从轻型链球菌影响铜绿假单胞菌QS系统探讨新生儿呼吸机相关性肺炎混合细菌生物膜致病机制

Mechanical ventilation is widely applied in neonatal intensive care unit (NICU), however, the morbidity and mortality of subsequent ventilator-associated pneumonia (VAP) is high and remains a serious problem. We previously found that that there was a high prevalence of Streptococcus mitis (S.mitis) both in sputum and endotracheal tube samples; moreover, it often co-existed with Pseudomonas aeruginosa (P.aeruginosa) and could interfere with the quorum sensing (QS) system of P.aeruginosa biofilm (BF). In light of this, we plan to use S.mitis and P.aeruginosa, the two common bacteria in VAP, to establish a mixed BF model. By knocking out LuxS gene (encoding autoinducer-2 (AI-2)) of S.mitis and QS related genes of P.aeruginosa, we aim to investigate if S.mitis upregulates QS system of P.aeruginosa by AI-2. In addition, we aim to investigate the effects of upregulated signal molecules of P.aeruginosa QS system on the immune response and signaling pathway of the host. This project may reveal the key role of normal oropharynx bacteria S.mitis in mediating P.aeruginosa biofilm formation and QS molecules upregulation on immune response of the host in neonatal VAP, providing new policies for treatment of refractory infection.

机械通气在新生儿重症监护室广泛应用，而继发的呼吸机相关性肺炎(VAP)发病率、病死率高，仍是棘手问题。课题组前期发现轻型链球菌(S.m)在VAP新生儿气管导管表面和痰中检出率高、常与铜绿假单胞菌(P.a)等致病菌相伴，且其能影响P.a生物膜(BF)密度感应(QS)系统。本项目拟在此基础上, 建立S.m和P.a混合细菌BF模型，以QS系统为切入点，敲除S.m编码自诱导因子-2(AI-2)的LuxS基因及P.a QS系统相关基因，一方面探究S.m是否通过AI-2上调P.a QS系统促进其BF形成；另一方面探究P.a QS系统上调后，其信号分子对宿主免疫应答、信号通路调控的影响。本项目拟揭示新生儿常见口咽部寄居菌S.m对P.a在新生儿VAP细菌BF形成的作用，及对P.a QS系统信号分子的影响，从而对宿主免疫应答调控作用，为新生儿VAP等难治性感染治疗提供崭新的策略。

由于机械通气的广泛应用及生物膜在气管导管的形成，导致新生儿呼吸机相关性肺炎（VAP）仍然是临床上的棘手问题。本项目在前期研究基础上，建立轻型链球菌（S.m）和铜绿假单胞菌（P.a）混合细菌生物膜（BF）模型，探讨了自诱导因子-2（AI-2） 及 密度感应系统（QS）在 VAP 发生中的作用，以及S.m作用于P.a QS系统导致宿主免疫应答功能失调、细菌逃避宿主免疫攻击的机制。研究结果证S.m作为传统观点认为的口咽部正常细菌，一方面它能增强P.a粘附力及BF形成，从而逃避宿主免疫及抗生素杀伤；另一方面S.m减轻了P.a诱导的宿主免疫反应；S.m对于P.a粘附力的促进不依赖于QS系统，有其他机制参与，S.m通过上调P.a QS基因促进其BF形成；相较于单纯P.a感染，P.a+S.m混合感染引起的免疫反应要弱，所造成的组织损伤也要轻，说明S.m存在的情况下，可以减少机体产生具有杀伤作用的中性粒细胞，减少了炎症对机体损害的同时，也导致机体对于P.a的清除作用降低，从而使P.a感染慢性化，而且这个现象是通过TLR4或者部分通过TLR4途径实现的。研究结果提示我们不能忽视传统观点认为的非致病菌在BF中的作用，对于新生儿VAP 气管导管表面BF致病机制提供了新的思路，该观点亦可能为其他BF相关感染提供新研究方向；同时也提示我们QS系统可能是多菌种间BF形成的关键环节，亦可能成为未来BF防治的新靶点。