研究表明細菌如何在囊性纖維化患者的肺部進化
根據(jù)本周在美國微生物學會的開放存取期刊《mSystems》上發(fā)表的一項研究,這種細菌伯克霍爾德氏菌可進化并適應于在囊性纖維化患者的肺中存活。這項工作被認為是對該微生物進化的首次回顧,表明多伏牛雙歧桿菌直接或間接靶向粘附,代謝和細胞“包膜”的改變,以粘附和逃避抗生素。
B. multivorans是最常被分離的伯克霍爾德氏菌物種慢性感染 CF患者的氣道的遍及世界各地,在0.68%,美國的總患病率,說研究的高級作者Leonilde M.莫雷拉,博士,在高級研究所助理教授Técnico在葡萄牙里斯本。“但是,我們對細菌定殖和持久性所需的特征以及這種適應所基于的分子機制的理解是有限的。”
為了研究細菌如何適應CF患者,Moreira及其同事通過研究在溫哥華診所20年內(nèi)從一名女性CF患者中收集的痰液樣本,分析了多食雙歧桿菌的基因組和功能進化。該患者因與CF相關的呼吸系統(tǒng)疾病而住院一次,但曾多次接受抗生素治療。
他們測序并分析了從患者身上分離出的22 株多孢桿菌的基因組,并將其結(jié)果與患者的病歷進行比較以尋找相關性,發(fā)現(xiàn)在任何給定時間共存幾種不同的細菌譜系,但進化速率不同。一個家庭迅速多元化發(fā)展為另外三個家庭。新的譜系主要是通過具有調(diào)節(jié)/信號作用的基因以及其蛋白質(zhì)參與脂質(zhì),氨基酸和碳水化合物代謝的基因突變而進化而來。在感染過程中,整個人群的遺傳變化速率緩慢而穩(wěn)定,每年約有兩個單核苷酸多態(tài)性。
證據(jù)表明,其中一些基因的突變能夠使細菌存活,莫雷拉說:“這些突變與患者的身體狀況相對應,因此我們可以看到這些突變不僅是隨機的,而且是特定的會影響細菌生理的靶標。”
多食雙歧桿菌于1993年首次從患者中分離出來,并定期恢復至2013年。她最初于1989-1993年被金黃色葡萄球菌,流感嗜血桿菌和銅綠假單胞菌感染,隨后一段時間將這些微生物與多食雙歧桿菌共感染。從1993年至1996年??傮w而言,這種演變的特點是出現(xiàn)了強烈的多元化時期,隨后是相對穩(wěn)定的時期。莫雷拉說,多孢桿菌感染中最多樣化的時期與患者肺功能的更快惡化有關。
這項工作不僅為伯克霍爾德菌的進化提供了新的思路,而且“這種動態(tài)表明,監(jiān)測這些進化和分子模式可用于設計旨在限制種群多樣性和疾病進展的反應性療法,”莫雷拉說。“總而言之,我們的觀察結(jié)果表明,在CF肺的長期定居過程中,多伏牛B.種群直接或間接靶向粘附,代謝以及與適應相關的細胞包膜變化。”
Moreira說,由于該研究僅分析了一名患者,因此結(jié)果需要重復。她的團隊正在繼續(xù)研究另外10名CF患者中的細菌。
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