囊性纤维化患者肺部滋生致命细菌

细菌/盖蒂图片社。

在囊性纤维化,铜绿假单胞菌是一种非常可怕的病原体。这种细菌很容易寄生在囊性纤维化患者的肺部,导致几乎不可能根除的慢性感染,最终是致命的。

为什么P.铜绿假单胞菌,而不是其他常见细菌,在囊性纤维化的肺中蓬勃发展?

一个新的研究哥伦比亚大学瓦格洛斯内科医生和外科医生学院的研究人员认为,答案与细菌对琥珀酸的饮食偏好有关,琥珀酸是细胞代谢的副产品,囊性纤维化肺中富含这种物质。

“预防感染P.铜绿假单胞菌可以大大改善囊性纤维化的人的健康,“SebastiánA.Iriquelme,博士他是该研究的第一作者,也是美国科学院的博士后研究员儿科.“有可能通过靶向细菌在肺中使用琥珀酸酯来控制感染。”

肺中琥珀酸过量

铜绿假单胞菌(蓝色)在能产生大量琥珀酸盐的肺部茁壮成长,琥珀酸盐是人们的首选食物。图片:Sebastián Riquelme,哥伦比亚大学欧文医学中心。

囊性纤维化患者肺中过量的琥珀酸来自两种蛋白质CFTR和PTEN之间的相互作用。CFTR基因的突变通过阻止CFTR蛋白将离子输送到细胞内外而导致囊性纤维化。但突变也破坏了CFTR与PTEN的相互作用(a发现哥伦比亚队于2017年制作)。

正是这种异常的PTEN-CFTR相互作用新的研究导致肺细胞释放过量的琥珀酸盐。琥珀酸促进了…的生长P.铜绿假单胞菌但对小鼠的肺部没有影响金黄色葡萄球菌,另一种主要病原体。

更琥珀酸,更粘稠

不仅是这样做P.铜绿假单胞菌在琥珀酸丰富的环境中茁壮成长,它积极地适应丰富的它喜欢的食物。

该研究的资深作者说:“适应琥珀酸盐的细菌将新陈代谢转化为细胞外黏液的生产,这使得有机体很难从肺中根除。爱丽丝王子,医学博士约翰·m·德里斯科尔医学博士和伊冯·德里斯科尔医学博士,儿科教授。这些细菌是囊性纤维化慢性感染的原因。

琥珀酸盐喂养的细菌也会抑制免疫反应,进一步阻碍身体控制感染的能力。

针对琥珀酸

在小鼠和组织培养的人类细胞中取得的新发现表明,这种病可能是可以治疗的P.铜绿假单胞菌即使CFTR的其他功能损害,通过恢复PTEN和CFTR之间的互动来感染。

囊性纤维化的新药物,如目前可用的lumacaftor和ivacaftor组合,恢复了CFTR-PTEN的相互作用,并可能减少琥珀酸的生成。

限制琥珀酸盐的积累也可能降低细菌生长和适应。Riquelme说,琥珀酸盐主要由免疫细胞产生的免疫细胞产生。“我们预测,通过控制在气道中观察到的夸张炎症,我们可以减少琥珀酸盐和P.铜绿假单胞菌感染。”

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参考

更多的信息

这项研究中,“CFTR-PTEN依赖性线粒体代谢功能障碍促进假单胞菌铜绿假单胞菌气道感染,于7月发表科学转化医学

附加作者:Carmen Lozano(Centro deInvestigaciónBiomédicadeLaRioja,Microbiología分子,Logroño,西班牙),Ahmed M. Moustafa(宾夕法尼亚州宾夕法尼亚州的费城儿童医院),Kalle Liimatta(哥伦比亚大学Irving Medical Center),基拉L.Tomlinson(CUIMC),Clemente J. Britto(耶鲁大学医学院),Sara Khanal(耶鲁大学医学院),Simren K. Gill(CUIMC),Apurva Narceaia(美国自然历史博物馆,纽约,纽约州),José M. Azcona-Gutiérrez (Hospital San Pedro, Logroño, Spain), Emily DiMango (CUIMC), Yolanda Saénz (Centro de Investigación Biomédica de la Rioja, Microbiología Molecular), and Paul J. Planet (University of Pennsylvania and Children’s Hospital of Philadelphia).

该研究由美国国立卫生研究院支持(授予哥伦比亚大学欧文临床与转化研究所R35HL135800, GG011557-26, UL1TR001873, S10RR027050);囊性纤维化基金会(试点资助PLANET16I和博士后奖学金RIQUEL 17F0/PG008837);博士后签约(CD15/00125);M-AES流动性补助金(MV16/00053);儿童传染病学会(St. Jude奖)、Thrasher研究基金(PG005871)、Doris Duke临床科学家发展奖(2012060)和Louis V. Gerstner学者奖。