Alan Hauser, MD, PhD, vice ordförande i Mikrobiologi-Immunologi och professor i medicin vid Avdelningen för infektionssjukdomar, var senior författare till studien som hittade en specifik stam av lunginflammation konsekvent outcompeted andra stammar.,
en genetisk populationsanalys av lunginflammation bakterier har gett insikt i hur inter-strain konkurrens påverkar infectivity, enligt en nyligen Northwestern Medicine studie publicerad i infektion och immunitet.
Klebsiella pneumoniae är den tredje vanligaste rapporterade infektionen i en sjukhusinställning, så förstå varför vissa stammar prolifererar kan hjälpa kliniker att hejda spridningen av dessa bakterier, enligt Alan Hauser, MD, PhD, vice ordförande för mikrobiologi-immunologi, professor i medicin vid Avdelningen för infektionssjukdomar och senior författare av studien.,
Mallory Agard, en sjätte året student i Driskill Forskarutbildning inom Life Sciences (DGP), som var huvudförfattare till studien.
en bakteries framgång beror ofta på dess förmåga att konkurrera inom sin miljö. Lungan är till exempel ett invecklat ekosystem, och kroppen kämpar för att upprätthålla den naturliga mikrobiomen i ansiktet av bakterier och virus som invaderar via saliv och inandning.
det är dock inte bara en kamp mellan ”bra” och ”ont”; inter-stam konkurrens bland patogena bakterier är hård. Det finns över 150 olika stammar av K., pneumoniae, av vilka många finns på samma sjukhus eller till och med i samma patient, enligt studien.
För att spåra vilka stammar som dominerar utvecklade nordvästra forskare ”StrainSeq”, en metod som mäter stamprevalensen genom att identifiera stammens unika genomiska sekvenser. I den aktuella studien infekterade Agard, Hauser och kollegor möss med flera stammar av lunginflammation bakterier samtidigt och uppmätt stam överflöd efter sjukdomsuppkomsten.
de fann att en stam av K. pneumoniae, kallad kppr1, upprepade gånger outcompeted de andra stammarna av K., pneumoniae i modellerna. Enligt studien hittades dramatiskt fler kppr1-bakterier i lungorna 20 timmar efter infektion jämfört med andra stammar.
intressant nog hittade KPPR1 inte samma framgång när stammarna blandades i en laboratoriemiljö snarare än hos levande djur.
många bakterier har indirekta mekanismer för att undergräva konkurrerande stammar, vilket förändrar miljön för att göra den ogynnsam för konkurrenternas tillväxt. Andra bakterier gör detta mer direkt, helt enkelt attackera konkurrerande stammar.,
eftersom KPPR1 vacklade utanför lungmiljön, hypotesen forskarna att KPPR1 kan fungera genom en indirekt mekanism som bara är effektiv i lungorna, såsom att sekvestrera en viktig resurs eller inducera ett immunsvar som är mer dödligt för andra stammar.
”vi trodde ursprungligen att stammar skulle föröka sig i lungorna i samma grad om de inokulerades tillsammans som en pool i en mus eller individuellt i separata möss”, säger Hauser., ”Vi blev förvånade över att finna att en enda stam snabbt och robust outcompetes de andra stammarna i poolen trots att samma stam inte nödvändigtvis uppnå högre antal i lungan när inokulerade ensam.”
liknande fynd observerades med en andra viktig lunginflammation bakterie, Acinetobacter baumannii. Detta tyder på att konkurrensen mellan stam kan förekomma i många olika bakteriearter, författarna sade.,
ytterligare undersökning av dessa bakteriepopulationsdynamik kan belysa de mekanismer som driver hierarkin, och i framtiden kan hjälpa forskare att utforma sätt att stoppa dessa bakterier från att orsaka infektioner, enligt Hauser.
”flera stammar av K. pneumoniae identifieras ofta på sjukhus runt om i världen som vanliga orsaker till lunginflammation”, säger Hauser. ”Förstå de faktorer som gör det möjligt för dessa stammar att vara så framgångsrika jämfört med andra K., pneumoniae-stammar kan tillåta utveckling av nya terapier som förhindrar deras förmåga att upprepade gånger orsaka lunginflammation.”
Egon Ozer, MD, PhD, ’ 08 ’ 12 GME, biträdande professor i medicin vid Avdelningen för infektionssjukdomar, och Raul Piseaux, MD, forskningsassistent vid Avdelningen för pulmonell och kritisk vård, var medförfattare till studien.
Detta arbete var stöd från National Institutes of Health bidrag K24 AI104831, R01 AI053674, R01 AI118257, U19 AI135964 och T32 AI747620.
Lämna ett svar