Pacientes com doença exócrina hereditária fibrose cística (FC) frequentemente enfrentam infecções respiratórias persistentes Pseudomonas aeruginosa. Esta bactéria tem uma forte capacidade de adaptação e sobrevivência no hospedeiro da FC. Uma vez que esta colonização se torne permanente, Pseudomonas aeruginosa É difícil erradicar completamente. Esta bactéria normalmente cresce em muco espesso rico em carboidratos e DNA e em biofilmes nas superfícies do trato respiratório, evitando assim as defesas imunológicas do hospedeiro e a intervenção terapêutica. Pseudomonas aeruginosaTal como outros microrganismos, pensa-se que utilizam lectinas e outras proteínas de ligação a hidratos de carbono para se ligarem aos seus hospedeiros e se ligarem uns aos outros em redes autoconstruídas. Saiba como Pseudomonas aeruginosa A ligação aos açúcares nas vias aéreas da FC pode fornecer pistas orientadoras para o desenvolvimento de novos tratamentos que limitem essas interações e interrompam as conexões que dificultam o sucesso dos medicamentos antimicrobianos.
Um estudo recente fornece novos insights sobre o padrão de ligação aos carboidratos deste patógeno oportunista Pseudomonas aeruginosa Isto representa uma ameaça significativa à longevidade e qualidade de vida dos pacientes com FC. O estudo, conduzido por Deborah L. Chance, Ph.D., e Wei Wang, Ph.D., James K. Waters, Ph.D., e Thomas P. Mawhinney, Ph.D., da Universidade de Missouri, visa informar o desenvolvimento de terapias antiadesão para melhorar o tratamento de infecções persistentes causadas por esta bactéria. A pesquisa foi publicada na revista Microbiology, revisada por pares.
Esses colegas do Mawhinney Biomedical Research Group usaram polímeros de açúcar fluorescentes multivalentes contendo monossacarídeos específicos para analisar diferentes Pseudomonas aeruginosa Cepas de origem CF e não-FC interagem com essas estruturas de carboidratos. Os investigadores procuraram determinar se os padrões de ligação destas bactérias diferem com base nas suas características fenotípicas ou na fonte clínica de onde foram isoladas. “Nosso objetivo é identificar Pseudomonas aeruginosa e ver se essa interação difere entre as cepas em diferentes ambientes clínicos”, disse o Dr. Chance.
Pesquisa mostra Pseudomonas aeruginosa Isolados de fontes CF e não-CF mostraram ligação significativa a glicopolímeros contendo cadeias laterais de α-D-galactose, β-DN-acetilgalactosamina e β-D-galactose-3-sulfato. A equipe de pesquisa usou microscopia avançada e técnicas espectrofotométricas de fluorescência para analisar padrões de ligação de carboidratos em nível celular e descobriu que a identificação específica do carboidrato (alfa ou beta) e a presença de grupos químicos específicos (como o éster sulfato em beta-D-galactose-3-sulfato) afetaram significativamente a afinidade de ligação bacteriana. Além disso, dentro de cada cultura bacteriana positiva, havia uma pequena subpopulação que era consistentemente responsável pela ligação do glicopolímero da população.
Curiosamente, embora Pseudomonas aeruginosa As amostras mostraram diferentes morfologias de colônias e atividades fisiológicas, e os perfis de ligação de cada cepa pareciam ser consistentes. Nenhuma característica estrutural ou outra bacteriana previu o comportamento mais pronunciado de ligação aos carboidratos. “Essas descobertas são críticas porque mostram que, independentemente do fenótipo de uma cepa, Pseudomonas aeruginosa É mantida uma subpopulação pequena e persistente que é boa na ligação a açúcares muito específicos”, explicou o Dr.
esse Pseudomonas aeruginosa As investigações sobre a ligação de carboidratos fornecem uma base valiosa para o desenvolvimento de terapias focadas em interromper as interações bacterianas com o hospedeiro e dentro dos biofilmes e potencialmente direcionar agentes antimicrobianos diretamente para o organismo. Dr. Chance destacou o potencial terapêutico adjuvante de medicamentos que têm como alvo ou interrompem a ligação específica de monossacarídeos. Pseudomonas aeruginosa como uma ferramenta para aumentar a eficácia dos tratamentos antibióticos existentes no trato respiratório de pacientes com FC, particularmente onde a resistência a múltiplos medicamentos complica as abordagens tradicionais.
Este estudo destaca a importância de estratégias de tratamento personalizadas no tratamento da FC e aumenta nossa compreensão das interações complexas de carboidratos envolvidas quando as características são heterogêneas. Pseudomonas aeruginosa encontrar. Dr. Chance observou: “Uma agradável surpresa de pesquisa ao estudar este cenário muito complexo Pseudomonas aeruginosa A adaptação e sobrevivência do hospedeiro da FC dependem da persistência de padrões de ligação específicos em diversas populações bacterianas. Isto sugere que terapias anti-adesão ou antimicrobianas direcionadas podem ser geralmente eficazes contra uma variedade de Pseudomonas aeruginosa cepas, independentemente de sua diversidade fenotípica”.
No seu conjunto, a investigação conduzida pela equipa de Mawhinney marca um importante passo em frente no desenvolvimento de tratamentos específicos para infecções relacionadas com a FQ. Aproveitando as características únicas de ligação aos carboidratos Pseudomonas aeruginosaTratamentos futuros poderiam interromper de forma mais eficaz a colonização e a persistência deste patógeno, melhorando em última análise a qualidade de vida dos pacientes com FC.
Referência do diário
Chance, DL, Wang, W., Waters, JK, Mawhinney, TP “Sobre Pseudomonas aeruginosa Conjugação de carboidratos de isolados de fibrose cística usando glicopolímeros fluorescentes multivalentes contendo cadeias laterais de monossacarídeos. “Microbiologia, 2024. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms12040801
Sobre o autor
Visão geral da pesquisa no Laboratório de Pesquisa Biomédica Mawhinney
Áreas de Atuação: Bioquímica, Química Analítica, Química de Carboidratos, Fibrose Cística, Câncer, Microbiologia
Foco específico: Papel dos carboidratos no câncer e nas infecções bacterianas; prevenção e tratamento do câncer; interações patógeno-hospedeiro na fibrose cística; métodos analíticos.
A pesquisa no Laboratório de Pesquisa Biomédica Mawhinney concentra-se em uma série de tópicos inter-relacionados. No campo dos mecanismos de defesa exócrina, com particular ênfase na doença pulmonar obstrutiva crónica humana, têm sido feitos esforços consideráveis para melhor compreender as glicoproteínas do muco como respostas de defesa macromoleculares primárias e secundárias contra agentes patogénicos e irritantes pulmonares.
A elucidação estrutural rendeu insights importantes sobre alterações nas modificações pós-traducionais de oligossacarídeos de cadeia lateral em mucinas respiratórias. Aumentos significativos na sulfatação e na anionicidade das glicoproteínas são paralelos à gravidade da doença respiratória e à sua cronicidade, e são particularmente evidentes em pacientes com a doença genética fibrose cística.
A pesquisa em andamento concentra as capacidades e o conhecimento químico da equipe na descoberta de relações estrutura-função na saúde e doenças humanas e vegetais. Ferramentas internas combinadas com aquelas fornecidas pelo Núcleo de Pesquisa da Universidade de Missouri podem integrar dados visuais, biológicos, genéticos e químicos em processos de descoberta para compreender melhor a saúde e as doenças humanas.
Membros da equipe deste estudo
Dr. Chance em biologia pela Emory University em Atlanta, Geórgia, seguido por mestrado e doutorado em bioquímica pela Escola de Medicina e Faculdade de Agricultura, Alimentos e Recursos Naturais da Universidade de Missouri. Dr. Chance continuou sua pesquisa sobre patogênese bacteriana e fibrose cística por meio de treinamento de pós-doutorado sob a orientação do Dr. Arnold L. Smith, presidente do Departamento de Microbiologia Molecular e Imunologia da Faculdade de Medicina da Universidade de Missouri, em Columbia, Missouri. Dr. Chance é atualmente Professor Assistente Adjunto de Pesquisa em Microbiologia, Imunologia e Pediatria na Escola de Medicina da Universidade de Missouri, em Columbia, Missouri. Como parte do grupo de pesquisa biomédica interdisciplinar CAFNR ESCL, o Dr. Chance trabalha na pesquisa sobre fibrose cística e câncer, com foco em pesquisas que visam melhor compreender patógenos oportunistas respiratórios co-colonizadores na fibrose cística e suas estratégias de sobrevivência no hospedeiro humano. Este estudo tem como objetivo ajudar a identificar novas estratégias de tratamento para infecções crônicas das vias aéreas. Aproveitar a pesquisa clínica básica, muitas vezes usando amostras de pacientes, aplicando ferramentas analíticas, bioquímicas, moleculares, microbiológicas, instrumentais e de imagem para gerar dados in vitro com base em situações clínicas encontradas por pacientes e médicos no tratamento de infecções crônicas e no tratamento da fibrose cística. casual@health.missouri.edu
Dr. Ele recebeu seu treinamento médico na Universidade de Shandong e obteve seu doutorado em bioquímica com o Dr. Mawhinney na Universidade de Missouri em Columbia, Missouri. Wang continuou seu treinamento de pós-doutorado na Universidade de Pequim e continuou seu desenvolvimento profissional como professor assistente na Escola de Medicina da Universidade Jiao Tong de Xangai. Atualmente, o Dr. Wang é professor associado da Escola de Ciências da Vida da Universidade Fudan. Dr. Wang baseia-se na interseção da química e da microbiologia, concentrando-se no desenvolvimento de novas estratégias químicas para estudar sistemas bacterianos complexos que estão intimamente relacionados à saúde humana. w_w@fudan.edu.cn
Dr. em bioquímica pela Universidade de Missouri, Columbia, Missouri. Atualmente é químico pesquisador, QCO e supervisor de serviços analíticos no Laboratório de Química da Estação Experimental Agrícola CAFNR (ESCL), Universidade de Missouri, Columbia, MO. ESCL@missouri.edu
Com interesses analíticos em saúde e nutrição vegetal, animal e humana, o campo de cromatografia do Dr. Waters concentra-se na rotulagem nutricional e, juntamente com o colega pesquisador e membro da equipe de pesquisa biomédica Valeri V. Mossine, Ph.D. (https://cafnr.missouri.edu/directory/valeri-mossine/), a química do Dr. Waters sintetiza padrões analíticos universais e tratamentos potencialmente úteis para inflamação e doenças.
Dr.Uma formação inicial em química incluiu treinamento em bioquímica na Fairleigh Dickinson University, em Nova York, seguida de estudos de pós-graduação na Union University, no Albany Medical Center, em Nova York, onde obteve doutorado duplo em biologia molecular e patologia forense. Para abordar a patologia da fibrose cística, o Dr. Mawhinney completou o treinamento de pós-doutorado na Faculdade de Medicina da Universidade de Missouri com o Dr. Giulio Barbero, chefe do Departamento de Pediatria. Atualmente, o Dr. Mawhinney é professor de bioquímica e pediatria na Faculdade de Agricultura, Alimentos e Recursos Naturais da Universidade de Missouri (CAFNR) e na Escola de Medicina da Universidade de Missouri em Columbia, Missouri. Mawhinney também atua como Químico do Estado de Missouri e Diretor de Serviços Analíticos no Laboratório de Química da Estação Experimental Agrícola CAFNR (ESCL), Universidade de Missouri, Columbia, Missouri. ESCL@missouri.edu Apaixonado por ensino e pesquisa, o Dr. Mawhinney continua a servir como aluno e educador ao longo da vida na Escola de Medicina da Universidade de Missouri e como facilitador para pesquisadores agrícolas e médicos em todo o mundo através da divulgação da ESCL. mawhinneyt@missouri.edu
