Untersuchungen zur Interaktion von kommensalen Bakterien mit Pseudomonas aeruginosa bei Atemweginfektionen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Mukoviszidose (CF) ist die häufigste erbliche Lungenerkrankung. Infektionen der Lunge sind die häufigste Ursache für das Fortschreiten der Erkrankung und den Verlust der Lungenfunktion. Pseudomonas aeruginosa oder andere typische CF-Erreger spielen eine entscheidende Rolle bei der Induktion eines Teufelskreises aus Infektion, Entzündung und Gewebezerstörung. Infektionen bei CF sind typischerweise polymikrobieller Natur und aktuelle Mikrobiomstudien haben gezeigt, dass die Diversität des Atemwegsmikrobioms, insbesondere das Vorhandensein einer Vielzahl kommensaler Bakterien, positiv mit einer besseren Lungenfunktion und weniger schweren Erkrankungen verbunden ist. In einer Screening-Studie haben wir Kommensal-Bakterien aus den Atemwegen von CF-Patienten identifiziert, die in der Lage waren, P. aeruginosa zu hemmen und/oder proinflammatorische Reaktionen, die durch eine P. aeruginosa-Infektion verursacht werden, zu reduzieren. Um im aktuellen Projekt den Mechanismus zu verstehen, wie Kommensalen die Reaktionen des Wirts beeinflussen und das Wachstum von Krankheitserregern hemmen, haben wir RNA-seq angewendet, um Informationen sowohl über bakterielle Transkriptom- als auch Wirtstranskriptomveränderungen zu erhalten. Dies wurde durch den Vergleich von Monoinfektions- und Koinfektionsbedingungen in präzisionsgeschnittenen Lungenschnitten (PCLS) als Ex-vivo-System durchgeführt. Mithilfe von RNA-seq konnten wir zunächst durch P. aeruginosa/Kommensal-Interaktion ausgelöste P. aeruginosa transkriptomische Veränderungen identifizieren, die es uns ermöglichten zu verstehen, wie das Wachstum von P. aeruginosa durch bestimmte Kommensalstämme gehemmt wurde; Zweitens könnten wir den Einfluss einer Koinfektion mit P. aeruginosa/Kommensale auf die Wirtsabwehr untersuchen, indem wir die Wirtsreaktionen mit einer P. aeruginosa-Monoinfektion und einer Koinfektion vergleichen. Transkriptomveränderungen im Wirt als Reaktion auf eine Koinfektion zeigten auf, dass mehrere Signalwege, die Entzündungsreaktionen vermitteln, durch eine Koinfektion mit S. mitis und P. aeruginosa im Vergleich zu einer P. aeruginosa-Monoinfektion herunterreguliert wurden. Die zugrunde liegenden Mechanismen, wie das P. aeruginosa Wachstum durch bestimmte Kommensalenstämme gehemmt wurde, wurden mittels genomischer, transkriptomischer, metabolischer und funktioneller Analysen untersucht und zeigten, dass die hemmenden Kommensalen das Wachstum von P. aeruginosa beeinflussen, indem sie eine große Menge Essigsäure freisetzen. Die Ergebnisse leiteten weitere Untersuchungen der Kommensal-Erreger-Wirt-Wechselwirkungen bei CF mit dem Ziel ein, aus Kommensalen abgeleitete Verbindungen als potenzielle Therapeutika einzusetzen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Commensal bacteria in cystic fibrosis airway infections modulate growth and inflammation of P. aeruginosa; 44th European Cystic Fibro-Sis Conference 09.06 - 12.06.2021, oral presentation WS01.1
Tony-Odigie A., Boutin S., Dalpke A. & Yi B.
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The impact of Streptococcus on immune response triggered by Pseudomonas aeruginosa infection in the context of cystic fibrosis. Presentation at the 7th Joint Conference Of Dghm & Vaam, virtual meeting, September 12-14, 2021.
Tony-Odigie A., Wilke L., Boutin S., Dalpke A.H. & Yi B.
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Commensal bacteria can inhibit the growth of P. aeruginosa in cystic fibrosis airway infections through a released metabolite.
Tony-Odigie, Andrew; Dalpke, Alexander H.; Boutin, Sébastien & Yi, Buqing
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Airway commensal bacteria in cystic fibrosis inhibit the growth of P. aeruginosa via a released metabolite. Microbiological Research, 283, 127680.
Tony-Odigie, Andrew; Dalpke, Alexander H.; Boutin, Sébastien & Yi, Buqing
