不同的签名Oxylipid炎症介质在感染和无症状的殖民大肠杆菌在膀胱

文摘

尿路感染(UTI)是一种非常常见的传染病。Uropathogenic大肠杆菌(UPEC)是泌尿道感染的主要病因代理人。无症状最有效大肠杆菌(ABEC)菌株成功殖民尿道导致无症状菌尿(阿布)、不引起症状,尿路感染。Oxylipids关键信号分子参与炎症。基于不同的临床结果大肠杆菌殖民,我们假设UPEC触发生产的主要促炎oxylipids和ABEC导致的生产主要是抗炎或proresolving oxylipids尿路。我们进行定量检测39 oxylipid介质与促炎、抗炎,和proresolving属性,在泌尿道感染和阿布遗传学上截然不同的造成的大肠杆菌菌株在小鼠膀胱。我们的研究结果显示,感染UPEC原因增加积累的促炎oxylipids最早6 h postinoculation,而控制。相反,ABEC殖民导致减少促炎oxylipids在早期积累时间点相比UPEC感染但不影响水平proresolving oxylipids。这份报告代表了第一个全面调查oxylipidome良性ABEC殖民期间观察到在阿布和UPEC引发的急性炎症导致尿路感染。

1。介绍

尿路感染(UTI)是一种无处不在的传染性疾病估计影响每年大约有1.5亿人在发达国家和发展中国家(1]。妇女、儿童和老年人高度倾向于发展中泌尿道感染(2]。抗生素仍泌尿道感染的主要临床管理的策略,因为他们的出现和使用在1900年代中期。事实上,泌尿道感染使用抗生素是第二个最常见的原因在人类3]。然而,在全球快速增长在uropathogenic抗生素耐药性大肠杆菌(UPEC)和其他尿路病原体是一个未来的预兆,泌尿道感染可能不是单独解决与现有的抗生素(4]。在美国,11 - 21%和1 - 6%的UPEC甲氧苄氨嘧啶耐环丙沙星,抗菌药物广泛用于治疗急性膀胱炎,分别为(5]。这些药物不习惯当局部电阻率达到20%和10%,分别为(4]。更令人不安的是耐多药UPEC的出现,包括抗粘菌素,这是最后的抗生素对革兰氏阴性菌(6,7]。因此,立即需要发展新的治疗策略,功能独立或协同管理泌尿道感染使用抗生素。

UPEC是泌尿道感染的主要原因(~ 85%)在健康人(3,8]。大肠杆菌殖民的尿路可能导致完全相反的结果泌尿道感染或无症状菌尿(阿布)[9]。阿布尿路的殖民的结果大肠杆菌菌株的系统毒性UPEC但缺乏相关的几个关键因素,包括1型伞和P伞涉及UPEC引起的泌尿道感染的发病机制(10,11]。我们将大肠杆菌诱导阿布无症状最有效大肠杆菌在这个手稿(ABEC)。UPEC殖民的强烈的促炎反应结果与大量中性粒细胞和泌尿道感染的典型症状包括排尿困难(在排尿疼痛)、血尿(尿中带血),可能发烧(8]。相反,ABEC殖民导致菌尿没有症状的泌尿道感染(12]。泌尿道感染的许多症状经历反映潜在的触发炎症反应在宿主(13]。尽管保护在基因组水平的高度,保留一些毒力因素(14,15],UPEC ABEC表现出不同的表型在侵入尿道。

Oxylipids如白细胞三烯、前列腺素、血栓素代谢物来自脂肪酸中扮演关键的角色塑造的炎症反应16]。理解差异的分子基础的感应,这些炎症大肠杆菌膀胱内压力有可能直接合理设计新的策略来管理泌尿道感染。这一目标的第一步,我们调查了剖面的变化oxylipid炎症介质在膀胱殖民UPEC和ABEC。中央本研究假设是UPEC感染引发的生产主要是促炎oxylipids膀胱,相比oxylipid概要的无症状的殖民ABEC膀胱和未感染的控制。通过利用一种广泛使用的小鼠模型(17)和良好的菌株UPEC (CFT073)和ABEC(阿布83972),我们首次提出证据,殖民UPEC和ABEC膀胱导致oxylipid炎症介质的不同的签名。我们的研究结果表明,UPEC殖民导致增加积累的促炎oxylipids源自于环氧酶和可溶性环氧化物水解酶通路。ABEC殖民导致减少大量的促炎oxylipids,相比UPEC感染。不同水平的抗炎或proresolving oxylipid介质不ABEC殖民期间相比UPEC感染。我们的结果说明的独特形象oxylipid炎症介质引起膀胱炎的发病机理和无症状的殖民大肠杆菌。

2。材料和方法

2.1。菌株和文化条件

UPEC应变大肠杆菌CFT073分离从肾盂肾炎患者住院和菌血症(18]。ABEC应变大肠杆菌无症状性菌尿(83792年是孤立的个体10]。大肠杆菌菌株在LB培养基培养(胰蛋白胨10 g / l;酵母提取物5 g / l;氯化钠0.05 g / l)。文化孕育在37°C摇晃在接种前200 rpm 16小时。细菌是颗粒状,然后悬浮在PBS OD_600年为4。

2.2。泌尿道感染的小鼠模型

小鼠接种实验按照批准的协议(PRO00007111和PRO00005052)机构委员会在密歇根大学医学院。这些协议符合实验室动物福利办公室发布的指导方针(OLAW)和评估和认证实验动物保健协会国际(AAALAC)。泌尿道感染是诱发5 - 7-week-old成年女性CBA / J小鼠(Envigo)如前所述19和最近了17]。简单地说,老鼠麻醉和10⁸CFU 50的培养液μPBS是膀胱经尿道的灌输。在对照组小鼠接种PBS。收集尿液样本6点48 h postinoculation之前安乐死。土耳其人的污点是用于可视化并列举中性粒细胞在血细胞计数器。细胞计数计算每毫升尿液样本之间的比较。膀胱是带切口的去除残余尿、重镀在PBS均质,使用一个自动化的铁甲工(螺旋生物技术)。菌落计数测定使用Q-Count(螺旋生物技术)来确定细菌负荷(CFU / g组织或CFU /毫升尿液)。Urine-free膀胱被用于lipodomic分析如下所述。

2.3。趋化因子和细胞因子量化

趋化因子和细胞因子的水平(咆哮,KC, MCP-1 Lix, il - 1β、il - 6、il - 10, IL-17α,肿瘤坏死因子α,干扰素β,干扰素γ)在小鼠尿液样本感染UPEC或殖民ABEC 6点48 h postinoculation测定使用自定义定量LEGENDplex multi-analyte流分析工具(BioLegend),根据制造商的指示,最近时常要描述等。(20.]。分析了样品,一式两份,在FACSCanto (BD生物科学)系统和量化LEGENDplex v7 (BioLegend)数据分析软件。分析物浓度在pg / ml的尿液测定标准曲线。

2.4。固相萃取的脂质

Oxylipids和脂肪酸量化使用液相色谱串联质谱(质/ MS)所描述的每年等。(21,22]。后立即收集、尿膀胱的体重,瞬间冷冻,并存储在−80°C。膀胱粉在液氮使用Mikro-Dismembrator(缝匠肌、德国)和resuspended PBS。声波降解法是进行水冷式超声发生器(Misonix)溶解细胞。抗氧化剂和还原剂的混合物(50%甲醇、25%乙醇、25%的水和0.9毫米丁基羟基甲苯、EDTA 0.54毫米,3.2毫米三苯基膦,和5.6毫米吲哚美辛)被添加到防止预制oxylipids退化,防止体外过氧化脂质(23]。

氘内部标准混合物被添加到每个样本以确定复苏的oxylipids膀胱组织的效率(23]。内部标准由5 (S) -hydroxyeicosatetraenoic-d混合物₈酸[5 -HETE_(年代)d₈),15 (S) -hydroxyeicosatetraenoic-d₈酸[15 -HETE_(年代)d₈),8 (9)-epoxyeicosatrienoic-d₁₁酸[8 -EET_ (9)d₁₁),前列腺素E2-d₉(PGE2_d₉),8 9-dihydroxyeicosatrienoic-d₁₁酸(8 9-DHET_d₁₁),花生四烯酸acid-d₈(AA_d₈),最终浓度为0.25,0.25,0.5,0.5,0.25,50μM,分别。复苏的内部标准规范化回收率的变化用于实验样本。无标号脂肪酸和oxylipid标准被用来生成一个6个标准曲线从0.001到500μ分别M和0.01到100海里。

甲醇是添加到所有样本的最终浓度为60%,在液态氮被迅速冻结,并存储在−80°C到分析。样本在冰上融化,离心机,享年4816岁×在4°C g 30分钟刹车处于“关”模式。用HPLC-grade水甲醇浓度调整到5%。每个膀胱固相萃取进行样品与绿洲HLB 12 cc(500毫克)LP提取列(水域)。列条件有6毫升的甲醇随后6毫升HPLC-grade水。提取被加载到的列,然后用6毫升5%甲醇,和列全真空下干了15分钟。分析物被筛选了6毫升的甲醇:乙腈50:50(卷:卷)。真空下的挥发性溶剂被使用一个学者SpeedVac (ThermoQuest)。残留于150年重组μ2:1 l(甲醇:水(卷:卷)比和转移到一个微型离心机管。混合物在14000×g离心10分钟在4°C,和上层清液被转移到一个autosampler瓶低容量插入和储存在−80°C,直到进一步的分析。

2.5。质/ MS分析

进行了量化oxylipid代谢物如前所述[21,22),使用一个水域Acquity UPLC耦合到一个水域Xevo TQ-S三重四极质谱计与多反应监测(水域)。所有测试oxylipids,上面提到的,标准曲线,使生成精确的测量小鼠膀胱样本。色谱分离了Ascentis表达C18色谱柱,10厘米×2.1毫米,2.7μ米(Supelco)举行50°C。样本举行10°C,流动相的流速是设定在0.3 ml / min。流动相(瓶)与甲酸0.1%,水和流动相乙腈(瓶B)。与线性梯度液相色谱分离了15分钟的步骤程序如下(A: B比率):时间0到0.5分钟(99:1),在(60:40)2.0分钟,8.0分(20:80),在9.0分钟(1:99),0.5分钟(1:99)举行,直到13.0分钟,然后回到13.01分钟(99:1),这个条件举行,直到15.0分钟。oxylipids和脂肪酸都是使用电喷雾在负离子模式下检测。锥电压和碰撞电压优化为每个分析物使用水域QuanOptimize软件和多反应监测(MRM)参数设置如前所述[21,22]。数据分析使用MassLynx v4.1软件(水域)。

2.6。缩写用于目标分析物

用于目标分析物的缩写如下:PG,前列腺素;HHTrE羟基heptadecatrienoic酸;TX,凝血恶烷;特点,环氧eicosatrienoic酸;DHET二羟基eicosatrienoic酸;HETE羟基eicosatetraenoic酸;DiHETE二羟基eicosatetraenoic酸;EpOME、环氧octadecenoic酸;DiHOME二羟基octadecenoic酸;EPDPE、环氧docosapentaenoic酸; DiHDPA, dihydroxy docosapentaenoic acid; HODE, hydroxy octadecadienoic acid; RvD2, resolvin D2; HDoHE, hydroxy docosahexaenoic acid; DiHDoHE, dihydroxy docosahexaenoic acid; HETrE, hydroxyl eicosatrienoic acid; HOTrE, hydroxy octadecatrienoic acid; and HEPE, hydroxy eicosapentaenoic acid.

2.7。统计分析

数据被适当的参数或非参数测试分析表明整个手稿。统计分析使用GraphPad棱镜软件v7 (CA)圣地亚哥。 被认为是一个统计上的显著差异。

3所示。结果

3.1。UPEC和ABEC表现出类似的潜力在鼠标膀胱

女性的CBA / J小鼠( )接种10⁸83972 CFU UPEC应变CFT073或ABEC压力。前收集的尿液样本,安乐死,膀胱匀浆培养在磅琼脂板枚举细菌负荷。UPEC和ABEC被发现在膀胱的尿液和早期(6小时,图1(一))和后期(48 h,图1 (b))阶段的急性泌尿道感染(UPEC)和殖民(ABEC)小鼠模型。CFU中位数水平没有显著不同UPEC ABEC表明这些菌株表现出类似的能力在殖民小鼠尿道急性感染的早期和晚期阶段和殖民,分别为(数字1(一)和1 (b))。6 h postinoculation相比,细菌负荷UPEC和ABEC和膀胱尿液样本低1 - 2个数量级在48 h postinoculation(数字1(一)和1 (b))。尽管人类完全不同的临床结果,这两个大肠杆菌菌株殖民在实验接种小鼠膀胱在类似的水平。

3.2。主机响应在实验引起的泌尿道感染和阿布在老鼠身上

为有针对性的收集尿膀胱lipidomic分析,老鼠(女性CBA / J, )感染UPEC应变CFT073或ABEC菌株83972。老鼠与PBS对照组是虚假的接种。收集尿液样本6点48 h postinoculation和用于确定细菌负荷,中性粒细胞多形核细胞计数,和趋化因子和细胞因子水平。这些化验,确保执行膀胱用于lipidomic分析确实是暴露于UPEC和ABEC触发宿主对感染和殖民,分别。尿液文化显示菌尿症小鼠接种UPEC和ABEC在早期和晚期的时间点(类似于图1数据未显示)。正如所料,尿液文化PBS-inoculated控制没有产生任何细菌菌落。尿中性粒细胞细胞负荷确定测量的中性粒细胞动员反应引发的反应程度UPEC ABEC。正如预测的那样,感染UPEC导致尿中性粒细胞的数量显著增加细胞相比,PBS控制以及ABEC(数字2(一个)和2 (b))。这并不奇怪,因为ABEC导致无症状在人类殖民。在48 h postinoculation(图2 (b)),尿中性粒细胞水平低于检测极限(2500中性粒细胞/毫升)PBS控制和ABEC组相比UPEC感染小鼠(值= 12500中性粒细胞/毫升)。更高层次的中性粒细胞在PBS控制在6 h比48 h是由于虚假的接种程序。重量的膀胱组织炎症的程度的一个指标。在急性泌尿道感染的早期阶段(6 h postinfection),我们观察到,从小鼠膀胱感染UPEC重显著超过膀胱的PBS和ABEC组(图2 (c))。在48 h postinfection、膀胱重量从所有三组高于6 h时间点,表明宿主反应导管使用期间接种(图2 (c))。然而,ABEC-inoculated膀胱重明显低于控制和UPEC组。

接下来,我们测试是否与UPEC泌尿道感染和殖民ABEC诱导老鼠不同的趋化因子和细胞因子的反应。我们测量趋化因子和细胞因子(数字3(一个)和3 (b))据报道,以前被诱导在老鼠实验泌尿道感染(20.,24]。6 h尿il - 6水平明显高于UPEC-infected老鼠,比PBS和ABEC组织(图3(一个))。有一个趋势——更高层次的干扰素γ在6小时postinoculation ABEC-colonized老鼠,虽然不显著(图3(一个))。在48 h postinoculation摘要意思-β水平更高的UPEC-infected和ABEC-colonized老鼠,比PBS控制(图3 (b))。综上所述,这些化验表明,小鼠感染UPEC和殖民ABEC表现出不同程度的先天免疫反应所反映的中性粒细胞涌入和泌尿趋化因子和细胞因子水平。

3.3。脂肪酸在泌尿道感染膀胱,阿布的内容

首先,我们测试是否UPEC和ABEC接种导致脂肪酸的浓度变化的前身oxylipids膀胱。亚油酸(LA)、花生四烯酸(AA)、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)的基质oxylipids期间产生炎症。脂肪酸基板及其oxylipid代谢物在这项研究中,测量是描绘在图4。我们确定这些脂肪酸的浓度尿膀胱控制,UPEC-infected, ABEC-colonized老鼠定量液相色谱加上串联质谱(质/ MS)(图5)。在急性感染的早期阶段(6小时)的浓度,AA, DHA和EHA增加尿膀胱感染UPEC,相对于控件(数字5(一个)- - - - - -5 (d))。ABEC殖民也导致适度减少脂肪酸的积累在殖民初期,比PBS控制(图5)。然而,这种差异没有统计学意义。急性泌尿道感染,相比ABEC殖民导致显著降低浓度的洛杉矶,AA、EPA和DHA在早期阶段(6 h,数字5 (b)- - - - - -5 (d))。急性感染的后期和殖民(48小时),膀胱的脂肪酸的浓度低,相比6 h时间点(数据5(一个)- - - - - -5 (d))。还在48 h,没有显著差异在膀胱脂肪酸三组之间的内容。接下来,我们异形oxylipids源于这些脂肪酸在膀胱底物。

3.4。Oxylipid剖析

Oxylipids被固相萃取从膀胱中提取和量化使用质/ MS。样本筛选了使用15分钟反相LC梯度能够分离的大部分oxylipids称为[中描述21,22]。LC分离后,每个oxylipid选择识别使用多个反应监测、质谱仪的确定一个给定的分子通过其母质量和特征碎片离子生成第二个四极。总共39独特oxylipid代谢物源自环氧合酶(COX),脂氧合酶(LOX),细胞色素P450 epoxygenase (CYP),可溶性(医师)、环氧化物水解酶和非酶的(NE)通路量化在膀胱早期(6小时)和晚期(48小时)后阶段实验接种UPEC和ABEC(表1)。全球的观点比较膀胱oxylipidome描绘期间积累各种oxylipids水平明显不同大肠杆菌感染与良性的殖民ABEC(图6)。UPEC感染导致加强积累一些促炎oxylipids在急性感染的早期和晚期阶段,相比ABEC和PBS对照组(表1)。增加也反映在增加褶皱变化oxylipid内容在泌尿道感染,而阿布和未感染的控制(图6)。相比之下,ABEC殖民导致相当大的减少促炎oxylipids早期(6小时),后跟一个晚促炎oxylipid生产48 h postinoculation激增,比PBS控制(图6)。

3.5。炎症介质产生环氧酶通路在泌尿道感染和阿布

花生四烯酸释放从胞质膜磷脂酶A2的作用[16]。环氧合酶(COX)催化花生四烯酸的生产前列腺素和血栓素如图4(16]。我们发现显著增加浓度的促炎oxylipids前列腺素E2 (PGE2)、12-hydroxy heptadecatrienoic酸(HHTrE)和血栓素B2 (TXB2)在急性泌尿道感染小鼠膀胱,而阿布和PBS对照组(数字7(一),7 (c),7 (d))。前列腺素D2 (PGD2)是一种抗炎oxylipid急性泌尿道感染期间的内容也略有增加,而控制(图7 (b))。然而,在急性泌尿道感染的后期阶段(48小时),浓度PGD2, 12-HHTrE,和TXB2 UPEC和ABEC组显著增加,而PBS控件(数字7 (b)- - - - - -7 (d))。有趣的是,这些oxylipids浓度没有显著不同UPEC和ABEC组48 h(图7)。PGE2浓度呈现了上升趋势,虽然不显著,在UPEC 48 h, ABEC-inoculated老鼠(图7(一))。PGE2的浓度、PGD2 12-HHTrE,老鼠和TXB2阿布早期明显低于的泌尿道感染组,而且与PBS对照组(数字7(一)- - - - - -7 (d))。然而,PGE2的积累有显著增加,PGD2, 12-HHTrE,和TXB2在晚期(48小时)殖民ABEC(数字7(一)- - - - - -7 (d))。

3.6。细胞色素P450 Epoxygenase Oxylipids合成的膀胱

细胞色素P450 epoxygenase (CYP)催化羟基eicosatetraenoic酸的生产(het),环氧eicosatrienoic酸(缺钱)、环氧化合物和亚油酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸(16),如图4。在这项研究中,我们量化16 oxylipids CYP生成的途径在尿膀胱感染UPEC ABEC殖民。我们发现的浓度archidonic acid-derived特点(8 9-EET 11、12-EET和14日15-EET)及其下游不活跃代谢产品DHETs (9-DHET二羟基eicosatrienoic酸:8日,11日,12-DHET, 14, 15-DHET)显著增加在老鼠尿膀胱在急性泌尿道感染的早期阶段,而阿布和PBS控件(数字8(一个)- - - - - -8 (f))。在48 h postinoculation,浓度的特点和DHETs泌尿道感染组与阿布和PBS对照组。急性泌尿道感染的早期阶段相比,特点和DHETs浓度显著降低在晚期(数字8(一个)- - - - - -8 (f))。然而,没有明显变化的特点和DHET浓度在ABEC殖民的早期和晚期阶段。相比之下,罂acid-derived CYP途径代谢产物的浓度(9 10-EpOME和12 13-EpOME)和各自的不活跃代谢物(9 10-DiHOME和12 13-DiHOME)更高的泌尿道感染时,阿布组相比6 h(数字8 (g)- - - - - -8 (j))。基于EPoME的浓度和DiHOME PBS的尿膀胱控制老鼠在6小时时间点,看来ABEC接种抑制这条通路的激活。

3.7。脂氧合酶途径产生Oxylipids在膀胱泌尿道感染和阿布

脂肪氧合酶催化多不饱和脂肪酸转化为共轭氢过氧化物(16]。我们决定15 LOX-dependent oxylipid分子其中8例7促炎和抗炎/ proresolving。花生四烯酸代谢物的浓度(5-HETE、5-oxoETE 15-oxoETE)在泌尿道感染组相比明显高于PBS和ABEC组6 h postinoculation(图9)。在48 h postinoculation 9-oxoODE和17-HDoHE低的浓度与泌尿道感染小鼠相比PBS组(图9)。此外,5-HETE浓度较低UPEC组相比,PBS和ABEC组48 h postinoculation(图9)。泌尿道感染和阿布导致增加15-HETE积累和17-HDoHE膀胱的时间点。

浓度的二十二碳六烯酸(DHA)派生的代谢物也改变了在泌尿道感染。具体来说,在6 h postinoculation 17-HDoHE浓度降低钢管组相比ABEC组。在48 h postinoculation 17-HDoHE ABEC浓度提高,客运组织相比PBS组(图9)。同样,浓度的17-DiHDoHE(保护D1),一个proresolving oxylipid 17-HDoHE下游代谢物,降低钢管组48 h postinoculation相比ABEC组(图9)。总之,赞成和抗炎lipoxygenase-dependent oxylipid分子生成在膀胱尿路感染。

4所示。讨论

膀胱的炎症(膀胱炎)是一种最常见的定义特征的临床泌尿道感染和导致泌尿道感染(过程中观察到的症状表现8]。虽然触发炎症反应清除病原体,附带损害,造成在宿主组织是有据可查的25]。因此,了解炎症介质的作用大肠杆菌殖民和膀胱感染有可能开辟新的临床管理策略对泌尿道感染。Oxylipids是强大的家庭爆发调节脂质介质,大小和分辨率的微生物感染(26]。新出现的证据表明,oxylipid代比以前更复杂的赞赏和新发现oxylipids被归结在调节炎症(小说角色16]。泌尿道感染的小鼠模型已被用于宿主-病原体相互作用超过三十年调查和随后的尿路炎症9,17,27,28]。然而,期间膀胱感染的oxylipidome没有特点。在这项研究中,我们在这个重要桥梁知识探索oxylipid代谢物的作用的亚油酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸在膀胱大肠杆菌殖民和感染。应用质/ MS技术,在这里,我们报告39 oxylipid代谢物的浓度,其降解产物,前体分子在膀胱急性泌尿道感染和无症状大肠杆菌殖民的小鼠模型。

最近的研究强调了生物活性oxylipid炎症介质参与细菌和病毒的疾病。实验性腹膜炎与大肠杆菌和皮肤感染金黄色葡萄球菌在一个小鼠模型阐明oxylipids的作用,促进解决炎症,包括resolvin D1、resolvin D5和保护D1关键效应器的细菌清除(29日]。多态性在LTA4H轨迹,从而增加白三烯B4的生产,是人类减少结核病易感性相关(30.]。这个临床观察支持机械研究斑马鱼模型分枝杆菌marinum感染白三烯B4的最优生产和伴随的促炎反应对于保护至关重要m . marinum感染(30.]。Oxylipidomic剖析宽容和耐药菌株感染的老鼠包柔氏螺旋体burgdorferi莱姆病的病因代理人,阐明关键oxylipid浓度的差异与关节炎的发展程度的差异(23]。除了细菌感染的,病毒感染也导致不同的oxylipid签名在宿主体内。Tam等人报道的独特形象oxylipids在流感病毒感染小鼠模型,发现这个反应也是守恒的流感患者样本(31日]。结合我们的报告oxylipids参与泌尿道感染和无症状的殖民,这些研究强调,阐明oxylipid炎症介质需要全面了解宿主-病原体界面复杂的相声。

泌尿道感染的小鼠模型,利用汉纳和同事报道,早期抑制cycloxygenase活动减少复发性泌尿道感染的发病率(32]。期间他们的蛋白质组学方法显示环氧酶的表达升高的早期实验老鼠尿膀胱泌尿道感染。此外,环氧酶诱导中性粒细胞和巨噬细胞中发现的主要是招募到膀胱,以应对UPEC接种(32]。然而,全面了解oxylipid代谢物的身份缺乏参与这个过程。我们的研究的桥梁,知识差距通过直接分析中发现的生物活性分子oxylipid膀胱在阿布和泌尿道感染引起的临床ABEC UPEC菌株,分别。我们的研究揭示了一个微分中性粒细胞动员和炎症反应在小鼠膀胱UPEC感染和ABEC殖民。这种差异的特殊利益,因为先前已知的中性粒细胞的角色在促进慢性和复发性泌尿道感染小鼠模型,包括由cyclooxygenase-2 oxylipid生物合成途径(32]。整体改变脂肪酸积累在泌尿道感染和阿布是一致的下游影响oxylipid水平和相应差异引发促炎的宿主反应(UPEC)与未能诱发炎症(ABEC)。时间差异积累oxylipids泌尿道感染和阿布之间是一个意想不到的这个研究的结果表明,后期积累促炎oxylipids可能带来预防泌尿道感染期间严重组织损伤。进一步的实验需要划定的特定贡献时间oxylipid水平差异对泌尿道感染的结果和阿布。我们的研究结果揭示可溶性环氧化物水解酶的作用在退化抗炎oxylipids膀胱。还需要进一步的研究来确定的相对贡献膀胱上皮细胞,巨噬细胞和中性粒细胞oxylipid生源论在泌尿道感染膀胱内。

未经授权的使用抗生素导致多和极端耐药细菌病原体的出现,也扰乱正常主机微生物(4]。目前,泌尿道感染的第二大原因处方抗生素的使用在美国(3]。调节炎症泌尿道感染管理代表了一种新颖的方法,可以减少抗生素耐药性的发展通过限制临床泌尿道感染的有效抗生素的使用。药物控制炎症,如对乙酰氨基酚和布洛芬,是全球最常用的药物之一。这些药物抑制的作用cyclooxygenase-2催化前列腺素和血栓素的生产,关键炎症介质,从花生四烯酸(33]。因为炎症的核心作用在泌尿道感染的症状表现,临床试验进行确定抑制炎症的作用,镇痛在健康女性急性无并发症泌尿道感染,抗生素治疗相比,(34,35]。飞行员与40泌尿道感染患者的临床试验中布洛芬组和环丙沙星组39泌尿道感染患者,作者发现在症状的持续时间无显著差异的抗生素和镇痛组(35]。然而,由于小样本大小,研究不充分的画一个明确的结论。足够的另一个临床试验统计歧视力量显示显著减少抗生素使用急性无并发症患者泌尿道感染,抗生素的布洛芬规定相反时第一次访问(34]。大约66%的泌尿道感染病人布洛芬恢复泌尿道感染(不使用抗生素34]。然而,总症状负担更高的镇痛组,而病人抗生素。必须指出的是,有一个相当大的情况下增加肾盂肾炎的镇痛组相比,抗生素组。这些令人鼓舞的结果表明一个明确的标准来确定需要进一步研究适合用止痛剂代替抗生素治疗的患者在第一次访问。通过增强的间隙大肠杆菌和金黄色葡萄球菌oxylipids参与解决炎症(resolvin D1、resolvin D5和保护D1)减少抗生素的数量需要完整的细菌杀死,控制相比,在小鼠模型29日]。结合我们的工作在这里描述的泌尿道感染的小鼠模型和一个以前的报告32),调节炎症的生物活性oxylipids正成为一个新的策略来管理泌尿道感染。

在这里,我们报告多个cyclooxygenase-generated促炎的代谢物包括前列腺素E2和D2和血栓素B2高度丰富的在鼠标膀胱泌尿道感染。表达和诱导同工酶的活性cyclooxygenase-2受许多因素环境遇到的炎症如NF -κB, il - 1β、脂多糖和TNF -α(36),发现在膀胱泌尿道感染(28]。然而,完全抑制环氧酶活动的主机可能有害,因为环氧酶为最佳宿主防御细菌感染至关重要。老鼠缺乏cyclooxygenase-2易受严重的泌尿道感染的增加大肠杆菌负载在实验期间尿膀胱感染,而野生型小鼠(37]。UPEC诱发cyclooxygenase-2表达在细胞参与炎症的小鼠膀胱泌尿道感染(38]。膀胱炎症增加环氧酶的水平和活动在人类身上。Cyclooxygenase-2蛋白质和其活动,以生产前列腺素E2、高人类尿液中膀胱癌患者的泌尿道感染和(39]。UPEC诱发膀胱cyclooxygenase-2在人类细胞的表达和活性在体外(40]。具体地说,1型伞由UPEC诱发cyclooxygenase-2表达信号通过地在人类膀胱上皮细胞(40]。相反,ABEC菌株83972 1型伞并不缺乏诱导cyclooxygenase-2表达式。这在体外观察人类细胞中得到我们的支持在活的有机体内发现在小鼠膀胱cyclooxygenase-2感应的微分性质,以大量的前列腺素E2, D2的前列腺素、血栓素B2, UPEC和ABEC。这些差异在oxylipid概要文件可以解释,至少在某种程度上,殖民的结果的显著差异导致阿布或尿路感染。

我们的结果显示增加前列腺素E2水平在小鼠膀胱尿路感染。与我们的研究结果一致,杜埃尔et al。报告增加了大量的前列腺素E合成酶和prostaglandin-endoperoxide合成酶成绩单在小鼠尿膀胱(C57BL / 6和CBA菌株)早在2 h与UPEC postinoculation应变CFT073 [41]。生产前列腺素E2的逼尿肌肌肉由bacteria-associated触发信号(42]。活动的逼尿肌肌肉排泄在排尿是至关重要的。巨噬细胞位于逼尿肌肌肉产生前列腺素(E2和F2α)移植的表达cyclooxygenase-2刺激甲酰化肽时,细菌感染的代理,增加逼尿肌肌肉的活动。吲哚美辛,抑制剂cyclooxygenase-1(结构上表示)和cyclooxygenase-2(诱导炎症期间),破坏这种效应和链接环氧酶的活性,逼尿肌肌肉的功能(42]。除了泌尿道感染,针对oxylipid代谢物可以探讨膀胱条件的管理,增加了逼尿肌肌肉活动包括膀胱过动症疾病和降低尿路症状。

可溶性环氧化物水解酶催化更积极的抗炎oxylipids的转换,如8、9-EET和11日12-EET,到不活跃二醇衍生物包括8日12-DHET 9-DHET和11日(43]。环氧化物水解酶抑制剂的可溶性阻碍炎症维持高水平的抗炎oxylipids [43]。通过抑制可溶性环氧化物水解酶的活性,老鼠免受LPS-induced死亡率明显的严重的炎症。重要的是,我们的研究结果强调这一事实现在可以针对特定的途径促进解决炎症在泌尿道感染,而不是完全阻断炎症反应。基于本研究的发现,工作正在进行中,以确定阻塞的疗效可溶性环氧化物水解酶限制组织损伤和症状在泌尿道感染引起的炎症。总之,我们提出的第一个全面oxylipidome膀胱在感染和无症状的殖民大肠杆菌。本研究将作为未来平移框架对调节炎症恢复泌尿道健康调查。

信息披露

Nandakumar Packiriswamy目前的地址是分子医学,明尼苏达州罗彻斯特梅奥诊所。投资者没有参与研究设计、数据收集和解释,或决定提交出版。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

作者的贡献

本研究Nandakumar Packiriswamy和Sargurunathan Subashchandrabose概念化。Nandakumar Packiriswamy,杰夫铁路工人,萨拉·n·史密斯,Sargurunathan Subashchandrabose做了调查。Nandakumar Packiriswamy和Sargurunathan Subashchandrabose写的稿件,编辑评论从洛林m·Sordillo和哈里·l·t·莫布里。所有作者对稿件之前和期间同行评审过程。

确认

作者感谢Chelsie大肠时常要帮助趋化因子和细胞因子分析和Sordillo的成员,莫布里,Subashchandrabose实验室进行深刻的讨论。这项工作是支持的资金从农业和食品研究专项竞争性赠款项目(2017-67015-26676)从美国农业部国家粮食与农业研究所的洛林·m·Sordillo;NIH奖项DK094777 AI059722哈利·l·t·莫布里;和威克森林医学院Sargurunathan Subashchandrabose。

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