Проникновение Staphylococcus aureus в лакуно-канальцевую сеть остеоцитов (OLCN) является недавно открытым механизмом персистенции бактерий и уклонения от иммунитета при хроническом остеомиелите.
В предыдущих работах транспептидаза клеточной стенки S. aureus, пенициллин-связывающий белок 4 (PBP4) и поверхностный адгезин, поверхностный белок C (SasC) S. aureus, были выделены как критические факторы для деформации и распространения бактерий через нанопоры in vitro, представляющие собой ограниченные канальцы in vivo. Учитывая эти данные, мы предположили, что механизмы синтеза клеточной стенки и поверхностные адгезины обеспечивают инвазию в OLCN, управляемую дуротаксисом и гаптотаксисом, соответственно.
В данном исследовании мы изучили отдельные мутанты синтеза клеточной стенки S. aureus (Δpbp3, Δatl и ΔmreC) и мутанты поверхностных адгезинов (ΔclfA и ΔsasC) на предмет наличия нанопор при распространении in vitro и патогенезе остеомиелита in vivo. Оценка in vitro в микрофлюидной кремниевой мембранно-канальцевой решетке (μSiM-CA) показала, что делеция pbp3, atl, clfA и sasC уменьшает распространение нанопор. В мышиной модели имплантат-ассоциированного остеомиелита белки синтеза клеточной стенки S. aureus оказались ключевыми модуляторами патогенеза остеомиелита S. aureus, в то время как поверхностные адгезины оказывали минимальное влияние. В частности, делеция pbp3 и atl уменьшила септическое разрыхление имплантата и образование абсцесса S. aureus в костномозговой полости, в то время как делеция поверхностных адгезинов не показала существенных различий.
Кроме того, после делеции pbp3 снижался периимплантатный остеолиз, активность остеокластов и выработка лиганда рецепторного активатора ядерного фактора каппа-B (RANKL). В частности, трансмиссионная электронная микроскопия (ТЭМ) инфицированной кости показала, что pbp3 был единственным геном, связанным с уменьшением субмикронной инвазии в канальцы in vivo.
В совокупности эти результаты показывают, что ферменты синтеза клеточной стенки S. aureus имеют решающее значение для инвазии OLCN и патогенеза остеомиелита in vivo.
