Badanie bada, w jaki sposób szczepy zapalenia płuc konkurować

genetyczna analiza populacji bakterii zapalenia płuc dała wgląd w to, w jaki sposób konkurencja między szczepami wpływa na zakaźność, zgodnie z najnowszym badaniem medycyny Northwestern opublikowanym w Infection and Immunity.

Klebsiella pneumoniae jest trzecią najczęściej zgłaszaną infekcją w warunkach szpitalnych, więc zrozumienie, dlaczego niektóre szczepy proliferują, może pomóc klinicystom powstrzymać rozprzestrzenianie się tych bakterii, według dr Alan Hauser, vice chair of Microbiology-Immunology, professor of Medicine in The Division of Infectious Diseases i senior author of the study.,

Mallory Agard, student szóstego roku w Driskill Graduate Program w naukach o życiu (DGP), był głównym autorem badania.

sukces bakterii często zależy od jej zdolności do konkurowania w swoim środowisku. Na przykład płuca są skomplikowanym ekosystemem, a organizm walczy o utrzymanie naturalnego mikrobiomu w obliczu bakterii i wirusów inwazyjnych za pośrednictwem śliny i inhalacji.

jednak nie jest to tylko walka między „dobrem” a „złem”; konkurencja między szczepami wśród bakterii chorobotwórczych jest ostra. Istnieje ponad 150 różnych szczepów K., pneumoniae, z których wiele można znaleźć w tym samym szpitalu lub nawet u tego samego pacjenta, zgodnie z badaniem.

aby śledzić, które szczepy dominują, naukowcy z Northwestern opracowali „StrainSeq”, metodę pomiaru częstości występowania szczepów poprzez identyfikację unikalnych sekwencji genomowych szczepów. W obecnym badaniu Agard, Hauser i współpracownicy zakażali myszy kilkoma szczepami bakterii zapalenia płuc jednocześnie i mierzyli liczebność szczepów po wystąpieniu choroby.

okazało się, że jeden szczep K. pneumoniae, zwany KPPR1, wielokrotnie wypierał inne szczepy K., pneumoniae w modelach. Według badania, znacznie więcej bakterii KPPR1 stwierdzono w płucach 20 godzin po zakażeniu w porównaniu do innych szczepów.

Co ciekawe, KPPR1 nie odniósł takiego sukcesu, gdy szczepy były mieszane w środowisku laboratoryjnym, a nie w żywych zwierzętach.

wiele bakterii ma pośrednie mechanizmy obalania konkurencyjnych szczepów, zmieniając środowisko, aby było niekorzystne dla wzrostu konkurentów. Inne bakterie robią to bardziej bezpośrednio, po prostu atakując konkurencyjne szczepy.,

ponieważ KPPR1 wahał się poza środowiskiem płuc, naukowcy postawili hipotezę, że KPPR1 może działać poprzez pośredni mechanizm, który jest skuteczny tylko w płucach, taki jak sekwestrowanie ważnego zasobu lub wywołanie odpowiedzi immunologicznej, która jest bardziej śmiertelna dla innych szczepów.

„początkowo myśleliśmy, że szczepy będą rozmnażać się w płucach w tym samym stopniu, niezależnie od tego, czy zostały zaszczepione razem jako Pula do jednej myszy, czy pojedynczo do oddzielnych myszy”, powiedział Hauser., „Byliśmy zaskoczeni stwierdzeniem, że pojedynczy szczep szybko i solidnie eliminuje inne szczepy w Puli, mimo że ten sam szczep niekoniecznie osiągnął większą liczbę w płucach po szczepieniu w monoterapii.”

podobne wyniki zaobserwowano u drugiej ważnej bakterii zapalenia płuc, Acinetobacter baumannii. Sugeruje to, że konkurencja między szczepami może wystąpić u wielu różnych gatunków bakterii, autorzy twierdzą.,

dalsze badania dynamiki populacji bakterii mogą rzucić światło na mechanizmy, które kierują hierarchią, a w przyszłości mogą pomóc naukowcom opracować sposoby powstrzymania tych bakterii przed wywoływaniem infekcji, według Hausera.

„kilka szczepów K. pneumoniae jest często identyfikowanych w szpitalach na całym świecie jako najczęstsze przyczyny zapalenia płuc”, powiedział Hauser. „Zrozumienie czynników, które pozwalają tym szczepom być tak skuteczne w porównaniu do innych K., szczepy pneumoniae mogą pozwolić na rozwój nowych terapii, które uniemożliwiają ich zdolność do wielokrotnego wywoływania zapalenia płuc.”

Egon Ozer, MD, PhD, ’08 ’12 GME, adiunkt medycyny w Zakładzie chorób zakaźnych, i Raul Piseaux, MD, pracownik naukowy w Zakładzie Opieki pulmonologicznej i krytycznej, byli współautorami badania.

ta praca była wspierana przez National Institutes of Health grants K24 AI104831, R01 AI053674, R01 AI118257, U19 AI135964 i T32 AI747620.