尿路感染揭示了宿主易感性和細菌基因表達之間相互作用的重要性
在尋找引起尿路感染的大腸桿菌的定義特征時,比較轉(zhuǎn)錄組學和感染模型顯示感染取決于宿主環(huán)境和細菌中的基因表達水平。
大約50%的女性在其生命中的某些時候會患上尿路感染(UTI)。對于另外20%的感染,感染將至少復發(fā)一次 - 有時甚至每隔幾個月復發(fā)一次。UTI最常由大腸桿菌菌株引起,這些菌株統(tǒng)稱為致病性大腸桿菌(UPEC),但UPEC感染膀胱的特征定義不明確。
為了更好地了解UTI并可能提供新的治療策略,一組研究人員分析了從14名患有復發(fā)性UTI的女性中抽取的43株大腸桿菌,并發(fā)現(xiàn)感染取決于個體宿主的易感性以及細菌如何表達其基因。這種關于感染的新觀點也可能適用于缺乏明確遺傳特征的其他病原體。該研究發(fā)表在“ 科學轉(zhuǎn)化醫(yī)學”上,由華盛頓大學研究生Henry Schreiber IV和Broad研究所訪問科學家,傳染病和微生物組計劃高級研究科學家Jonathan Livny領導,該組織領導人Ashlee Earl領導該研究。細菌基因組學組和華盛頓大學的Scott Hultgren。
為了研究樣品UPEC在受控環(huán)境中如何很好地感染宿主,研究人員測試了實驗室小鼠中21株菌的毒力。該團隊看到了一系列感染嚴重程度 - 但有一些令人驚訝的結(jié)果。
先前對UPEC的研究已經(jīng)確定了被認為能夠使大腸桿菌具有定殖膀胱定殖能力的基因。然而,許多嚴重感染小鼠模型的大腸桿菌菌株缺失了這些毒力基因,其中一些菌株勝過那些具有大量基因的菌株。研究結(jié)果表明,這些無毒力因子的作用在大腸桿菌感染膀胱的多種策略中只有一種很重要。
進一步的比較基因組和轉(zhuǎn)錄組學分析顯示感染嚴重性與幾乎所有大腸桿菌共有的某些基因的表達水平相關,包括涉及運動和營養(yǎng)利用的基因。研究人員表示,影響基因表達而不是蛋白質(zhì)編碼潛能的序列變異似乎是無毒性的關鍵驅(qū)動因素。
另外,當在第二小鼠模型中測試時,一些成功感染第一小鼠的UPEC菌株導致不太嚴重的結(jié)果。基于這些發(fā)現(xiàn),研究小組提出了一種新的發(fā)病機制模型,其中宿主和UPEC菌株的每種組合是細菌無毒性潛力和宿主易感性的獨特配對 - 并且該配對的相容性最終決定UTI結(jié)果,包括嚴重性。
因此,兩名患有UTI的女性可能會因類似或完全不同的細菌而感染,并且由于遺傳,行為,病史等方面的差異,導致一人患有UTI的大腸桿菌菌株可能不會使另一個人生病。或其他環(huán)境特征。這種綜合分析方法為使用多種探究角度的未來研究奠定了基礎,以更好地了解宿主和病原體之間復雜的舞蹈。
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