Pseudomonas aeruginosa LasB 엘라스타제 발현 수준이 높을수록 조기 발병과 관련이 있습니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 14208(2023) 이 기사 인용

측정항목 세부정보

녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 낭포성 섬유증(CF) 환자의 흔한 병원체이며 진행성 폐 손상의 주요 원인입니다. 핵심 독성 인자인 P. aeruginosa elastase(LasB)는 항독성 치료의 잠재적 표적으로 확인되었습니다. 여기에서 우리는 P. aeruginosa 분리주를 CF 환자의 초기 감염 단계와 확립된 감염 단계에서 구별하고 LasB가 어느 단계와 연관되어 있는지 확인하려고 했습니다. lasB 유전자는 프랑스 툴루즈 지역의 CF 환자 70명으로부터 분리된 P. aeruginosa 임상 분리주 255개로부터 증폭되었습니다. 9개의 LasB 변이체가 확인되었으며, 분리된 균주의 69%가 검출 가능한 수준의 LasB 활성을 생성했습니다. 실험 및 임상 데이터를 사용한 계층적 클러스터링은 '초기' 및 '확립' 감염으로 지정된 두 가지 종류의 분리주를 구별했습니다. 다변량 분석 결과, 초기 감염 클래스의 분리 균주는 더 높은 LasB 활성, 빠른 성장, 토브라마이신 감수성, 비점액성 색소 콜로니 및 야생형 lasR 유전자형을 나타내는 것으로 나타났습니다. 이러한 특성은 복합균 감염이 있고 pFEV1이 높은 젊은 환자와 관련이 있었습니다. 우리의 연구 결과는 P. aeruginosa 분리주의 LasB 활성 증가와 CF 환자의 초기 감염 사이의 상관 관계를 보여줍니다. 따라서 만성 질환이 발병하기 전 LasB를 표적으로 하는 새로운 치료법으로 가장 많은 혜택을 받을 수 있는 것은 바로 이 환자 그룹입니다.

낭포성 섬유증(CF)은 상피 세포의 정점 막을 가로지르는 이온 수송을 담당하는 단백질인 CFTR(CF 막횡단 전도도 조절제)의 기능이 완전히 또는 부분적으로 상실되는 돌연변이로 인해 발생하는 유전 질환입니다. CF는 폐, 췌장, 소화관, 남성 생식 기관 및 기타 선 기관에 영향을 미치는 전신 질환입니다1. CF 폐는 감염되기 쉬우며, 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 이 틈새 시장에 서식하는 가장 흔한 박테리아 중 하나입니다2. P. aeruginosa는 ​​자연계 어디에나 존재하는 그람 음성 기회감염 병원체로, 다재다능한 게놈과 상당한 기능적 적응성을 통해 다양한 환경에서 번성할 수 있습니다3. 가혹한 환경에 대한 P. aeruginosa의 적응과 CF 폐의 선택적 압력은 만성 감염의 확립, 항생제에 대한 저항성 및 운동성, III형 분비, 외독소 및 프로테아제와 같은 병독성 인자의 상실로 이어집니다4,5,6. CF 폐에서 P. aeruginosa 만성 감염의 확립은 미생물 불균형 및 질병을 촉진하는 미생물군의 발달과 상관관계가 있습니다7. P. aeruginosa 만성 감염은 비CF 기관지 확장증(NCFB) 및 만성 폐쇄성 폐질환(COPD)과 같은 다른 호흡기 질환에서도 설명되었습니다8,9.

P. aeruginosa 집락화의 성공은 정족수 감지(QS) 규제 시스템의 통제하에 독소 및 프로테아제를 포함한 다양한 독성 인자를 생산할 수 있는 능력에 있습니다. QS 시스템은 LasR/LasI, RhlR/RhlI, PqsR 제어 퀴놀론 시스템 및 IQS 시스템이라는 네 가지 알려진 경로로 구성됩니다. 조정기는 계층 구조로 구성되어 있으며 LasR이 최상위 14개에 있습니다. Secretome에서 가장 풍부한 단백질인 LasB 엘라스타제는 양성 조절자인 LasR15,16의 통제 하에 발현되는 주요 병독성 인자입니다. 실제로, LasB의 발현은 ΔlasR 돌연변이체17 또는 배양 배지18에 트랜스-신남알데히드와 같은 쿼럼 감지 억제제를 첨가함으로써 극적으로 감소될 수 있습니다. 이 세포외 프로테아제는 수많은 박테리아 및 숙주 기질을 가지고 있으며 숙주에서 조직 손상과 염증을 유발합니다. 최근 한 연구에 따르면 LasB는 호산구 침윤과 점액 생성도 촉진하는 것으로 나타났습니다. 더욱이, LasB의 존재는 생쥐의 만성 감염 확립에 중요한 것으로 나타났습니다.