Dans une étude récemment publiée dans American Journal of Physiology – Physiologie cellulaire et moléculaire du poumonUn groupe de chercheurs a examiné comment l’excrétion de l’héparane sulfate (HS) affecte l’efficacité de la cathélicidine dans la pneumonie à Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM).
arrière-plan
La pneumonie, particulièrement causée par le SARM, est l’une des principales causes de mortalité infectieuse. Les mécanismes conduisant à la pneumonie staphylococcique ne sont pas entièrement compris. Cette étude examine les interactions entre le SARM, le glycocalyx épithélial pulmonaire et les peptides antimicrobiens (AMP) dans la pneumonie.
L’accent est mis sur le glycocalyx enrichi en HS, une couche sulfatée qui tapisse les alvéoles et est connue pour lier les protéines cationiques. Nous étudions la libération de HS dans l’espace aérien après une lésion pulmonaire et ses effets possibles sur la fonction pulmonaire et les interactions avec les AMP. En particulier, nous étudions comment les oligosaccharides HS sécrétés, en particulier lors de pneumonies bactériennes, interagissent avec les AMP tels que les cathélicidines et ont un impact sur la réponse immunitaire de l’hôte et la dynamique des agents pathogènes.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre pleinement les mécanismes par lesquels l’excrétion d’HS influence la fonction de l’AMP, offrant ainsi un potentiel pour de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le traitement de la pneumonie.
À propos de l’étude
Dans cette étude, des souris mâles C57BL6 ont été soumises à une instillation intratrachéale de SARM suivie d’un lavage broncho-alvéolaire conformément aux directives (BAL) du Comité institutionnel de protection et d’utilisation des animaux de l’Université du Colorado (IACUC) et de Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments (ARRIVE) (BAL) pour les liquides. analyse. Pour obtenir des résultats objectifs, les chercheurs ont utilisé la spectrométrie de masse pour mesurer l’HS dans le liquide BAL, quels que soient les groupes de traitement.
De plus, l’équipe a collecté de manière innovante le fluide de l’espace aérien des patients atteints de pneumonie à l’aide de filtres à échange de chaleur et d’humidité (HME) au centre médical de l’université de Vanderbilt dans le cadre d’un protocole approuvé par l’Institutional Review Board (IRB). L’objectif était de détecter les modifications pulmonaires dues à une insuffisance respiratoire.
L’étude a utilisé la résonance plasmonique de surface (SPR) pour étudier la cinétique de liaison entre l’AMP et le HS, fournissant ainsi des informations en temps réel sur les interactions sans étiquette. Parallèlement, les courbes de croissance bactérienne ont été examinées dans différentes conditions pour évaluer l’effet de différents types d’héparine sur les souches de SARM.
Des processus détaillés d’isolement et de séquençage de l’acide ribonucléique (ARN) bactérien ont été réalisés, notamment une culture de SARM dans de l’héparine ou une solution saline suivie d’une extraction et d’un séquençage de l’ARN. Ces étapes étaient cruciales pour explorer les changements transcriptomiques et mieux comprendre la dynamique de la pneumonie bactérienne.
La recherche comprenait également la quantification de la concentration minimale inhibitrice (CMI) de divers agents pathogènes inflammatoires pulmonaires contre l’AMP à différentes concentrations de HS. Cela s’est avéré crucial pour évaluer la manière dont l’HS influence l’efficacité de l’AMP contre les infections bactériennes. Une analyse statistique rigoureuse a permis de garantir que les résultats de l’étude étaient fiables et valides.
Résultats de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé un modèle murin de pneumonie à SARM. Les analyses par spectrométrie de masse ont montré une augmentation significative de l’HS dans le liquide de revêtement de l’espace aérien des souris infectées par le SARM par rapport aux témoins salins. Cette augmentation était particulièrement caractérisée par une fréquence plus élevée d’HS sulfatés, notamment de disaccharides polysulfatés. Des analyses complémentaires utilisant des échantillons de filtres HME ont montré des taux d’HS plus élevés chez les patients atteints de pneumonie à Gram négatif par rapport aux patients atteints de pneumonie à Gram positif, suggérant une relation différentielle entre l’étiologie bactérienne et l’excrétion d’HS.
Malgré l’augmentation observée de l’HS excrétée dans l’environnement pulmonaire, l’étude n’a pas détecté d’influence directe de l’HS sur la croissance du SARM ou sur la transcription des gènes. Des expériences avec différentes tailles et profils de sulfatation de HS n’ont montré aucun changement significatif dans la croissance du SARM ou dans la réponse transcriptomique. Cette découverte suggère que, bien que l’HS soit un composant essentiel de l’environnement pulmonaire post-lésion, elle n’inhibe pas directement la croissance bactérienne ni n’induit de modifications dans l’expression des gènes bactériens.
L’étude a en outre abordé les interactions entre HS et les médiateurs immunitaires de l’hôte. En utilisant la résonance plasmonique de surface (SPR), les chercheurs ont quantifié la liaison de HS au peptide antimicrobien murin lié à la cathélicidine (mCRAMP). La forte liaison observée suggère une interaction probable in vivo qui pourrait potentiellement influencer la réponse de l’hôte à une infection bactérienne.
Plus important encore, l’étude a examiné les effets fonctionnels de la liaison de HS au mCRAMP. L’accent est mis sur les agents pathogènes courants de la pneumonie nosocomiale, notamment le SARM. Klebsiella pneumoniaeEt Pseudomonas aeruginosa, La recherche a utilisé un test de diffusion radiale modifié pour déterminer la CMI du mCRAMP contre ces bactéries.
Les résultats ont montré une augmentation significative de la CMI à des concentrations de HS plus élevées, indiquant un effet bactéricide réduit du mCRAMP en présence de HS. Cette découverte était particulièrement remarquable car elle mettait en évidence l’interaction complexe entre l’HS et les mécanismes de défense de l’hôte, où l’HS, bien que n’affectant pas directement la croissance du SARM, changeait de manière significative. l’efficacité de un peptide antimicrobien.
Diplôme
Dans l’ensemble, l’étude a mis en évidence la dynamique complexe de l’environnement pulmonaire après une pneumonie bactérienne. L’excrétion aiguë d’HS épithéliale, en particulier lorsqu’elle s’accumule sous des formes sulfatées, pose un défi nuancé à la réponse immunitaire de l’hôte et influence potentiellement l’efficacité des mécanismes immunitaires innés contre les agents pathogènes bactériens.