Нетипируемые Haemophilus influenzae, высвобождаемые из биопленки моноклональными антителами, направленными против компонента матрикса биопленки, демонстрируют уязвимый фенотип.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 12959 (2023) Цитировать эту статью

379 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Бактериальные биопленки вносят значительный вклад в патогенез, рецидивы и/или хроническое течение большинства бактериальных заболеваний из-за их заметной устойчивости к выведению. Здесь мы исследовали кинетику повышенной чувствительности нетипируемых Haemophilus influenzae (NTHI), недавно высвободившихся (NRel) из биопленки под действием моноклонального антитела против бактериального белка DNABII (α-DNABII), к преимущественному уничтожению β-лактамным антибиотиком. Этот фенотип выявлялся в течение 5 мин и сохранялся ~6 ч. Относительная экспрессия генов, выбранных из-за их известного участия в чувствительности к β-лактамам, показала временное повышение экспрессии пенициллинсвязывающих белков с помощью α-DNABII NTHI NRel, тогда как наблюдалась ограниченная экспрессия предшественника β-лактамазы. Временное снижение экспрессии медиаторов окислительного стресса подтверждает сходную по времени уязвимость к чувствительному к НАДФН-оксидазе внутриклеточному уничтожению активированными ПМЯ человека. Кроме того, временная повышенная экспрессия основного порина NTHI хорошо согласуется с наблюдаемой повышенной проницаемостью мембран α-DNABII NTHI NRel, характеристикой, также демонстрируемой NRel трех дополнительных патогенов. Эти данные дают представление о механизме временного, но очень уязвимого фенотипа α-DNABII NRel. Это более глубокое понимание поддерживает продолжающуюся проверку этого нового терапевтического подхода, разработанного для использования знаний о фенотипе α-DNABII NRel для более эффективного искоренения резистентных заболеваний, связанных с биопленками.

Бактериальные биопленки вносят значительный вклад в патогенез острых и хронических инфекций1, а также в рецидивы и резистентность многих заболеваний к лечению2. К распространенным заболеваниям, в которых биопленки играют ключевую роль, относятся средний отит, хроническая обструктивная болезнь легких, пародонтит и муковисцидоз, а также многие другие3,4,5. Каноническая толерантность биопленки обусловлена ​​множеством факторов, но, что важно, с точки зрения разрешения заболевания, бактерии внутри биопленки обладают высокой устойчивостью как к антибиотикам, так и к иммунным эффекторам хозяина6,7,8. Действительно, бактерии, живущие в биопленках, в 1000 раз более устойчивы к обычным антибиотикам по сравнению с их собратьями, выращенными планктонным путем9,10,11. Кроме того, инфекции, связанные с биопленками, обходятся дорого; По оценкам, глобальное экономическое бремя биопленок, связанное с расходами на медицину и здравоохранение, составило примерно 387 миллиардов долларов в 2019 году12.

Для эффективного лечения этих распространенных и высокорезистентных заболеваний, связанных с биопленками, необходимы новые стратегии. Многие лаборатории работают над достижением этих целей13,14,15,16,17,18. В связи с этим наша лаборатория разработала таргетный подход на основе моноклональных антител, который эффективно высвобождает бактерии, живущие в биопленках, из их защитного структурного матрикса, чтобы их было легче убить иммунными эффекторами хозяина и/или традиционными антибиотиками. Для этого мы специально сосредоточились на повсеместном структурном компоненте матрикса бактериальной биопленки, бактериальных ДНК-связывающих белках, известных как семейство DNABII. Два белка DNABII, гистоноподобный белок (HU) и интеграционный фактор хозяина (IHF), связываются и изгибают двухцепочечную ДНК19,20,21. Белки DNABII расположены в вершинах поперечных нитей внеклеточной ДНК (эДНК) внутри матрикса биопленки, где они служат стержневыми белками, обеспечивающими критическую структурную поддержку решетчатого каркаса эДНК22. Когда биопленки, образованные in vitro различными патогенами человека, инкубируются с антителами, направленными либо против нативного белка DNABII, либо против синтетического пептидного иммуногена «кончик-химера», мы разработали так, чтобы имитировать иммунозащитные ДНК-связывающие «кончики» белка DNABII, индуцированное равновесие. сдвиг приводит к быстрому коллапсу биопленки с сопутствующим высвобождением бактерий, живущих в биопленке22,23,24,25.