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.2015年8月;7(8):1018-33.
doi:10.15252/emmm.201505088。

流感嗜血杆菌通过调节生物膜形成和抗生素耐药性对哮喘治疗中使用的糖皮质激素产生反应

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流感嗜血杆菌通过调节生物膜形成和抗生素耐药性对哮喘治疗中使用的糖皮质激素产生反应

克里斯·S·厄尔等。 EMBO分子医学. 2015年8月.

缩回

摘要

糖皮质激素被用作减轻哮喘患者气道炎症的主要治疗手段,哮喘患者患有中性粒细胞性气道炎症,这种情况通常与流感嗜血杆菌定植有关。在这里,我们表明糖皮质激素对流感嗜血杆菌的行为有直接影响,这可能是治疗相关困难的原因。使用小鼠感染模型,我们发现皮质类固醇治疗可以促进流感嗜血杆菌的持续存在。对从受感染小鼠呼吸道分离的细菌或在实验室培养基中生长的细菌进行转录组分析,确定了一些编码调节因子的基因,这些基因的表达对糖皮质激素的存在作出反应。重要的是,在接受类固醇治疗的哮喘患者的痰中,这些皮质类固醇反应基因中的一些也在流感嗜血杆菌中表达升高。在呼吸道感染动物模型中,向流感嗜血杆菌添加皮质类固醇导致生物膜形成改变,增强了对阿奇霉素的耐药性,并促进了阿奇霉素耐药性。综上所述,这些数据强烈表明,流感嗜血杆菌可以直接对气道中的皮质类固醇治疗产生反应,这可能会影响生物膜的形成、持续性和抗生素治疗的疗效。

关键词:流感嗜血杆菌;抗生素耐药性;哮喘;生物膜;类固醇。

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数字

图1
图1
使用皮质类固醇可促进流感嗜血杆菌在小鼠中
  1. A–D C57BL/6小鼠感染流感嗜血杆菌在PBS中添加或不添加倍氯米松。在感染后1、3、5和7天处死动物,并将肺匀浆(A)和脾匀浆(B)连续稀释10倍,以测定细菌负荷。支气管肺泡灌洗液(BALF)中的总细胞数和差异细胞数代表气道炎症。在感染第3天(C)和第7天(D)后,在BALF中分析气道中募集的总白细胞,特别是中性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞的数量。

数据信息:数值表示平均值±标准差(SD)。数据来自三个独立的实验。双尾学生的统计显著性t吨-测试表明:*P(P)< 0.05, **P(P)< 0.01.
图2
图2
流感嗜血杆菌复杂介质中生长和皮质类固醇存在下肺部感染期间基因的差异调节
  1. 显示重叠的维恩图流感嗜血杆菌在sBHI培养基中皮质类固醇的存在使其表达上调或下调的基因(在体外)或在感染小鼠模型中(体内). 本文氏图中未描述在这些条件下受到差异调节的基因,但可以在补充表S2中详细说明的完整RNA-Seq数据集中找到。

  2. B COG图详细说明了所表达的显著丰富或稀缺的功能类别在体外体内在使用皮质类固醇期间。

  3. C、 D RNA-seq和qRT-PCR结果之间相对折叠变化的比较在体外(C) 和体内(D) 在有皮质类固醇的情况下。所有qRT-PCR结果均使用计算机断层扫描16S rRNA扩增获得的s在同一平板上运行。基因转录物的相对水平由标准曲线确定。给出的值是三次测量(三次生物复制和三次技术复制)的平均值和标准偏差。

图3
图3
添加皮质类固醇或基因突变影响的比较转录组分析rpoE(转/分/秒)千立方英尺关于基因表达流感嗜血杆菌
  1. 显示重叠的维恩图流感嗜血杆菌表达受基因突变影响的基因rpoE(转/分/秒)千立方英尺或在sBHI培养基中加入皮质类固醇(在体外)或在感染小鼠模型中(体内). 完整的调控基因组如补充表S2所示。

  2. B、 C RNA-seq和qRT-PCR结果之间相对倍数变化的比较rpoE(转/分/秒)千立方英尺突变体(B)和rpoE(转/分/秒)以及在野生型中添加皮质类固醇流感嗜血杆菌(C) ●●●●。所有qRT-PCR结果均使用计算机断层扫描16S rRNA扩增获得的s在同一平板上运行。基因转录物的相对水平由标准曲线确定。给出的值是三次测量(三次生物复制和三次技术复制)的平均值和标准偏差。

图4
图4
添加皮质类固醇对流感嗜血杆菌生物膜形成和抗生素耐受性的影响流感嗜血杆菌在含有和不含皮质类固醇的sBHI培养基中的μ-孔室中24小时后形成生物膜,然后按规定使用抗生素阿奇霉素进行处理。
  1. (i)流感嗜血杆菌含有二甲基亚砜的野生型(溶剂控制);(ii)流感嗜血杆菌用1μM倍氯米松(BEC)处理的野生型;(iii)流感嗜血杆菌150μg/ml阿奇霉素(AZO)处理野生型;和(iv)流感嗜血杆菌用1μM倍氯米松(BEC)和150μg/ml阿奇霉素(AZO)处理的野生型。对于这些实验,流感嗜血杆菌使用SYTO9(绿色菌株)进行可视化,如材料和方法中所述。比例尺=20μm。所示图像是来自五个独立实验的12幅图像的代表。

  2. 使用COMSTAT对处理后的生物膜生物量进行量化。数据表示为五次重复的平均值,误差条表示数据的标准偏差。双尾学生的统计显著性t吨-测试表明:**P(P) < 0.01.

图5
图5
编码RpoE(HI0628)和MclA(HI0629)的基因突变对流感嗜血杆菌生物膜的形成和抗生素耐药性具有相似的影响流感嗜血杆菌菌株在sBHI培养基的μ孔培养箱中培养24小时后,然后按规定用抗生素阿奇霉素处理。
  1. (i)流感嗜血杆菌野生型;(ii)rpoE(转/分/秒)(HI0628型); (iii)千立方英尺(希0629); (iv)流感嗜血杆菌150μg/ml阿奇霉素处理野生型;(v)rpoE(转/分/秒)(HI0628型)阿奇霉素150μg/ml处理;(vi)千立方英尺(HI0629型)用150μg/ml阿奇霉素处理。对于这些实验,流感嗜血杆菌用SYTO9(绿色菌株)可视化,如材料和方法中所述。比例尺=20μm。所示图像是来自五个独立实验的12幅图像的代表。

  2. 使用COMSTAT对处理后的生物膜生物量进行量化。数据表示为五次重复的平均值,误差条表示数据的标准偏差。双尾学生的统计显著性t吨-测试表明:**P(P) < 0.01.

图6
图6
皮质类固醇治疗影响流感嗜血杆菌抗生素在小鼠气道中的清除
  1. A、 B小鼠经鼻感染1×10CFU(循环流化床)流感嗜血杆菌并通过吸入含或不含50μM倍氯米松的PBS进行治疗。感染后3天每天以100mg/kg/24小时的浓度给药阿奇霉素。在感染后第3-4天,收获小鼠,并测定肺(A)和脾(B)匀浆中的细菌负荷。数值表示平均值±标准偏差(SD)。数据来自三个独立的实验。双尾学生的统计显著性t吨-测试表明:*P(P)< 0.05, **P(P)< 0.01.

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