鲍曼不动杆菌血流感染的致病机制

Acinetobacter baumannii has long been regarded as an environmental organism which is not associated with virulence. But in the past decades, it has emerged as one of the most troublesome pathogens for nosocomial infections, especially in bloodstream infection (BSI) because of its high virulence and high mortality, and little is known about its pathogenesis. Based on a transposon mutant library, we plan to explore A. baumannii BSI-related virulence factors and to evaluate the role of these factors in the process of infection by using Tn-seq technique, high-throughput sequencing, in vitro phenotype assays and the mouse and zebrafish infection model. We also focus on two scientific questions of metabolism pathway relevant to pathogenesis observed in our previous work, one is how the lactate metabolism pathway helps A. baumannii survival in human bloodstream, and the other one is what mechanism the phenylacetic acid metabolism pathway is to evade immune clearance and how to interact with host neutrophil. At last we want to elucidate the dissemination and evolution pattern of infectious pathogen by tracking the homology of clinical isolates. We hope we can depict the landscape of pathogenesis of A. baumannii in BSI, assess the function of virulence factors, explore the interaction between pathogen and host immune and track the dissemination of clinical isolates. All the achievements of this research will provide the strategy and guidance for A. baumannii clinical therapy.

鲍曼不动杆菌过去常被认为是致病性较弱的环境来源菌，但近年来鲍曼不动杆菌临床感染不断增加，尤其是血流感染，病死率高，所分离的菌株致病性强，而其致病机制并不清楚。本课题拟以鲍曼不动杆菌转座子突变体库为基础，利用Tn-Seq技术、体外表型实验以及小鼠、斑马鱼感染模型等，明确鲍曼不动杆菌引起血流感染的相关致病因子，评估致病因子在感染发生中的作用。针对血流感染前期研究发现的两种鲍曼不动杆菌相关代谢途径，利用上述技术和方法，揭示乳酸代谢途径促进细菌血流中生长的分子机制，明确细菌利用苯乙酸代谢逃避免疫清除，以及和宿主嗜中性粒细胞相互作用的方式。最后通过临床不同来源鲍曼不动杆菌的同源分析，明确血流感染菌株的传播和进化方式。通过本课题研究力争系统阐明鲍曼不动杆菌血流感染的致病机制，评估相关致病因子的作用，探讨和宿主免疫的相互关系，追溯感染菌株的来源和传播途径，为鲍曼不动杆菌血流感染治疗策略制定提供基础。

鲍曼不动杆菌临床感染尤其是血流感染不断增加，病死率高，所分离的菌株致病性强，其致病机制急需阐明。本课题以血流感染鲍曼不动杆菌致病机制为研究目标，通过高通量基因组测序、体外表型实验、细胞及小鼠感染模型等研究手段，明确了鲍曼不动杆菌引起血流感染的相关致病和毒力因子，评估了这些毒力因子在感染发生中的作用。研究从临床感染实践出发，首先阐明了血流感染鲍曼不动杆菌的临床感染危险因素，发现血流感染鲍曼不动杆菌患者病死率（44.7%）显著高于非血流感染，揭示了高Pitt菌血症评分是独立预测血流感染患者死亡的风险因子。接下来，在前期工作基础上，研究探讨了乳酸代谢在鲍曼不动杆菌血流感染致病过程中的作用，发现乳酸代谢相关基因突变体在含乳酸的血清抑制实验中毒力减弱，进一步的小鼠体内竞争实验证实鲍曼不动杆菌高毒力野生株相较于乳酸代谢缺陷株在体内有更强的生存适应性，表明乳酸在宿主感染和致病过程中发挥了重要的作用。研究根据临床血流感染鲍曼不动杆菌的特点，还阐明了黏液型鲍曼不动杆菌的生物学特性及其毒力表现，比较了脑脊液来源与血流来源鲍曼不动杆菌的微生物学特性。结合高通量基因组测序分析和一系列毒力表型结果，我们发现鲍曼不动杆菌外膜蛋白A（OmpA）是细菌重要的毒力因子，其表达水平与疾病严重程度及死亡风险呈正相关。我们通过细胞模型和小鼠动物模型，发现OmpA敲除株对细胞屏障的侵袭及易位能力下降，细胞屏障的通透性也降低，同时敲除株感染小鼠的体内炎症因子表达水平普遍下调，宿主NF-κB通路激活受到抑制，推测OmpA与Toll样受体2（TLR2）可能存在蛋白相互作用，证明了毒力因子OmpA在细菌攻击细胞屏障以及和宿主相互作用中发挥了重要作用。通过本课题的研究，我们系统地阐明了鲍曼不动杆菌血流感染的致病机制，评估了相关致病因子的作用，探讨了和宿主免疫的相互关系，为临床鲍曼不动杆菌血流感染治疗策略提供了理论基础。