铜绿假单胞菌素破坏气道再生,从而促进铜绿假单胞菌慢性感染

root 提交于 周五, 06/19/2026 - 18:47
在慢性感染过程中,宿主组织在暴露于细菌产物的同时,会经历反复的损伤与修复循环。尽管许多毒力因子能够触发免疫反应,但细菌代谢物是否会通过干扰再生程序而改变组织结构,这一点在很大程度上仍未得到探索。在此,我们利用一种来源于原代细胞的人肺微组织模型表明,机会致病菌铜绿假单胞菌产生的具有氧化还原活性的代谢物吩嗪蓝(pyocyanin,PYO)会破坏气道上皮再生并重塑组织结构,从而加剧感染。PYO暴露会损害上皮修复,导致黏液纤毛清除功能缺陷,并促进细菌生长。单细胞转录组学和成像结果显示,在基底细胞分化过程中暴露于PYO会改变上皮细胞类型组成。富含角蛋白13的细胞促进了鳞状区域的出现,并伴随纤毛发生缺陷,最终导致功能异常。在表征PYO如何重塑上皮后,我们进一步检验了这些变化如何影响细菌适应性。通过转座子插入测序以及感染过程的活体成像,我们表明,这些再生缺陷提高了倾向于形成生物被膜的突变体的适应性,而生物被膜形成是慢性感染的常见特征。总体而言,我们的结果揭示,PYO以改变再生轨迹和组织结构的方式,进一步影响感染结局,凸显了分泌性代谢物在慢性肺部感染期间作为组织再生潜在调节因子的作用。

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在慢性感染过程中,宿主组织在暴露于细菌产物的同时,会经历反复的损伤与修复循环。尽管许多毒力因子会触发免疫反应,但细菌代谢物是否会通过扰乱再生程序而改变组织结构,这一点在很大程度上仍未得到探索。在这里,我们利用一种源自原代细胞的人肺微组织模型表明,机会致病菌铜绿假单胞菌产生的具有氧化还原活性的代谢物绿脓菌素(pyocyanin,PYO)会扰乱气道上皮再生并重塑组织结构,从而加剧感染。PYO 暴露会损害上皮修复,导致黏液纤毛清除功能缺陷并促进细菌生长。单细胞转录组学与成像结果显示,在基底细胞分化过程中暴露于 PYO 会改变上皮细胞类型组成。富含角蛋白 13 的细胞促进鳞状区域的出现,这些区域的纤毛发生存在缺陷,从而导致功能障碍。在阐明 PYO 如何重塑上皮之后,我们进一步检测了这些变化如何影响细菌适应性。通过转座子插入测序和感染活体成像,我们表明,这些再生缺陷提高了倾向于形成生物被膜的突变体的适应性,而形成生物被膜是慢性感染的常见特征。总之,我们的结果揭示,PYO 以能够随后改变感染结局的方式重塑再生轨迹和组织结构,凸显了分泌代谢物在慢性肺部感染期间作为组织再生潜在调节因子的作用。

利益冲突声明

已声明资助信息

瑞士国家科学基金会, https://ror.org/00yjd3n13 ,310030_189084 ,NCCR AntiResist ,200021_188623 ,NCCR Microbiomes

欧洲分子生物学组织 ,博士后奖学金 ALTF 12-2022

囊性纤维化基金会 ,PERSAT24I0

洛桑联邦理工学院 ,暑期研究项目

版权

本预印本的。 本文依据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议 公开提供。

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发表于 2026 年 6 月 18 日。

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绿脓菌素扰乱气道再生,从而有利于铜绿假单胞菌慢性感染

Lucas A. Meirelles , Arpine Grigoryan , Laure Le Blanc , David Liaskos , Evangelia Vayena , Tania Distler , Zainebe Al-Mayyah , Vassily Hatzimanikatis , Alexandre A Persat

bioRxiv 2026.06.15.732350; doi: https://doi.org/10.64898/2026.06.15.732350

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绿脓菌素扰乱气道再生,从而有利于铜绿假单胞菌慢性感染

Lucas A. Meirelles , Arpine Grigoryan , Laure Le Blanc , David Liaskos , Evangelia Vayena , Tania Distler , Zainebe Al-Mayyah , Vassily Hatzimanikatis , Alexandre A Persat

bioRxiv 2026.06.15.732350; doi: https://doi.org/10.64898/2026.06.15.732350


📄 原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.15.732350v1?rss=1

🏷️ 铜绿假单胞菌 气道上皮再生 慢性感染 吩嗪蓝 生物被膜 单细胞转录组