Alan Hauser, il MD, il PhD, vice presidente di Microbiologia-Immunologia e professore di Medicina nella Divisione di Malattie Infettive, è stato l’autore senior dello studio che ha trovato un ceppo specifico di polmonite costantemente outcompeted altri ceppi.,
Un’analisi genetica della popolazione dei batteri della polmonite ha dato informazioni su come la competizione inter-ceppo influisce sull’infettività, secondo un recente studio di Northwestern Medicine pubblicato su Infection and Immunity.
Klebsiella pneumoniae è la terza infezione più comunemente riportata in un ambiente ospedaliero, quindi capire perché alcuni ceppi proliferano può aiutare i medici ad arginare la diffusione di questi batteri, secondo Alan Hauser, MD, PhD, vice presidente di Microbiologia-Immunologia, professore di Medicina nella Divisione delle malattie infettive e autore senior dello studio.,
Mallory Agard, uno studente del sesto anno del Driskill Graduate Program in the Life Sciences (DGP), è stato l’autore principale dello studio.
Il successo di un batterio dipende spesso dalla sua capacità di competere all’interno del suo ambiente. Il polmone, ad esempio, è un ecosistema intricato e il corpo combatte per mantenere il microbioma naturale di fronte a batteri e virus che invadono via saliva e inalazione.
Tuttavia, non è solo una battaglia tra “bene” e “male”; la competizione inter-ceppo tra batteri patogeni è feroce. Ci sono oltre 150 ceppi distinti di K., pneumoniae, molti dei quali possono essere trovati nello stesso ospedale o anche nello stesso paziente, secondo lo studio.
Per tracciare quali ceppi dominano, gli scienziati della Northwestern hanno sviluppato “StrainSeq”, un metodo che misura la prevalenza del ceppo identificando le sequenze genomiche uniche dei ceppi. Nell’attuale studio, Agard, Hauser e colleghi hanno infettato topi con diversi ceppi di batteri polmoniti contemporaneamente e misurato l’abbondanza di ceppi dopo l’insorgenza della malattia.
Hanno scoperto che un ceppo di K. pneumoniae, chiamato KPPR1, ha ripetutamente superato gli altri ceppi di K., pneumoniae nei modelli. Secondo lo studio, drammaticamente più batteri KPPR1 sono stati trovati nei polmoni 20 ore dopo l’infezione rispetto ad altri ceppi.
È interessante notare che KPPR1 non ha trovato lo stesso successo quando i ceppi sono stati mescolati in un ambiente di laboratorio, piuttosto che in animali viventi.
Molti batteri hanno meccanismi indiretti per sovvertire i ceppi concorrenti, alterando l’ambiente per renderlo sfavorevole alla crescita dei concorrenti. Altri batteri lo fanno più direttamente, semplicemente attaccando ceppi concorrenti.,
Poiché KPPR1 vacillava al di fuori dell’ambiente polmonare, gli scienziati hanno ipotizzato che KPPR1 possa operare attraverso un meccanismo indiretto che è efficace solo nei polmoni, come sequestrare una risorsa importante o indurre una risposta immunitaria che è più mortale per altri ceppi.
” Inizialmente pensavamo che i ceppi proliferassero nei polmoni allo stesso modo se fossero stati inoculati insieme come un pool in un topo o singolarmente in topi separati”, ha detto Hauser., “Siamo stati sorpresi di scoprire che un singolo ceppo supera rapidamente e in modo robusto gli altri ceppi del pool anche se lo stesso ceppo non ha necessariamente raggiunto numeri più elevati nel polmone quando inoculato da solo.”
Risultati simili sono stati osservati con un secondo importante batterio della polmonite, Acinetobacter baumannii. Ciò suggerisce che la competizione inter-ceppo può verificarsi in molte specie batteriche diverse, hanno detto gli autori.,
Ulteriori indagini su queste dinamiche di popolazione batterica potrebbero far luce sui meccanismi che guidano la gerarchia e in futuro potrebbero aiutare gli scienziati a escogitare modi per fermare questi batteri dal causare infezioni, secondo Hauser.
” Diversi ceppi di K. pneumoniae sono spesso identificati negli ospedali di tutto il mondo come cause comuni di polmonite”, ha detto Hauser. “Comprendere i fattori che consentono a questi ceppi di avere così tanto successo rispetto ad altri K., i ceppi di pneumoniae possono consentire lo sviluppo di nuove terapie che impediscono la loro capacità di causare ripetutamente polmonite.”
Egon Ozer, MD, PhD, ‘ 08 ‘ 12 GME, assistente professore di medicina nella divisione delle malattie infettive, e Raul Piseaux, MD, ricercatore associato nella divisione di cura polmonare e critica, sono stati coautori dello studio.
Questo lavoro è stato sostenuto dal National Institutes of Health grants K24 AI104831, R01 AI053674, R01 AI118257, U19 AI135964 e T32 AI747620.
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