Livelli più elevati di espressione di elastasi LasB di Pseudomonas aeruginosa sono associati a precoce

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 14208 (2023) Citare questo articolo

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Pseudomonas aeruginosa è un patogeno comune nei pazienti con fibrosi cistica (FC) e contribuisce in modo determinante al progressivo danno polmonare. P. aeruginosa elastasi (LasB), un fattore chiave di virulenza, è stato identificato come potenziale bersaglio per la terapia anti-virulenza. Qui, abbiamo cercato di differenziare gli isolati di P. aeruginosa dagli stadi precoci dell'infezione rispetto a quelli consolidati nei pazienti con fibrosi cistica e di determinare se LasB fosse associato a uno dei due stadi. Il gene lasB è stato amplificato da 255 isolati clinici di P. aeruginosa da 70 pazienti affetti da fibrosi cistica della regione di Tolosa (Francia). Sono state identificate nove varianti di LasB e il 69% degli isolati ha prodotto livelli rilevabili di attività di LasB. Il clustering gerarchico utilizzando dati sperimentali e clinici ha distinto due classi di isolati, designati come infezione "precoce" e "stabilita". L'analisi multivariata ha rivelato che gli isolati della classe di infezione precoce mostrano un'attività LasB più elevata, una crescita rapida, sensibilità alla tobramicina, colonie non mucoidi pigmentate e genotipo lasR wild-type. Questi tratti erano associati a pazienti più giovani con infezioni polimicrobiche e pFEV1 elevato. I nostri risultati mostrano una correlazione tra elevata attività di LasB negli isolati di P. aeruginosa e infezione in stadio iniziale nei pazienti con fibrosi cistica. Pertanto, è questo gruppo di pazienti, prima dell’insorgenza della malattia cronica, che può trarre il massimo beneficio dalle nuove terapie mirate a LasB.

La fibrosi cistica (CF) è una malattia genetica causata da una mutazione che porta alla perdita totale o parziale della funzione del regolatore della conduttanza transmembrana della CF (CFTR), una proteina responsabile del trasporto degli ioni attraverso le membrane apicali delle cellule epiteliali. La fibrosi cistica è una malattia multisistemica che colpisce i polmoni, il pancreas e il tratto digestivo, il sistema riproduttivo maschile e altri organi ghiandolari1. I polmoni affetti da fibrosi cistica sono soggetti a infezioni e Pseudomonas aeruginosa è uno dei batteri che più comunemente colonizzano questa nicchia2. P. aeruginosa è un patogeno opportunista gram-negativo, di natura ubiquitaria, il cui genoma versatile e la significativa adattabilità funzionale gli consentono di prosperare in ambienti diversi3. L'adattamento di P. aeruginosa all'ambiente ostile e alla pressione selettiva del polmone FC porta all'instaurarsi di un'infezione cronica, alla resistenza agli antibiotici e alla perdita di fattori di virulenza quali motilità, secrezione di tipo III, esotossine e proteasi4,5,6. Nel polmone CF, l’instaurarsi di un’infezione cronica da P. aeruginosa è stato correlato alla disbiosi e allo sviluppo di un microbioma che promuove la malattia7. Le infezioni croniche da P. aeruginosa sono state descritte anche in altre malattie respiratorie, come le bronchiectasie non CF (NCFB) e la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO)8,9.

Il successo della colonizzazione di P. aeruginosa risiede nella sua capacità di produrre un'ampia varietà di fattori di virulenza, comprese tossine e proteasi10,11, sotto il controllo di un sistema di regolamentazione del quorum sensing (QS)12,13. Il sistema QS è composto da quattro percorsi noti, vale a dire LasR/LasI, RhlR/RhlI, il sistema dei chinoloni controllati PqsR e il sistema IQS. I regolatori sono organizzati in una gerarchia, con LasR al vertice14. L'elastasi LasB, la proteina più abbondante nel secretoma, è un fattore chiave di virulenza espresso sotto il controllo del regolatore positivo LasR15,16. Infatti, l'espressione di LasB può essere drasticamente ridotta nei mutanti ΔlasR17 o mediante l'aggiunta di inibitori del quorum sensing, come la trans-cinnamaldeide, al terreno di coltura18. Questa proteasi extracellulare ha numerosi substrati batterici e dell'ospite e provoca danni ai tessuti e infiammazione nell'ospite19,20. Recentemente, uno studio ha dimostrato che LasB promuove anche l’infiltrazione di eosinofili e la produzione di mucina21. Inoltre, è stato dimostrato che la presenza di LasB è importante nell'instaurarsi di un'infezione cronica nei topi22.