Pacjenci z odziedziczoną zwłóknieniem choroby zewnątrzwydzielniczej (CF) często napotykają trwałe infekcje oddechowe Pseudomonas aeruginosa. Ta bakteria ma zasięte zdolności do dostosowywania się do gospodarza CF i przetrwania. Gdy ta kolonizacja stanie się przewlekła, P. aeruginosa jest trudny do całkowitego wyeliminowania. Często rosnący w biofilmach uwięzionych w grubym lepkim śluzu węglowodanowym i DNA oraz na powierzchniach dróg oddechowych bakteria unika obrony immunologicznej gospodarza i interwencji terapeutycznych. P. aeruginosapodobnie jak inne mikroorganizmy, uważa się, że wykorzystują lektyny i inne białka wiążące węglowodany do przyczepności do gospodarza i łączenia się ze sobą w samokontroli. Zrozumienie, jak P. aeruginosa wiąże się z cukrami w dróg oddechowych CF może dostarczyć wskazówek dotyczących opracowywania nowych metod leczenia, które ograniczałyby te interakcje i zakłóciłyby połączenia, które sprawiają, że sukces środków przeciwdrobnoustrojowych jest tak trudne.

Ostatnie badanie dostarcza nowych informacji na temat wzorców wiązania węglowodanów tego oportunistycznego patogenu Pseudomonas aeruginosa Stanowi to poważne zagrożenie dla długowieczności i jakości życia osób z CF. Badania, przeprowadzone przez doktorat i doktorat Deborah L. Chance, wraz z dr Jamesa K. Watersa i profesorem Thomasem P. Mawhinneyem na University of Missouri, mające na celu poinformowanie o rozwoju anty- Terapie adhezyjne, które mogłyby poprawić leczenie trwałych zakażeń spowodowanych przez tę bakterię. Badanie zostało opublikowane w recenzowanym czasopiśmie mikroorganizmy.

Ci współpracownicy z zespołu badawczego Mawhinney Biomedical wykorzystali wielowartościowe fluorescencyjne glikopolimer P. aeruginosa Szczepy ze źródeł CF i innych niż CF oddziałują z tymi strukturami węglowodanowymi. Naukowcy starali się ustalić, czy wzorce wiązania tych bakterii różnią się w zależności od ich cech fenotypowych, czy źródła klinicznego, od których zostały wyizolowane. „Naszym celem było zidentyfikowanie kluczowych cukrów, które wchodzą w interakcje Pseudomonas aeruginosa i aby sprawdzić, czy ta interakcja różni się między szczepami z różnych warunków klinicznych ” – powiedział dr Chance.

Badanie to ujawniło P. aeruginosa Izolaty zarówno ze źródeł CF, jak i innych niż CF wykazały znaczące wiązanie z glikopolimerami z zawisaniem α-D-galaktozy, β-Dn-acetylgalaktozaminy i sulfate β-D-galaktozy-3. Stosując zaawansowane techniki mikroskopowe i spektrofluorometryczne do profilowania wzorów wiążących węglowodany na poziomie komórkowym, zespół stwierdził, że specyficzne potwierdzenie węglowodanów (α lub β) i obecność określonych grup chemicznych, takich jak estr siarczanowy w β-D -Galaktoza-3-siarczan, znaczący wpływ na powinowactwo wiązania bakterii. Dodatkowo, w ramach każdej dodatniej hodowli bakteryjnej niewielka subpopulacja konsekwentnie odpowiadała za wiązanie glikopolimeru populacji.

Co ciekawe, podczas gdy P. aeruginosa Próbki wykazywały różnorodne morfologie kolonii i aktywności fizjologiczne, profile wiązania wydawały się spójne na szczepach. Żadna z strukturalnych ani innych cech bakteryjnych nie może przewidzieć bardziej wyraźnego zachowania wiążącego węglowodany. „Te odkrycia są kluczowe, ponieważ sugerują, że niezależnie od fenotypu szczepu, P. aeruginosa Utrzymuje małą, trwałą subpopulację, która jest biegła w łączeniu bardzo specyficznych cukrów ” – wyjaśnił dr Chance.

Ten P. aeruginosa Badanie wiązania węglowodanów stanowi cenne podstawy do projektowania terapii koncentrujących się na zakłóceniu interakcji bakteryjnych z gospodarzem i w biofilmach i potencjalnie ukierunkowaniu na środki przeciwdrobnoustrojowe bezpośrednio do organizmu. Dr Chance podkreślił pomocniczy potencjał terapeutyczny środków ukierunkowanych lub zakłócających specyficzne wiązanie monosacharydu P. aeruginosa W trakcie oddechowym pacjentów z CF jako narzędzia w celu zwiększenia skuteczności istniejących terapii antybiotyków, szczególnie w przypadkach, w których oporność wielolekowa komplikuje konwencjonalne podejścia.

Podkreślając znaczenie spersonalizowanych strategii leczenia w zarządzaniu CF, badania te zwiększają nasze zrozumienie złożonych interakcji węglowodanów, gdy charakterystyczna heterogeniczność P. aeruginosa napotyka. Dr Chance zauważa, że ​​„przyjemna niespodzianka badawcza w badaniu tego bardzo złożonego scenariusza P. aeruginosa Adaptacja i przeżycie u gospodarza CF było trwałością specyficznych wzorców wiązania w różnych populacjach bakteryjnych. Sugeruje to, że ukierunkowane lecznice przeciwdrobione lub przeciwdrobnoustrojowe mogą być powszechnie skuteczne przeciwko różnym P. aeruginosa Szczepy, niezależnie od ich różnorodności fenotypowej ”.

Podsumowując, badania przeprowadzone przez zespół Mawhinney są znaczącym krokiem naprzód w opracowywaniu ukierunkowanych terapii dla infekcji związanych z CF. Wykorzystując unikalne profile wiązania węglowodanów P. aeruginosaPrzyszłe metody leczenia mogą skuteczniej zakłócać kolonizację i trwałość tego patogenu, ostatecznie poprawiając jakość życia osób z CF.

Referencje dziennika

Chance, DL, Wang, W., Waters, JK, Mawhinney, TP „Insights on Insights On Pseudomonas aeruginosa Wiązanie węglowodanów z profili izolatów mukowiscydozy za pomocą wielowartościowych fluorescencyjnych glikopolimerów zawierających monosacharydy zawieszające. ” Mikroorganizmy. 2024. Doi: https://doi.org/10.3390/microorganizms12040801

O autorach

Badania na pierwszy rzut oka w Mawhinney Biomedical Research Laboratories

Obszar) wiedzy: biochemia, chemia analityczna, chemia węglowodanów, mukowiscydoza, rak, mikrobiologia

Konkretne koncentruje się: węglowodany w raku i infekcji bakteryjnej; zapobieganie rakowi i leczenie; Interakcje z patogenem gospodarza w mukowiscydozie; Metodologie analityczne.

Badania w Mawhinney Biomedical Research Laboratories koncentrują się na wielu powiązanych ze sobą tematach. W obszarze mechanizmów obrony zewnątrzwydzielniczej, ze szczególnym naciskiem na przewlekłe obturacyjne choroby płuc u człowieka, wysiłek został przeszkolony w zakresie lepszego zrozumienia śluzowych glikoprotein jako pierwotnej i wtórnej reakcji obrony makrocząsteczkowej przeciwko patogenom płuc i podrażniaczom.

Wyjaśnienie strukturalne przyniosło znaczny wgląd w zmienione modyfikacje potranslacyjne oligosacharydów łańcucha bocznego mucyn oddechowych. Demonstracja znaczącego wzrostu siarczkacji glikoproteiny i anionowości, która równoległa nasileniem choroby oddechowej i jej przewlekłości, została szczególnie wyraźna u pacjentów z zaburzeniem genetycznym znanym jako zwłóknienie mukowiscydozy.

Trwające badania koncentrują zdolności zespołu i wiedzę chemiczną na temat odkrycia relacji struktura-funkcja w zdrowiu i chorobie roślin. Wewnętrzne narzędzia w połączeniu z dostępnymi za pomocą rdzeni badawczych na University of Missouri zezwalały na integrację danych wzrokowych, biologicznych, genetycznych i chemicznych w procesie odkrywania w celu lepszego zrozumienia zdrowia ludzkiego i chorób.

Członkowie zespołu w tym badaniu

Dr Chance Otrzymała BS z biologii na Emory University, Atlanta, GA, a następnie jej MS & Dr in Biochemistry na University of Missouri School of Medicine oraz College of Agriculture, Food & Natural Resources. Dr Chance studiował patogenezę bakteryjną i mukowiscydozę poprzez trening doktora z dr Arnold L. Smith, MD, i przewodnicząc Molecular Microbiology & Immunology, na University of Missouri School of Medicine, Columbia, Missouri. Dr Chance jest obecnie adiunktem profesorem badań w dziedzinie mikrobiologii i immunologii i pediatrii na University of Missouri School of Medicine, Columbia, Missouri. Kolborowanie mukowiscydozy i badań nad rakiem w ramach interdyscyplinarnego zespołu badań biomedycznych ESCL w CAFNR, Dr Chance podkreśla badania nad lepszym zrozumieniem współkulonizowania oportunistycznych patogenów mukowiscydozy i ich Taktyka przetrwania w ludzkim gospodarze. Badanie to mają na celu zdefiniowanie nowych strategii terapeutycznych dotyczących przewlekłych infekcji dróg oddechowych. Korzystając z klinicznie badań podstawowych, często z próbkami pacjenta, analitycznymi, biochemicznymi, molekularnymi, mikrobiologicznymi, instrumentalnymi narzędziami do obrazowania, są stosowane do generowania danych in vitro z sytuacji klinicznych napotykanych przez pacjentów i lekarzy, gdy zajmują się przewlekłą infekcją i jej leczeniem w masie torbielowatej. Chanced@health.missouri.edu

Dr. Pieniądze Otrzymał szkolenie medyczne na Uniwersytecie Shandong, a doktorat z biochemii z dr Mawhinney na University of Missouri, Columbia, Missouri. Dr Wang kontynuował rozwój zawodowy ze szkoleniem doktorantem na Uniwersytecie PeKingowym oraz asystentem profesora w Shanghai Jiao Tong University School of Medicine. Obecnie dr Wang jest profesorem nadzwyczajnym w School of Life Sciences, Fudan University. w_w@fudan.edu.cn

Dr Waters Otrzymał doktorat z biochemii na University of Missouri, Columbia, Missouri. Obecnie jest chemikiem badawczym, QCO i nadzorcą usług analitycznych laboratoriów chemicznych (ESCL) w CAFNR, University of Missouri, Columbia, Missouri. Escl@missouri.edu

Z analitycznym zainteresowaniem zdrowotnym i odżywianiem roślin, zwierząt i ludzi, nisza chromatograficzna Dr. Watersa koncentrowała się na znakowaniu żywieniowym oraz wraz z kolegą badawczą i członkiem zespołu badań biomedycznych dr Valeri V. Mossine (https: //cafnr.missouri .edu/Directory/Valeri-Mossine/), synteza chemiczna Dr Water ma ukierunkowane wszechstronne standardy analityczne oraz potencjalnie przydatne terapeutyki w zapaleniu i chorobie.

Dr. MawhinneyWczesne pochodzenie edukacyjne chemiczne obejmowało szkolenie biochemii na Uniwersytecie Fairleigh Dickinson w Nowym Jorku, a następnie studium podyplomowe oraz podwójne doktorat z biologii molekularnej i patologii kryminalistycznej na Union University, Albany Medical Center, Nowy Jork. Zwracając się do patologii mukowiscydozy, dr Mawhinney ukończył szkolenie podoktoranckie na University of Missouri School of Medicine z dr Giulio Barbero, MD, przewodniczącym, Wydział Pediatrii. Obecnie dr Mawhinney jest profesorem biochemii i pediatrii na University of Missouri College of Agriculture, Food and Natural Resources (CAFNR) oraz na University of Missouri School of Medicine, Columbia, Missouri. Dr Mawhinney pełni również funkcję chemika stanowego Missouri i dyrektorem usług analitycznych stacji eksperymentów rolniczych Laboratories Chemical Laboratories (ESCL) w CAFNR, University of Missouri, Columbia, Missouri. Escl@missouri.eduZ pasją do nauczania i badań dr Mawhinney kontynuuje przez całe życie uczeń i pedagog w School of Medicine of University of Missouri oraz facylitator badacza rolnictwa i medycznego na całym świecie poprzez zasięg ESCL. mawhinneyt@missouri.edu