新生儿气管导管表面生物膜细菌多样性及AI-2的调控机制

The tube-related infections caused by mechanical ventilation are refractory in clinical neonatal practice, contributed by the biofilms(BF) on endotracheal tubes(ETTs). The multi-species diversity of biofilm have not been clear, not to say the role of the molecular signal as a function of the communication between different bacteria. On the basis of our initial research, this project plans to further observe the bacterial communities diversity of BF on ETTs by using 16S rDNA DGGE and clone sequence, aims to clarity the relationship between different risk factors and the communities diversity of BF on ETTs. And after knocking out the LuxS gene, building the multi-species BF(Pseudomonas aeruginosa and Streptococcus pneumoniae LuxS mutant ) model, then we explore the role of autoinducer 2(AI-2) in regulation on Quorum-sensing (QS) system of Pseudomonas aeruginosa including the signal molecules(AHL, PQS) and the related genes(lasI/R、rhlI/R and pqsABCDE). This project possibly reveals the key role of AI-2 in mediating interspecies communication in the background of the multi-species BF on ETTs, and provide a new target for intervention with the tube-related infections.

新生儿气管插管中导管相关感染是临床棘手问题，气管导管(ETT)表面生物膜(BF) 是其重要原因，BF由多种细菌组成，其多样性规律尚不清楚，更缺乏维系BF中细菌间关系的准确信号传递与调控机制的研究。本项目在前期研究的基础上, 采用16S rDNA DGGE、T-A克隆测序等方法对机械通气新生儿ETT表面BF菌丛进行分子流行病学研究，以期阐明各种危险因素下ETT表面BF细菌多样性规律；建立铜绿假单胞菌与链球菌混合BF模型，用链球菌LuxS基因敲除等方法，探讨自诱导因子(AI)-2对铜绿假单胞菌BF密度感应(QS)系统信号分子酰基高丝氨酸内酯(AHL)、喹诺酮类信号(PQS)的调控作用，以及对其编码/调控基因(lasI/R、rhlI/R及pqsABCDE)转录的影响。本项目将可能揭示对ETT表面BF多样性细菌生长有普遍作用的AI-2信号分子的关键调节作用，将为干预导管相关性感染提供新的研究靶点。

新生儿气管插管中导管相关感染是临床棘手问题，气管导管(ETT)表面生物膜(BF) 是其重要原因，BF由多种细菌组成，其多样性规律尚不清楚，更缺乏维系BF中细菌间关系的准确信号传递与调控机制的研究。本项目在前期研究的基础上, 采用16S rDNA DGGE、T-A克隆测序等方法对机械通气新生儿ETT表面BF菌丛进行分子流行病学研究，以期阐明各种危险因素下ETT表面BF细菌多样性规律；建立铜绿假单胞菌与轻型链球菌混合BF模型，用链球菌LuxS基因敲除等方法，探讨自诱导因子(AI)-2对铜绿假单胞菌BF密度感应(QS)系统信的调控作用，以及对其编码/调控基因转录的影响。本研究发现（1）链球菌属在VAP新生儿气管导管生物膜中检出率明显升高，提示其可能与VAP的发生具有一定相关性。（2）AI-2能促进PAO1 BF的形成、毒力因子的产生，且呈现为一个浓度梯度的作用（抛物线型），在浓度为10nM时达顶峰。（3） S.mitis产生的热稳定性物质AI-2能够增加PAO1生物膜量，S.mitis死菌菌体不能增加PAO1生物膜量，S.mitis和PAO1混合生物膜较PAO1单菌种生物膜量更多，而加入D-ribose能够抑制S.mitis对生物膜形成的促进作用； PAO1&S. mitis混合生物膜相对于 PAO1 单菌种生物膜QS相关基因相对表达上调。以上结果提示我们VAP患儿导管上细菌间可能依赖于AI-2作为沟通的桥梁，通过AI-2干扰QS系统相关信号通路能够破坏多菌种BF及降低其毒性，将很可能是治疗新生儿VAP等生物膜相关感染新的突破口。