n = 10) и пациентов с нерецидивирующим фурункулезом ( n = 13).Выявлено, что нарушение хемотаксиса возникает только у больных с рецидивирующим фурункулезом и может служить самостоятельным фактором риска рецидивирующего фурункулеза. Hamaliaka и Novikova [66] продемонстрировали угнетение образования оксида азота при стимуляции и снижение продукции активных форм кислорода у 58 больных рецидивирующим фурункулезом.

Моноциты из периферической крови рекрутируются в очаг инфекции и претерпевают фенотипическую конверсию, становясь резидентными в тканях макрофагами.Они не всегда погибают в процессе фагоцитоза. S. aureus может выживать в вакуолях благодаря наличию патогенных факторов, таких как глобальный регуляторный локус agr и альтернативный сигма-фактор, которые могут вызывать лизис макрофагов с последующей пролиферацией бактерий благодаря плейотропным свойствам sarA [67]. Такой механизм распространения инфекции возможен и при рецидивирующем фурункулезе [67]. α-дефенсины и β-дефензины человека продуцируются макрофагами, нейтрофилами и NK-клетками.Они собираются в клеточные гранулы и секретируются в очаг бактериальной инфекции. Хардер и др. [68] продемонстрировали, что человеческий β-дефензин-3 играет роль в защите от S. aureus .

Мастоциты участвуют главным образом в фагоцитозе паразитарных патогенов, но они также играют роль в случае бактериальных патогенов. Дегрануляция тучных клеток способствует усилению фагоцитоза мононуклеарными клетками. Кроме того, антимикробные пептиды, такие как пептидогликан, из белков, распознающих пептидогликан, оказывают антибактериальное действие, снижающее их противовоспалительные свойства в тканях.Под их влиянием происходит гидролиз бактериальной стенки с последующим снижением провоспалительной активности. Они присутствуют в нейтрофилах, а также секретируются кожей и желудочно-кишечным трактом. Их присутствие также можно обнаружить по слезам. Они играют очень важную роль в защите от патогенных бактерий, таких как S. aureus . Показано, что активация сигнального пути TLR, отвечающего за интернализацию и созревание фагосом, индуцируется бактериальными PAMPs [68-70].

Еще одним важным открытием для врожденного иммунитета было открытие TLR у людей, поскольку они участвуют в распознавании и уничтожении патогенов. TLR относятся к PRR. Они присутствуют во многих клетках организма, таких как моноциты, макрофаги, дендритные клетки, кератиноциты, фибробласты, эпителиальные клетки, В-лимфоциты и некоторые Т-лимфоциты. Семейство TLR включает следующие подсемейства: TLR-1, TLR-2 и TLR-6, ​​которые могут распознавать липиды; TLR-7, TLR-8 и TLR-9, которые могут распознавать нуклеиновые кислоты; и TLR-4, которые могут распознавать липополисахариды, присутствующие на поверхности патогенов и классифицируемые как PAMP.TLR-2 в основном отвечает за распознавание грамположительных бактерий посредством обнаружения липотейхоевой кислоты, липопротеинов и пептидогликана их клеточной стенки, в то время как TLR-1 и TLR-6 распознают их посредством обнаружения липидной части липопротеинов. Распознавание патогена внутри клетки возможно благодаря различным цитозольным PRR, к которым относятся белки, содержащие нуклеотидсвязывающий домен олигомеризации (NOD) и богатые лейцином повторы, а также белки геликазы, содержащие домены активации и рекрутирования каспаз.NOD и домены, богатые лейцином, включают NOD1 и NOD2, которые могут обнаруживать γ-D-глутамил-мезо-диаминопимелиновую кислоту и мурамилдипептид, присутствующие в бактериальном пептидогликане, что приводит к активации NK-κB и продукции провоспалительных цитокинов [71-74].

Также было показано, что интернализация S. aureus моноцитами и макрофагами возможна посредством активации TLR-2/6 СООН-концевой цитоплазматической частью CD36. Макрофаги с отсутствием функциональной передачи сигналов CD36 показали сниженный уровень фагоцитоза S.aureus in vitro и дефект продукции фактора некроза опухоли-α и IL-12. Кроме того, у мышей с дефицитом CD36 наблюдалась тяжелая бактериемия после заражения S. aureus [75].

Адаптивный иммунитет

При заражении, а также при повторном контакте с возбудителем активируются ранее созданные механизмы адаптивной иммунной системы. Они охватывают участие антител, продуцируемых В-лимфоцитами, и клеточно-опосредованные иммунные ответы, которые контролируются Т-лимфоцитами [76-78].В-лимфоциты связываются с лигандом для CD40 на поверхности Т-лимфоцитов, которые инициируют сигналы для выработки антител благодаря распознаванию комплекса пептида, процессированного из бактериального антигена, и главного комплекса гистосовместимости II (MHC II) через Т-клетку. рецептор на поверхности антигенпрезентирующих клеток. Полученный сигнал активирует В-лимфоциты. Затем, благодаря цитидиндезаминазе, активированные В-клетки подвергаются переключению класса антител, которое изменяет продукцию В-клетками изотипа IgM на изотипы иммуноглобулина.Сотрудничество между В-лимфоцитами и Th2 приводит к продукции IgG, который присутствует в основном в крови, и IgA, который продуцируется в ассоциации со слизистыми оболочками. Для IgE необходимы антитела, образующиеся в результате кооперации с Th3-лимфоцитами [65, 79]. Образующиеся антитела способствуют опсонизации бактерий и вовлечению их в процесс фагоцитоза. Антитела против антигенов, продуцируемых S. aureus (например, α-токсин и PVL), используются для борьбы с этим патогеном и могут останавливать активность этих токсинов [22, 80].В мышиной модели лечение экспериментальной инфекции устойчивым к метициллину штаммом S. aureus антителами против PVL приводило к бактериальному заражению и образованию абсцессов на коже [81]. Другое исследование на животных показало, что вакцинация против комбинации 7 вирулентных факторов суперантигенов, секретируемых S. aureus , защищает кроликов от опасной для жизни пневмонии, но способствует развитию инфекционного эндокардита, вероятно, из-за опосредованной антителами бактериальной агрегации [82].У людей защитный эффект против инфекций S. aureus у пациентов, перенесших кардиоторакальные операции после вакцинации вакциной-кандидатом V710 против S. aureus , не наблюдался [83]. Однако было установлено, что низкий уровень антител против S. aureus связан с высоким риском развития сепсиса [84]. Антитела против S. aureus не являются необходимыми для защиты от инфекций, вызываемых S. aureus , но могут играть роль в модулировании восприимчивости к инфекциям, что станет предметом будущих исследований [77].

Клеточный ответ относится к Т-лимфоцитам. Подмножества Т-клеток включают Th2, Th3 и Th27, а также, реже, γδT-клетки и регуляторные Т-клетки (Treg). Клеточный ответ изучался в основном экспериментально при различных инфекциях S. aureus на животных моделях и при отдельных заболеваниях у людей [23, 85]. Т-клетки не убивают бактерии напрямую, но с помощью цитокинов, таких как интерферон-γ и ИЛ-17, они могут управлять многими последующими эффектами на фагоциты, которые усиливают их микробную активность [86, 87].

MHC II является важной молекулой для адаптивного иммунитета. Его экспрессия модулируется как механизмами хозяина, так и микробными факторами. Экспериментально было установлено, что S. aureus ингибирует презентацию антигена и может повышать восприимчивость к инфекции. S. aureus обладает способностью подавлять экспрессию антигена MHC II HLA-DR. Он также вызывает повышенную регуляцию CD40, CD80, CD83 вместе с небольшим увеличением CCR7, что может быть потенциальным результатом передачи сигналов TLR и реакций обратной связи на секретируемые воспалительные цитокины.Частичная индукция маркеров антигенпрезентирующих клеток и рецепторов хемокинов приводит к нарушению активации Т-клеток и анергии. S. aureus подавляет реакцию Т-клеток IL-2 на аллоантиген посредством подавления HLA-DR и CD86 зависимым от IL-10 образом и увеличивает экспрессию лиганда 1 запрограммированной гибели клеток (PD-1) (PD-1). Л1). Эти механизмы позволяют предположить, что S. aureus влияет на Т-клеточный IL-2 посредством модуляции моноцитарной/макрофагальной антигенпрезентирующей клеточной функции [88, 89].

Активность через Т-клеточный рецептор при хронических инфекциях

Функционирование отдельных звеньев адаптивного иммунитета у больных рецидивирующим фурункулезом не изучалось. В наших исследованиях мы обнаружили достоверное снижение количества и процентного содержания Treg, CD3+ и CD4+ клеток по сравнению со здоровыми людьми, а также достоверное увеличение количества и процентного содержания клеток CD3+CD25+ и CD19+CD25+. Эти различия указывают на нарушение активации IL-2, выраженное снижение генерации FOX3P, снижение продукции Treg и увеличение количества Th27+.Кроме того, также продемонстрировано статистически незначимое увеличение числа В-лимфоцитов, определяющих продукцию антител против S. aureus . Следует предположить, что эти виды нарушений влияют на патомеханизм развития хронического фурункулеза [90-92, данные не опубликованы]. При септических состояниях, вызванных S. aureus , наблюдаются противоположные изменения. Отмечено увеличение Tregs, особенно при посттравматическом сепсисе; возможно, что более высокий уровень клеток Treg связан с повышенной смертностью, что, по-видимому, имеет огромное клиническое значение.Механизмы, ответственные за снижение количества и процентного содержания Treg-клеток при хроническом фурункулезе, до конца не выяснены, но авторы предполагают, что они могут быть одним из механизмов, способствующих патогенезу этого заболевания [84, 93].

Tregs развиваются из наивных Т-клеток CD4. Они дифференцируются либо в тимусе как индуцированные Treg, либо периферически — вне тимуса из наивных CD4 T-клеток (in vivo или in vitro) — как периферически индуцированные Treg. Их функционирование зависит от концентрации ИЛ-2; однако сами они не продуцируют этот интерлейкин [94].Выявлено, что у больных хроническим фурункулезом концентрация провоспалительных цитокинов, фактора некроза опухоли-α, ИЛ-2 и противовоспалительного ИЛ-10 достоверно выше по сравнению со здоровыми лицами. Другие провоспалительные цитокины, такие как ИЛ-17, интерферон-γ и противовоспалительный ИЛ-4, показали тенденцию к повышению концентрации у больных фурункулезом. Интересно, что наблюдается статистически значимое снижение других противовоспалительных цитокинов – ИЛ-13 у пациентов с фурункулами по сравнению со здоровым контролем [57].Концентрация ИЛ-13 в отличие от ИЛ-10 и ИЛ-4 при этом заболевании не увеличивается, что может влиять на течение воспалительного процесса. Предыдущие исследования показали только тот факт, что этот цитокин высвобождается из тучных клеток, подвергшихся дегрануляции вследствие паразитарной инфекции [95].

Взаимодействие адаптивного и врожденного иммунитета против стафилококковых инфекций возможно благодаря цитокинам, продуцируемым клетками обоих иммунных типов. Идентификация и характеристика отдельных цитокинов при выполнении различных функций, по-видимому, имеет решающее значение для ближайшего будущего.Одним из наиболее известных цитокинов является ИЛ-10, который оказывает множественное плейотропное действие на иммунорегуляцию. IL-10 играет ключевую роль в дифференцировке и функционировании нового типа Т-клеток и Treg, которые могут играть важную роль в контроле иммунных ответов и толерантности in vivo. Уникальный среди гемопоэтических цитокинов IL-10 имеет близкородственные гомологи в нескольких вирусных геномах, что свидетельствует о его решающей роли в регуляции иммунных и воспалительных реакций. IL-10 является регуляторным цитокином, который уменьшает развитие провоспалительных иммунных ответов, включая ответы, опосредованные как врожденными, так и адаптивными иммунными клетками [96].

S. aureus является мощным иммуноактиватором, так как суперантигенные стафилококковые энтеротоксины способны поражать большое количество обычных Т-клеток посредством MHC-опосредованного связывания с вариабельными доменами Т-клеточного рецептора [97-99]. Таким образом, он эффективно предотвращает иммунный клиренс, вызывая истощение и анергию Т-клеток [100]. PD-1 как основная иммунная контрольная точка выполняет важную ингибирующую функцию в поддержании периферической толерантности. Экспрессия PD-1 и его лиганда PD-L1 может способствовать постоянной активации Т-клеток и развитию воспаления и повреждения ткани.Патил и др. [101] на животной модели ожоговой травмы продемонстрировали, что увеличение экспрессии миелоидных клеток PD-L1 было связано со снижением количества Т-клеток в селезенке и дренирующих рану лимфатических узлах, а также с нарушением функционирования Т-клеток. . Анти-PD-L1 лечение системной инфекции S. aureus было эффективным с точки зрения снижения бактериальной нагрузки в основных органах и улучшения 7-дневной выживаемости [101]. Наше недавнее исследование показывает, что ось PD-1/PD-L1 может способствовать патогенезу фурункулеза, поскольку пациенты с рецидивирующим заболеванием характеризуются более высокой частотой PD-1-позитивных Т- и В-клеток, чем здоровые субъекты.Мы наблюдали значительно повышенный процент лимфоцитов с рецепторами PD-1 и PD-L1 на своей поверхности, что угнетает эффекторные функции Т-лимфоцитов; следовательно, у пациентов с фурункулезом снижение процентного содержания Treg-лимфоцитов может усиливать воспалительные реакции. Нарушение пропорций субпопуляций лимфоцитов приводит к взаимосвязи между клинической картиной и путем PD-1/PD-L1. Обратная корреляция между процентным содержанием В-лимфоцитов CD19+/PD-1 и возрастом появления первых симптомов позволяет предположить, что преобладание этого типа клеток может предсказывать раннее начало заболевания.Обратная корреляция между количеством фурункулов в год и процентным содержанием клеток CD4/PD-L1 свидетельствует о том, что снижение количества клеток CD4/PD-L1 связано с тяжелым течением болезни. Экспрессия PD-1 и PD-L1 на поверхности CD4+, CD8+ Т-лимфоцитов и CD19+ В-лимфоцитов была значительно выше у больных рецидивирующим фурункулезом, чем у здоровых (данные не опубликованы).

Заключение

Иммунологические и воспалительные процессы, возникающие при хроническом фурункулезе, представляют собой сложный механизм, в основе которого лежит патогенность S.aureus , а также врожденный и приобретенный иммунитет. Похоже, что глубокие знания об этих процессах могут стать ключом к познанию всего патомеханизма болезни и расширению терапевтических возможностей.

Основное сообщение

Иммунологические и воспалительные реакции на факторы патогенности S. aureus способствуют развитию хронического фурункулеза.

Заявление об этике

У авторов нет этических конфликтов, о которых следует сообщать.

Заявление о раскрытии информации

У авторов нет конфликта интересов, о котором следует заявить.

Источники финансирования

Работа выполнена при поддержке исследовательского гранта № DS 460 Люблинского медицинского университета. Спонсор не участвовал в разработке дизайна исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Авторские взносы

Д.Н. – концепция или дизайн произведения; сбор, анализ и интерпретация данных для работы; написание и критический пересмотр работы на предмет важного интеллектуального содержания; окончательное утверждение версии для публикации.НАПРИМЕР. – концепция или дизайн произведения; сбор, анализ и интерпретация данных для работы; написание и критический пересмотр работы на предмет важного интеллектуального содержания; окончательное утверждение версии для публикации.

Авторское право: Все права защищены. Никакая часть данной публикации не может быть переведена на другие языки, воспроизведена или использована в любой форме и любыми средствами, электронными или механическими, включая фотокопирование, запись, микрокопирование или любую систему хранения и поиска информации, без письменного разрешения издателя. .
Дозировка препарата: авторы и издатель приложили все усилия, чтобы гарантировать, что выбор препарата и дозировка, указанные в этом тексте, соответствуют текущим рекомендациям и практике на момент публикации. Тем не менее, в связи с продолжающимися исследованиями, изменениями в правительственных постановлениях и постоянным потоком информации, касающейся лекарственной терапии и реакций на лекарства, читателю настоятельно рекомендуется проверять вкладыш в упаковке для каждого лекарства на предмет любых изменений в показаниях и дозировке, а также для дополнительных предупреждений. и меры предосторожности.Это особенно важно, когда рекомендуемый агент является новым и/или редко используемым лекарственным средством.
Отказ от ответственности: заявления, мнения и данные, содержащиеся в этой публикации, принадлежат исключительно отдельным авторам и участникам, а не издателям и редакторам. Появление рекламы и/или ссылок на продукты в публикации не является гарантией, одобрением или одобрением рекламируемых продуктов или услуг или их эффективности, качества или безопасности.Издатель и редактор(ы) отказываются от ответственности за любой ущерб, нанесенный людям или имуществу в результате любых идей, методов, инструкций или продуктов, упомянутых в содержании или рекламе.

Присутствие бактерий стафилококка в микробиоме кожи способствует воспалению при синдроме Нетертона Ранее считалось, что они обладают только защитными свойствами, сообщают исследователи Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего.

«Наше исследование показывает, насколько тесно геном человека связан с генетической информацией в микробиоме нашей кожи. Это редкое заболевание связано с мутацией человеческого гена. Но у взрослых симптомы заболевания обусловлены микробиомом кожи», — сказал старший автор Ричард Галло, доктор медицинских наук, заслуженный профессор Ирма Джильи и заведующий кафедрой дерматологии Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего.

«Два генома тесно связаны друг с другом. Когда один выключен, даже из-за одного гена, другой геном реагирует.

В многоучрежденческом исследовании, опубликованном в Интернете в Cell Reports 3 марта 2020 г., Галло и его сотрудники определили, как Staphylococcus aureus и Staphylococcus epidermidis могут выступать в качестве катализатора воспаления кожи и повреждения барьера в моделях на мышах. .

S. aureus — это патогенная бактерия, которая, как известно, усугубляет кожные заболевания, такие как атопический дерматит. Когда он становится устойчивым к антибиотикам, он известен как устойчивый к метициллину Staphylococcus aureus или MRSA.Это основная причина смерти от инфекции в Соединенных Штатах.

И наоборот, S. epidermidis часто встречается на здоровой коже человека и считается доброкачественным. В предыдущем исследовании Галло сообщил, что определенный штамм этой бактерии, по-видимому, обладает защитным свойством, выделяя химическое вещество, которое убивает несколько типов раковых клеток, но не является токсичным для нормальных клеток. Также известно, что S. epidermidis способствует заживлению ран, иммунитету кожи и ограничению патогенных инфекций.Неизвестно, что в некоторых случаях S. epidermidis может оказывать патогенное действие.

Синдром Нетертона является результатом мутации гена SPINK5, который обычно содержит инструкции по созданию белка под названием LEKT1. Этот белок является типом ингибитора протеазы.

При потере LEKT1 избыток протеаз стимулируется стафилококковыми бактериями у людей с синдромом Нетертона. Эта протеазная активность приводит к расщеплению белков и воспалению кожи.

«Это большой прорыв для этих пациентов, поскольку он описывает, как мы можем лечить генетическую мутацию человека, воздействуя на микробиом», — сказал Галло, который также является преподавателем Центра инноваций микробиома в Калифорнийском университете в Сан-Диего. «Изменить экспрессию бактериального гена намного проще, чем пытаться исправить мутацию у людей».

Исследователи взяли мазки с кожи 10 человек с синдромом Нетертона и обнаружили, что в микробиоме их кожи было много определенных штаммов S.aureus и S. epidermidis . Однако, в отличие от кожи нормальных людей, избыток бактерий производил гены, которые нельзя было контролировать из-за генной мутации при синдроме Нетертона.

По данным Национального института здоровья, у большинства людей с этим рецессивным наследственным генетическим заболеванием есть проблемы, связанные с иммунной системой, такие как пищевая аллергия, сенная лихорадка, астма или воспалительное заболевание кожи, называемое экземой. Подсчитано, что им страдает 1 из 200 000 новорожденных.

«В дополнение к демонстрации того, как аномальный микробиом кожи способствует воспалению при синдроме Нетертона, это исследование дает одно из самых подробных геномных описаний микробиома кожи на сегодняшний день», — сказал Галло.

Соавторы: Майкл Р. Уильямс, Джеймс А. Сэнфорд, Ливия С. Зарамела, Анна М. Батчер и Карстен Ценглер из Калифорнийского университета в Сан-Диего; Лора Кау из Калифорнийского университета в Сан-Диего и SILAB; Шади Халил из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Медицинской школы Университета Вирджинии; Yichen Wang и Alain Hovnanian из Imagine Institute и Université Paris Descartes-Sorbonne Paris Cité; Дришти Каул и Кристофер Л.Дюпон из Института Дж. Крейга Вентера; и Александр Р. Хорсвилл из Департамента по делам ветеранов Денверской системы здравоохранения и Медицинского кампуса Аншутц Университета Колорадо.

Финансирование этого исследования частично поступило от Национальных институтов здравоохранения (R37AI052453, R01AR076082, R01AR074302 и R01AR069653) и Сети исследований атопического дерматита (U19 AI117673).

Раскрытие информации: Галло является соучредителем, научным советником, консультантом и имеет долю в MatriSys Biosciences, а также является консультантом, получает доход и имеет долю в Sente.Все остальные авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Стафилококки | Институт Пастера

Золотистый стафилококк

Staphylococcus aureus является наиболее распространенным штаммом Staphylococcus в патологии человека и животных. Наряду с Escherichia coli , он разделяет сомнительное признание того, что является основной причиной внутрибольничных инфекций (инфекции, заразившиеся в больницах). Во Франции S. aureus также возглавляет список бактерий, ответственных за пищевое отравление.

Болезни и факторы восприимчивости

Staphylococcus aureus может инфицировать все органы. Важно отметить, что от 30 до 50% населения являются здоровыми носителями Staphylococcus , т. е. бактерии присутствуют на коже или на внешних слизистых оболочках, особенно в носу, без вредных симптомов. Этот тип носительства является естественным, так как Staphylococcus входит в состав бактериальной флоры кожи и слизистых оболочек. Симптоматические инфекции (т.е. приводящие к заболеванию) могут возникать в различных случаях:

  • При нарушении кожного барьера (раны). Затем бактерия может развиваться в очаге поражения, приводя к кожной инфекции, степень тяжести которой зависит от бактериального штамма, вызвавшего инфекцию, задержки в применении лечения и общего состояния здоровья пациента. Эти инфекции часто бывают гнойными (с образованием гноя) в результате бактериальной пролиферации. Среди этих заболеваний наиболее распространены поверхностные или глубокие фолликулиты, фурункулы и карбункулы.Некоторые штаммы Staphylococcus , продуцирующие токсины, такие как эксфолиатин, могут вызывать специфические кожные заболевания, такие как синдром ошпаренной кожи или буллезное импетиго у маленьких детей.
  • Во время хирургических процедур. Поскольку стафилококки очень широко распространены, могут развиваться внутренние инфекции. В очень многих случаях бактерия происходит из собственной флоры пациента и развивает свою патогенность в организме пациента. Развитие заболевания будет зависеть от пораженного органа и может привести к остеомиелиту (воспаление и инфекция костей) и различным висцеральным инфекциям, таким как эндокардит (воспаление сердца), пневмония (инфекция легких) или пиелонефрит (инфекция почек).Опять же, эти заболевания могут обостряться из-за продукции бактериями специфических токсинов, повреждающее действие которых на ткани инфицированного хозяина усугубляет клинический профиль (некротизирующая пневмония, вызванная токсином Пантона-Валентайна, или синдром стафилококкового токсического шока, обусловленный к токсину TSST-1).
  • При заболеваниях или лечении, которые приводят к ослаблению иммунной системы, а также у лиц с диабетом (сочетание сниженной иммунной защиты и высокого уровня сахара в крови).

Хотя поверхностные и локализованные инфекции Staphylococcus часто бывают доброкачественными, их необходимо учитывать, поскольку распространение бактерии через кровь может привести к вторичным инфекциям.

Стафилококковое пищевое отравление не является прогрессирующей инфекцией, а вызывается пищевыми продуктами, контактировавшими со штаммом Staphylococcus , продуцирующим энтеротоксины. Эти токсины можно найти в сырой или приготовленной пище (они устойчивы к нагреванию), вызывая рвоту, диарею и спазмы желудка после приема внутрь.Эти симптомы обычно исчезают через несколько часов без необходимости какого-либо лечения.

Другие стафилококки

Стафилококки классифицируются в зависимости от их способности вызывать свертывание крови. Staphylococcus aureus является коагулазо-положительным Staphylococcus . Хотя штамм S. aureus вызывает наиболее серьезные заболевания человека, другие коагулазонегативные стафилококки также могут вызывать инфекции. Это условно-патогенные микроорганизмы, которым требуется точка проникновения в организм и ослабленная иммунная система, чтобы вызвать инфекцию.Обычно они считаются менее опасными, чем S. aureus . Это особенно касается Staphylococcus epidermidis , человеческой симбиотической бактерии и части кожно-слизистой флоры практически всего населения. Этот Staphylococcus , тем не менее, может стать патогенным при определенных обстоятельствах, например, у пациентов с иммунодефицитом (больных СПИДом, проходящих лучевую или химиотерапию или новорожденных) или при введении в организм инородных тел (протезов суставов, протезов сердечных клапанов, зондов, катетеры и др.). Затем имплантированный материал может быть контаминирован штаммами кожно-слизистой флоры пациента или персонала больницы. Этот тип инфекции в основном нозокомиальный (приобретенный в больнице) или ятрогенный (в результате медицинской процедуры).

Среди стафилококков, ответственных за инфекции человека, имеется также Staphylococcus saprophyticus , ассоциированный с острым циститом, преимущественно у молодых женщин. Это вторая ведущая причина бактериальных инфекций мочевыводящих путей после Escherichia coli .

У животных

Хотя Staphylococcus aureus также может вызывать заболевания животных (мастит у коров, овец и коз), некоторые стафилококки более специфичны для животных. Наиболее распространенными из них являются Staphylococcus intermedius (вызывает фурункулез собак) и Staphylococcus hyicus (вызывает экссудативный дерматит у свиней). Эти бактерии редко вызывают инфекции у человека, но S. intermedius могут передаваться людям через укусы (инфицированные раны) и приводить к бактериемии (бактерии в крови).Также наблюдались случаи бактериемии человека, вызванной S. hyicus , в основном при контакте со свинофермами.

Инфекции на подъеме

Примерно от 30 до 50% людей являются здоровыми носителями S. aureus без вредных симптомов. В больницах инфекции могут возникать у пациентов с ослабленной иммунной системой или при нарушении кожно-слизистого барьера, что позволяет штаммам, переносимым пациентами или персоналом, проникать в организм. Рост числа стафилококковых инфекций может быть связан с увеличением числа пациентов с иммунодефицитом (со сниженной иммунной защитой), а также с увеличением числа инвазивных процедур, нарушающих кожно-слизистые барьеры, таких как хирургическое вмешательство или введение катетеров, зондов и протезы.

Гигиена как первая линия обороны

Единственный способ ограничить распространение и устойчивость внутрибольничных штаммов — это изоляция пациентов и строгое соблюдение мер гигиены.

Лечение и профилактика

В условиях больниц строгие меры гигиены и изоляции жизненно важны для сдерживания распространения этих бактерий. Антибиотики в настоящее время являются предпочтительным лечением, особенно на ранних стадиях инфекции. Однако недавнее появление штаммов, устойчивых к ванкомицину, указывает на вероятность нехватки вариантов лечения, хотя в настоящее время изучаются несколько подходов к вакцинам.Метициллин-резистентные штаммы стафилококков, или MRSA, являются одними из наиболее распространенных устойчивых к антибиотикам бактерий в больницах, на их долю приходится около 27% инфекций Staphylococcus aureus (Национальное исследование распространенности внутрибольничных инфекций и противоинфекционных методов лечения в здравоохранении). учреждений, Франция, май-июнь 2017 г.). Использование вирусов, которые специально заражают и уничтожают бактерии, называемых бактериофагами, используется в некоторых странах, таких как Россия или Грузия, для борьбы с инфекциями Staphylococcus aureus .

 

Новое оружие для борьбы с бактериями

 

 

В Институте Пастера

Исследовательская группа по передаче сигналов и патогенезу стафилококков под руководством Тарека Мсадека разрабатывает несколько тем исследований в Институте Пастера:

  • Бактериальные реакции на изменения окружающей среды и их роль в патогенезе Staphylococcus aureus и взаимодействии с хозяином;
  • Влияние динамики оболочки бактериальной клетки на взаимодействие хозяина и патогена, образование биопленки и врожденный иммунный ответ;
  • Механизмы устойчивости к антибиотикам и противомикробным пептидам;
  • Геномная пластичность и приобретение новых факторов вирулентности.

Январь 2021

 

 

Уточнение нашего понимания стафилококковых инфекций | Школа фундаментальных медицинских наук

Автор: достерся на Четверг, 24 октября 2019 г. в Открытия, Новости.

Коулман Харрис

Надпись: «Сканирующая электронная микрофотография бактерий S. aureus, избегающих разрушения лейкоцитами человека», сделанная NIAID под лицензией CC BY 2.0.

Staphylococcus aureus ( S. aureus ) является патогеном, который часто вызывает типичные «стафилококковые инфекции», которые формируют абсцессы или фурункулы. Патоген максимизирует свою способность заражать хозяина через метаболиты, называемые сидерофорами, которые приобретают молекулы железа, чтобы способствовать росту и размножению S. aureus . Железо жизненно важно для бактерий, таких как S. aureus — , знание того, как они усваивают железо, может способствовать пониманию взаимодействий между хозяином и микробами и тому, как лучше их остановить.

Уильям Перри, аспирант кафедры химии, работающий в лабораториях Эрика Скаара (патология, микробиология и иммунология) и Ричарда Каприоли (биохимия), руководил исследованиями, опубликованными в Proceedings of the National Academy of Science , которые дополнительно изучали сродство возбудителя к молекулам железа. В частности, они пересмотрели широко распространенное предположение о том, что S. aureus испытывает дефицит железа во время колонизации, картируя распределение двух сидерофоров, участвующих в инфекции, — стафилоферрина А (SA) и стафилоферрина B (SB).

Считается, что сидерофоры приводят к равномерному поглощению железа, что приводит к формированию структурно однородных абсцессов. Тем не менее, новые исследования показывают, что некоторые абсцессы, такие как абсцессы, образованные стафилококком, демонстрируют гетерогенность молекулярной структуры и основные различия в экспрессии генов. Кроме того, передовые методы визуализации, используемые в этой области, предполагают неоднородность молекулярной структуры как среди типов тканей, так и внутри поражений. Таким образом, исследователи разработали эксперименты, чтобы лучше понять роль сидерофоров.

Исследователи провели два эксперимента на мышах, инфицированных S. aureus . В первом эксперименте использовалась высокопроизводительная MALDI IMS (масс-спектрометрия с лазерной десорбцией/ионизацией с использованием матрицы), которая представляет собой метод, используемый для регистрации пространственного распределения молекул в образцах тканей. В случае исследователей MALDI IMS использовалась для картирования пространственного распределения SA и SB в инфицированных тканях.

Второй эксперимент включал несколько комплексных методов визуализации поглощения железа при поражениях сердца, почек и печени — IMS (масс-спектрометрия с визуализацией), гистологическое окрашивание для визуализации структур в клетках и флуоресцентную микроскопию.Исследователи использовали их для сопоставления распределения сидерофоров и молекул железа при различных абсцессах в соответствующих тканях.

В первом эксперименте SA имела повышенную распространенность в большинстве очагов заражения, в то время как в некоторых участках относительная распространенность SB была выше, что позволяет предположить, что различия в поглощении железа варьируются в зависимости от места. Это подтверждает утверждение исследователей о том, что два сидерофора выполняют специфические гетерогенные роли, а не гомогенно влияют на патогенез.А в поражениях печени, сердца и почек дифференциальное распределение железа было обнаружено в абсцессах S. aureus , что снова указывает на различия в продукции сидерофоров и последующем молекулярном ответе.

Ключевым моментом этого исследования является лучшее понимание того, как патоген S. aureus получает железо во время инфекций через сидерофоры. Хотя существует понимание того, что сидерофоры играют роль в развитии этих инфекций, результаты показывают, что бактерии используют разные типы для определенных ролей.Примечательно, что присутствие SA в большинстве очагов инфекции позволяет предположить, что он играет важную роль в развитии абсцессов S. aureus , в то время как более высокая распространенность SB в некоторых очагах свидетельствует о том, что его роль в патогенезе может зависеть от контекста.

Исследование также иллюстрирует важность таких технологий, как MALDI IMS, наряду с интеграцией нескольких методов клеточной визуализации для визуализации бактерий и понимания их молекулярного распределения. Хотя эти методы явно полезны в сообществе биологии инфекций, эти методы имеют дальнейшее применение в получении данных клеточной визуализации для более широких областей микробиологии и химии.

.
Staphylococcus aureus обильный рост: Бактериологическое исследование слизи из носа на стафилококк (Staphilococcus aureus)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.