Современные тенденции в изучении молекулярной сигнализации в перекрестном взаимодействии бактерий и хозяев (аннотация)
#антиинфекционные стратегии #микробиом #микобиота #межклеточная коммуникация #инфекционный процесс #взаимодействия микроб-хозяин #биомаркеры
Бактерии способны к межклеточной коммуникации и, кроме того, к распознаванию и быстрой адаптации к окружающей среде посредством скоординированных, многоклеточных реакций.
Если их средой является человеческий организм, то способность патогенов чувствовать, реагировать и манипулировать иммунными реакциями хозяина вносит большой вклад в их успех в борьбе с хозяином. Целью данного обзора было представить текущий прогресс и перспективы в отношении перекрестного взаимодействия патогена и хозяина в надежде обеспечить плодотворную платформу для создания будущих вакцин и антиинфекционных терапий.
Работы, включенные в обзор, представляют новые, важные и вдохновляющие данные, касающиеся эффекторов и механизмов, участвующих в перекрестном взаимодействии бактериальных патогенов и хозяина во время инфекционного процесса, а также в диалоге микробиоты человека с организмом хозяина. Представленные результаты были получены с использованием современной методологии и моделей инфекции, которые могут послужить стимулом для дальнейших исследований и предложить новые направления для разработки новых биомаркеров и терапевтических стратегий. В соответствии с темой статьи можно разделить на три категории.
Первая категория представляет новые эффекторы и патогенные механизмы, участвующие во взаимодействии между различными грамотрицательными и грамположительными бактериями и их хозяевами - животными или людьми - во время инфекционного процесса, и подчеркивает их потенциал для разработки новых антиинфекционных стратегий.
Liu et al. представили исследование основных молекул, связанных с циклической гуанозинмонофосфат (GMP)-аденозинмонофосфат (AMP) (cGAMP) синтазой (cGAS), а также адапторный стимулятор генов интерферона (STING) и влияние пути cGAS-STING на различные бактериальные инфекции и бактериальный иммунитет, что может проложить путь к разработке новых антибактериальных препаратов, которые специфически убивают бактерии без вредного воздействия на хозяина.
Luo et al. рассматривает механизмы, посредством которых эффекторы Legionella pneumophila вмешиваются в убиквитинирование клеток хозяина во время инфекционного процесса.
Fu et al. сосредоточились на EspF, одном из факторов вирулентности энтерогеморрагической E. coli (EHEC) O157: H7, доказав, что он может опосредовать повреждение ДНК, регулируя субклеточную локализацию и фосфорилирование SMC1.
Используя модель Tenebrio molitor, Kojour и др. раскрывают роль димерного цитокинового лиганда Spätzle (Spz)5 во врожденной защите от инфекции E. coli.
Используя транскриптомный подход, Zhang et al. пролили новый свет на механизмы и эффекторы инфекции Salmonella enteritidis у уток, что может послужить основой для разработки новых терапевтических стратегий.
Chu et al. продемонстрировали, что Salmonella Infantis подавляет апоптоз инфицированных клеток Caco-2, периодически фосфорилируя Akt, что дает достаточно времени для репликации, вызывая тем самым более сильное воспаление.
Liu et al. предостерегают от использования глюкокортикоидов при хронических заболеваниях легких, показывая, что они увеличивают экспрессию синдекана-1 (SDC1) и, следовательно, связывание Pseudomonas aeruginosa с эпителием дыхательных путей.
Ding et al. показали, что инфекция P. aeruginosa увеличивает выработку IL-17, усиливая воспаление у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) и мышиных моделей ХОБЛ, и рекомендовали IL-17A в качестве потенциальной терапевтической стратегии для контроля исходов инфекции P. aeruginosa у пациентов с ХОБЛ.
Tang et al. впервые сообщили о новом механизме, с помощью которого Aeromonas hydrophila уклоняется от антибактериальной защиты хозяина путем вмешательства в механизм CD80/86 сигналлинга, который может быть направлен на разработку новых терапевтических мероприятий.
Gao et al. исследовали роль флагеллина B из Vibrio anguillarum, оппортунистического патогена водных животных, на апоптоз клеток, экспрессию TLR5 и производство IL-8 и TNF-α, в перспективе разработки вакцин на основе флагеллина.
Tan et al. предлагают читателям новый взгляд на корреляцию между полиморфизмом agr и патогенным потенциалом S. aureus, а Smyth и Sun предлагают считать, что протеинкиназа R (PKR), уже хорошо известная как важная мишень при раке, метаболических нарушениях, нейродегенерации и противовирусной защите, может также рассматриваться как перспективная мишень для новых стратегий лечения бактериальных инфекций.
Park et al. показали, что большинство оральных стрептококков вызывают выработку реактивных форм кислорода и последующий апоптоз в клетках пародонтальной связки человека, способствуя тем самым прогрессированию воспалительных заболеваний.
Ermel et al. показали, что дисгевзия (нарушение вкуса - прим.пер.) при COVID-19 связана с уровнем молекул врожденного иммунного ответа в слюне, таких как toll-like receptor-4, peptidoglycan recognition protein и sACE2, и нарушением биопленки полости рта.
Вторая серия статей переносит внимание читателей на перекрестные связи между микробиотой человека и организмами хозяина в здоровье и болезни.
Ding et al. рассмотрели роль микробиома и оси кишечник-мозг при эпилепсии, выделив возможные патогенетические механизмы и новые методы лечения, направленные на микробиоту кишечника, Yuan et al. обобщили роль микробиоты кишечника при острых повреждениях центральной нервной системы, а Zheng и Wang предлагают читателям обновленную информацию о молекулярных механизмах, с помощью которых сигналы, получаемые микробиотой кишечника, модулируют повреждение и регенерацию печени, а также о разработке методов лечения на основе микробиоты кишечника.
Zhang et al. показали, что основные цитотоксические Т-клеточные хемокины (CTTCs) и профили микробиоты, связанные с хемокинами, отличаются в опухоли колоректального рака от прилегающих нормальных тканей, Yang et al. представили подробный анализ микробиома полости рта у пациентов с плоскоклеточной карциномой полости рта, а Prucsi et al. рассмотрели участие микробиоты полости рта в воспалении пародонта, опосредованном нейтрофилами.
Используя модель мышей in vivo, исследование Zheng et al. восполняет пробел в знаниях о динамике и роли респираторной микробиоты на разных стадиях астмы и ее ассоциации с прогрессированием хронической астмы.
Используя мультиомический подход, Gong et al. определили профили кишечной микробиоты, метаболитов и цитокинов в кале и сыворотке крови, которые могут предсказать тяжесть клинической картины и рецидив энцефалита, вызванного анти-N-метил-D-аспартатными рецепторами (NMDAR).
Все эти работы могут вдохновить других исследователей на разработку новых биомаркеров, связанных с микробиотой, которые используются для прогнозирования риска, ранней диагностики и мониторинга рака и других хронических заболеваний.
Третья категория работ посвящена новым антибактериальным стратегиям на основе природных соединений и пробиотиков, обновлению или демонстрации механизмов их действия.
He et al. предполагает, что мелатонин может быть эффективным средством против различных патогенных бактериальных инфекций, действуя путем снижения образования реактивных форм кислорода и азота, способствуя детоксикации и защищая митохондриальные повреждения, а Yang et al. демонстрируют анти-QS активность фенольного соединения paeonol в модели инфекции Caenorhabditis elegans.
Пробиотики используются для смягчения пагубных последствий воспалительных реакций, но механизмы их действия еще не раскрыты. Используя модели мастита in vitro и in vivo, Zheng et al. продемонстрировали, что Lactobacillus casei, помимо прямой конкуренции с E. coli, может уменьшить воспаление, связанное с маститом, вызванным E. coli, путем укрепления плотных узлов и снижения экспрессии воспалительных цитокинов.
В той же модели инфекции Li et al. показали, что L. rhamnosus GR-1 предотвращает апоптоз, вызванный E. coli, индуцируя PINK1/Parkin-опосредованную митофагию, которая устраняет поврежденные митохондрии и снижает производство реактивных форм кислорода и активацию NLRP3 инфламмасом.
Эффективность Lacticaseibacillus casei T21 была продемонстрирована in vitro на эпителиальных клетках толстой кишки и in vivo на мышиной модели инфекции Clostridioides difficile путем оценки многих надежных параметров. Это может стать модельным исследованием для демонстрации терапевтической эффективности пробиотических препаратов и раскрытия возможных механизмов их действия (Panpetch et al.).
Liang et al. показали, что трансплантация фекальной микробиоты (FMT) контролирует прогрессирование экспериментального аутоиммунного гепатита у мышей путем модуляции фолликулярных регуляторных Т-клеток и устранение дисбиоза кишечника.
Переходя к исследованиям на людях, Ren et al. продемонстрировали долгосрочную эффективность и безопасность однодонорской низкоинтенсивной FMT при лечении язвенного колита (ЯК). Пациенты с устойчивой ремиссией ЯК имели более высокую численность Bifidobacterium breve, в то время как в группе с рецидивом наблюдался более высокий уровень Bacteroides spp.
Мы очень благодарны всем авторам и рецензентам за их ценный вклад и надеемся, что читатели найдут наш выбор темы исследования интересным и вдохновляющим для своей будущей работы.
