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铜绿假单胞菌临床分离株通过分泌 LasB 弹力蛋白酶在小鼠模型中引起出血性弥漫性肺泡损伤

 

Authors Zhu Y, Ge X, Xie D, Wang S, Chen F, Pan S

Received 4 June 2021

Accepted for publication 28 July 2021

Published 6 August 2021 Volume 2021:14 Pages 3767—3780

DOI https://doi.org/10.2147/JIR.S322960

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Editor who approved publication: Professor Ning Quan

背景:细菌性肺炎是引起急性肺损伤以及其重症形式急性呼吸窘迫综合征(ALI/ARDS)的最主要原因。患者主要表现为严重的呼吸困难,死亡率极高。目前,常见呼吸道病原菌临床分离株引起肺损伤的能力尚有待研究。因此,本实验中我们主要探索了从临床痰液标本中分离出的代表性病原菌是否能够在小鼠模型中引起ALI/ARDS,并确定其发挥效应的毒力因子。
方法:我们主要选取并分离了 种最常见的呼吸道病原菌,通过单侧肺损伤小鼠模型检测了其致病性。我们按照组织病理学标准来观察其肺损伤效应,使用了 PCR 等方法检测毒力基因,对铜绿假单胞菌进行了 MLST 分型,并使用 LC-MS/MS 质谱来分析细菌外泌物的蛋白组学。最后,通过 DEAE 纤维素离子交换层析方法成功分离纯化得到 LasB 蛋白酶并在体内外试验中检验了它的毒力。
结果:在金黄色葡萄球菌,肺炎链球菌,无乳链球菌,鲍曼不动杆菌,肺炎克雷伯杆菌,铜绿假单胞菌以及大肠埃希杆菌所引起的急性肺损伤中,革兰氏阴性菌较革兰氏阳性菌致病能力更强。其中,铜绿假单胞菌是唯一导致小鼠肺组织感染后出现弥漫性肺泡损伤、出血及透明膜形的细菌。进一步研究发现,这一损伤作用与其分泌的 LasB 蛋白酶密切相关。纯化的 LasB 蛋白酶在小鼠肺组织中引发了与铜绿假单胞菌细菌感染相似的病理变化。其机制主要与 LasB 对肺组织结构蛋白以及凝血过程中的关键蛋白的分解有关,在此过程中未能观测到明显的细胞凋亡。同时,在体外实验中我们首次发现并报道 LasB 蛋白酶可以引起 DIC 样凝血功能障碍。
结论:铜绿假单胞菌临床分离株是常见呼吸道病原菌临床分离株中最具有 ALI/ARDS 致病力的细菌,此现象主要与其产生的 LasB 蛋白酶水平有关。
关键词:单侧肺损伤,LasB,铜绿假单胞菌,ALI/ARDS