Полисахариды Pseudomonas aeruginosa снижают эффективность терапии муковисцидоза

Муковисцидоз часто сопровождается заражением грамотрицательной бактерией Pseudomonas aeruginosa. В легких пациентов этот патоген образует агрегаты благодаря экзополисахаридам Psl и Pel. Ученые показали, что Pel в физиологических условиях защищает патоген от заряженных антибиотиков и снижает эффективность терапии муковисцидоза рекомбинантной человеческой дезоксирибонуклеазой I. 

Credit:
Katarzyna Białasiewicz | 123rf.com

У большинства людей с муковисцидозом развивается хроническая инфекция, вызванная грамотрицательным патогеном Pseudomonas aeruginosa. Инфекцию не всегда удается вылечить, при этом неясно, какие факторы организма-хозяина или бактерии влияют на эффективность антибиотиков.

Считается, что P. aeruginosa образует биопленку или агрегаты в матрице, основным компонентом которой являются экзополисахариды. P. aeruginosa производит три типа экзополисахаридов in vitro — альгинат, Psl и Pel. В новой работе исследователи из США подтвердили, что P. aeruginosa производит Psl и Pel in vivo. Эти экзополисахариды защищают патоген от антибиотиков и снижают эффективность терапии муковисцидоза.

Ученые собрали образцы мокроты у восьми пациентов с муковисцидозом. Пять образцов содержали P. aeruginosa. Бактерии из всех пяти образцов имели ген pel, бактерии из четырех образцов имели ген psl.

По данным иммуногистохимического анализа образцов мокроты с антителами против Pel и Psl, Pel содержался во всех пяти образцах с P. aeruginosa, а Psl — в трех.

Были визуализированы бактерии P. aeruginosa, они присутствовали в образцах в виде единичных клеток или агрегатов разных размеров. Кластеры в мокроте обычно были меньше, чем те, что образовывались in vitro. Исследователи установили, что агрегаты образуются из-за связывания клеток с помощью экзополисахаридов.

Детально механизмы защиты от антибиотиков изучали только с учетом Pel.

В образцах пациентов с муковисцидозом Pel был сильно деацитилирован и имел положительный заряд. Он связывал анионные полимеры в дыхательных путях людей с муковисцидозом (pH 6,0), в частности, внеклеточную ДНК.

В эксперименте in vitro ученые показали, что биопленка, содержащая Pel и связанную внеклеточную ДНК, защищает P. aeruginosa от заряженного антибиотика тобрамицина.

Один из способов терапии муковисцидоза — применение рекомбинантной человеческой дезоксирибонуклеазы I в аэрозольной форме для разрушения внеклеточной ДНК и снижения вязкости мокроты. In vitro было показано, что экзополисахариды, такие как Pel, защищают внеклеточную ДНК и снижают эффективность терапии. Разрушение агрегатов восстанавливает чувствительность к дезоксирибонуклеазе.

Таким образом, борьба с образованием агрегатов P. aeruginosa, экзополисахаридов и компонентов мокроты может улучшить эффективность применяемой при муковисцидозе терапии.

Источник

Jennings L., et al. // Pseudomonas aeruginosa aggregates in cystic fibrosis sputum produce exopolysaccharides that likely impede current therapies // Cell Reports, published 23 February 2021, DOI: 10.1016/j.celrep.2021.108782

Добавить в избранное

Вам будет интересно