文摘
铜绿假单胞菌开发了一个复杂的细胞间通讯系统,依赖于低分了分泌分子重量控制其毒力因素的生产。我们以前描述的转录监管机构MvfR,控制急性毒性的主要网络功能铜绿假单胞菌通过控制其配体,4-hydroxy-2-alkylquinolines (haq) 4-hydroxy-2-heptylquinoline (HHQ)和3,4-dihydroxy-2-heptylquinoline (pq)。尽管HHQ和pq产生在受感染动物,他们的比率不同于细菌培养。因为这些分子是激活的急性毒性的效力的关键功能,在这里,我们调查是否也在人类产生铜绿假单胞菌急性伤口感染和他们的比率是否类似于观察铜绿假单胞菌来华的老鼠。我们发现一个临床相关铜绿假单胞菌隔离产生可检测水平的哈克HHQ和pq的比率类似燃烧中产生和受感染动物,而不是像比率在细菌培养。这些分子可以隔绝伤口组织以及排水液体。这些结果首次表明,哈克可以从人类急性伤口感染孤立和量化网站和验证之前的相关性研究在哺乳动物感染模型。
1。介绍
新兴耐多药生物体燃烧伤害后是发病率和死亡率的主要原因(1]。铜绿假单胞菌感染是常见的燃烧后,常常表现为伤口感染(2- - - - - -4]。目前预防措施旨在防止这些烧伤病人感染包括隔离和使用严格的无菌技术结合快速手术伤口关闭。虽然这些预防措施可以有效的在理想情况下,他们经常失败由于护理不足,麻醉,和急救护理管理资源,供体不足网站立即关闭伤口感染或传播从周围环境提供(在最初的急救5]。治疗假单胞菌伤口感染,以及相关的频繁冲击和呼吸衰竭,可以涉及复杂的流体和通风管理,明确手术清创,和先进的伤口缝合技术。使用抗菌药物如粘菌素(多粘菌素E),根据导航最近的抗生素耐药模式,一直是很有帮助的。
显然,创新的预防和治疗假单胞菌烧伤患者伤口感染是必要的。正在进行的基础研究工作在解剖的发病机制已经取得了长足进步假单胞菌感染感染植物的使用各种模型、苍蝇和老鼠6- - - - - -10]。铜绿假单胞菌坐标多种毒力因子的表达式使用一个复杂的管理通信系统,即群体感应(QS),控制大约10%铜绿假单胞菌基因(11,12]。QS cell-density-dependent现象基于低分了重分子的释放协调基因表达在细胞群(11,13,14]。为了应对人口密度,铜绿假单胞菌产生和分泌分子,其中一些作为特定的化学信号,控制生产的毒力因素介导急性感染。
十年前,我们确定了QS转录监管机构MvfR (米ultiplev致病力f演员regulator) [9]。MvfR蛋白控制大部分的表达铜绿假单胞菌的急性virulence-associated因素(15)以及生物合成分泌的60多个邻氨基苯甲酸(AA)低分了体重衍生品,其中大部分属于4-hydroxy-2-alkylquinolines (haq)家庭12,13,16]。哈克表达受到积极的自动调整,有两个哈克,即4-hydroxy-2-heptylquinoline (HHQ) [17),3,4-dihydroxy-2-heptylquinoline (pq) [18),功能MvfR配体。这些哈克与MvfR音乐会,积极调节的转录pqsABCD(19),phnAB(9操纵子,编码哈克生物合成的酶的分子(9,15,19]。pq和HHQ产生在体外和在活的有机体内在急性感染模型9,11,15,19]。我们之前显示,pq更强大的比HHQ诱导MvfR绑定的pqsA启动子和诱导pqsA-E转录的pqsA:: pqsH铜绿假单胞菌突变体(19]。的相对效力HHQ和pq诱导MvfR配体结合域降水表明这些分子诱导不同MvfR构象变化;随后不同构象的影响可能会导致不同的亲和力绑定到相同的MvfR目标启动子,和MvfR-regulated差异基因的转录。
因为哈克支配和决定感染,他们可能使用指标的感染阶段。此外,干扰这些分子可能是一种手段来控制假单胞菌感染。的生产假单胞菌哈克在人类的伤口还有待研究。因此,在这里,我们研究了首次临床是否重要假单胞菌标本,来自一个活跃的燃烧在人类患者伤口感染,产生和排泄可检测水平哈克原位。
2。材料和方法
2.1。人类的样本
许可使用多余的组织和伤口排水材料对于本研究和医疗记录评审的许可是来自医院的机构审查委员会。的样本来自被丢弃的切除烧伤创面感染的病人的右腿。三种类型的标本收集:(i)一个含有坏死肌肉与脂肪;(2)一个湿和脓液渗出样本和液化脂肪与手术领域的一些生理盐水混合在一起;最后(3)排水收集的液体从伤口。
2.1.1。组织学
伤口活检是诊断和治疗的目的在手术过程中病人的治疗。活检标本在福尔马林固定,石蜡阻塞,与苏木精和伊红染色。伤口引流和切除组织超过所需的数量活检被用于分析。
2.1.2。哈克的决心
分析样本获得的多余的材料。组织的体重,切成小块,然后均质50%甲醇。只要适当,液体混合1:1以50%甲醇。哈克的量化是由液相色谱/质谱(LC / MS)所描述的其他地方(20.),使用HHQ-D4和PQS-D4作为内部标准。积极电喷射在MRM模式采用2×10−3毫托氩和碰撞气体和30 V的能量量化哈克LC / MS。使用下列离子转换:HHQ 244 > 159, HHQ-D4 248 > 163, HQNO 260 > 159, pq 260 > 175, PQS-D4 264 > 179。
3所示。结果与讨论
3.1。病例报告
之前一个17岁的健康男性洪都拉斯触及高压线。他持续燃烧58%的体表总面积(回溯),包括部分厚度烧伤他的脸,两个手臂,背部,臀部,全厚度伤害他的右小腿和大腿内侧留下。他最初的治疗包括两个不同的医院在洪都拉斯右下肢筋膜切开和多个着装的变化。meropenem,他收到了克林霉素和阿米卡星一个未知的时间。他被转移到后来波士顿烧伤医院维持原受伤后9天。
在进入后来医院,病人清醒和警觉但轻度发热和tachycardic。有一个强烈的气味从他的敷料。他被立即送往手术室清创和稳定。他的下肢伤口严重感染伤口深坏死的右下肢焦痂被部分切除。活检显示弥漫性炎性浸润,肌内杆状细菌(图1(一))。文化从右侧下肢揭示了三个铜绿假单胞菌分离株,一个广泛耐药鲍曼不动杆菌,肺炎克雷伯菌,梭状芽胞杆菌物种,假丝酵母krusei。最初,假单胞菌容易受到aztreonam,环丙沙星,氧氟沙星,哌拉西林/ sulbactam粘菌素;对阿米卡星,头孢吡肟,庆大霉素,meropenem,羟基噻吩青霉素,妥布霉素和imipenem。假单胞菌从中央线提示病人标本也生长在文化。病人治疗最初与万古霉素和meropenem以及局部醋酸磺胺米隆。下个月他经历了连续手术清创。伤口与自体最终关闭。2.5月住院之后他就被释放了。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
3.2。哈克的评估
铜绿假单胞菌急性烧伤创面感染的特点是弥漫性炎性浸润相关的存在肌肉坏死(图1(一)),与细胞内骑的细菌(图1 (b)+插图)。Bacteria-induced肌肉坏死和细菌侵入肌肉细胞的能力是两个表型特征强烈依赖于协调的几个细菌毒力因素的表达,其中许多是MvfR[的控制下17]。我们因此试图确定主要MvfR配体所产生烧伤创面感染人类。如数据所示1 (c)和1 (d),我们发现HHQ、pq HQNO全部肌肉组织以及排水液体。有趣的是,HHQ水平高于pq的水平。这个结果证实了这些分子的比率,我们以前从燃烧肌肉活检和计量铜绿假单胞菌受感染的老鼠(17),在比率测量在细菌细胞培养形成鲜明对比12,13,21),这表明“体外”细菌培养设置不准确反映在活的有机体内烧伤创面的情况。因此,在协议与我们先前在燃烧和受感染动物的结果(17),我们发现HHQ产生在人类烧伤伤口和高水平不能完全转化为pq。pq由酶转换从其前体HHQ PqsH [22),他的活动受高丝氨酸内酯调节器LasR [22]。pq低水平观察老鼠和人类感染的组织可能是由于减少PqsH活动在活的有机体内。然而,我们已经表明,pq完全是可有可无的pqsH突变细胞,产生HHQ但完全缺乏pq,显示正常MvfR-dependent基因表达和毒性在燃烧和受感染的老鼠17]。相反,pq需要全面生产的吩嗪绿脓菌素(17]。
4所示。结论
这里给出的结果显示哈克第一次急性期间产生铜绿假单胞菌在人类烧伤伤口感染。此外,这些发现表明,哈克细胞间通讯分子直接从受感染的病人,可以测量各种哈克分子类型之间的比率类似发现在燃烧和被感染的老鼠但不产生细菌细胞培养。这些结果验证QS-dependent使用烧伤小鼠模型的研究铜绿假单胞菌急性感染。检测到这些QS低分子量分子还从外科引流液体收集网站是至关重要的几个原因:(i)表明,这些小分子可以影响人类大面积的伤口,细菌可以超出了他们直接沟通环境;(2)表明,这些分子可能会影响其他病原体感染[在幼童腹壁薄弱23,24),如在目前报道的情况下;(3)它支持的假设与选择性anti-QS抑制剂针对毒性和QS可能会减少细菌引起的感染耐多药(10,25]。
能够准确地跟随细菌发病机制是一个重要的先决条件的发展antivirulence代理旨在控制感染的过程。在这种情况下,q是一个合适的药物目标新抗菌素,因为它控制细菌的发病机理和病原菌之间的进化(26,27]。传统的活动目标窄谱抗生素对于细菌生长至关重要。药理针对不必要的功能,如毒性因子的生产可能会降低耐药性的出现因为细菌生存不是直接挑战或受到选择压力。例如,我们表明,药物抑制MvfR调节子大大降低铜绿假单胞菌小鼠的毒性(10]。
总之,在这里,我们表明,QS信号分子直接从受感染的病人,可以测量各种哈克分子类型之间的比率类似发现在燃烧和被感染的老鼠,展示动物模型的重要性的评价新药的功效。这些结果也加强的有效性假设QS抑制可能是一个很好的目标,以防止或阻止耐多药铜绿假单胞菌感染。
确认
这项工作是支持的儿童后来医院科研经费。87700也没有。87100年,美国国立卫生研究院的资助AI063433 LGR。r·海森被后来支持儿童研究医院博士后奖学金(没有。8494)。y . a是由瑞士国家科学基金会支持/瑞士医学协会(FMH)批准号pasmp3 - 123226和SICPA基金会的资助。资助机构没有参与研究设计、数据收集和分析,决定发表或论文的准备。y,和r .领唱者贡献了同样的工作。