Pacientes com doença exócrina hereditária fibrose cística (FC) freqüentemente apresentam infecções respiratórias persistentes. Pseudomonas aeruginosa. Esta bactéria tem uma forte capacidade de adaptação e sobrevivência ao hospedeiro da FC. Uma vez que esta colonização se tornou crónica, B. aeruginosa É difícil erradicar completamente. Muitas vezes crescendo em muco e biofilmes espessos e viscosos ricos em carboidratos e DNA presos nas superfícies do trato respiratório, a bactéria evita as defesas imunológicas do hospedeiro e as intervenções terapêuticas. B. aeruginosaTal como outros micróbios, pensa-se que utilizam lectinas e outras proteínas de ligação a hidratos de carbono para se ligarem ao hospedeiro e entre si em redes auto-estabelecidas. Entendendo como B. aeruginosa A ligação aos açúcares nas vias aéreas da FC pode fornecer pistas para orientar o desenvolvimento de novas terapias que regulem essas interações e rompam as ligações que tornam mais difícil o sucesso dos agentes antimicrobianos.
Um estudo recente fornece novos insights sobre os mecanismos de ligação aos carboidratos deste patógeno oportunista. Pseudomonas aeruginosa Isto representa uma ameaça significativa à longevidade e qualidade de vida dos indivíduos com FC. A pesquisa, conduzida por Deborah L. Chance, PhD e Wei Wang, agora PhD, juntamente com James K. Waters, PhD, e o professor Thomas P. Mawhinney, PhD na Universidade de Missouri, teve como objetivo desenvolver terapias antiadesivas que pudessem melhorar o tratamento de infecções persistentes causadas por esta bactéria. O estudo foi publicado na revista Microorganisms, revisada por pares.
Esses colegas da Equipe de Pesquisa Biomédica de Mawhinney usaram glicopolímeros fluorescentes multivalentes contendo monossacarídeos específicos para estudar o quão diferentes. B. aeruginosa Cepas de fontes de FC e não-FC interagiram com essas estruturas de carboidratos. Os investigadores procuraram determinar se os padrões de ligação destas bactérias diferiam com base nas suas características fenotípicas ou na fonte clínica de onde foram isoladas. “Precisamos identificar os principais açúcares que interagem com nosso alvo Pseudomonas aeruginosa e ver se essa relação difere entre cepas de diferentes ambientes clínicos”, disse o Dr. Chance.
O estudo revelou B. aeruginosa Isolados de fontes CF e não-CF mostraram ligação significativa a glicopolímeros com α-D-galactose pendente, β-DN-acetilgalactosamina e β-D-galactose-3-sulfato. Ao utilizar técnicas microscópicas e espectrofluorométricas avançadas para caracterizar padrões de ligação de carboidratos em nível celular, a estabilização específica do carboidrato (α ou β) e a presença de grupos químicos específicos, como o éster sulfato em β-D-galactose-3-sulfato, afetam significativamente a ligação bacteriana. Além disso, uma pequena subpopulação dentro de cada cultura bacteriana positiva é continuamente responsável pela ligação do glicopolímero da população.
Curiosamente, ao mesmo tempo B. aeruginosa As amostras exibiram uma variedade de morfologias de colônias e funções fisiológicas, com perfis de ligação parecendo consistentes entre as cepas. Nem as características estruturais nem outras características bacterianas predizem um comportamento de ligação a carboidratos mais pronunciado. “Essas descobertas são importantes porque mostram que, independentemente do fenótipo da cepa, B. aeruginosa mantém uma subpopulação pequena e estável que é eficiente na interação com açúcares muito específicos”, explicou o Dr. Chance.
Isso é B. aeruginosa A pesquisa de ligação de carboidratos fornece uma base valiosa para o desenvolvimento de terapias focadas em interromper as interações do hospedeiro e das bactérias dentro dos biofilmes. Dr. Sanz enfatizou o potencial terapêutico adjuvante de agentes que têm como alvo ou rompem ligações monossacarídicas específicas. B. aeruginosa ferramentas para melhorar a eficácia das terapias antibióticas existentes no trato respiratório de pacientes com FC, particularmente nos casos em que a resistência a múltiplos medicamentos complica as abordagens convencionais.
Esta pesquisa avança nossa compreensão das interações complexas de carboidratos, ressaltando a importância de estratégias de tratamento personalizadas no manejo da FC. B. aeruginosa é encontrado. Dr. “Uma agradável surpresa de pesquisa foi o estudo desta situação muito complexa”, observa Chance B. aeruginosa A adaptação e a sobrevivência no hospedeiro da FC são a persistência de padrões de ligação específicos em diversas populações bacterianas. Isto sugere que a terapêutica antiadesiva ou antimicrobiana direcionada pode ser universalmente eficaz contra uma variedade de doenças. B. aeruginosa cepas, independentemente de sua diversidade fenotípica.”
Em conclusão, a investigação conduzida pela equipa de Mawhinney representa um passo significativo no desenvolvimento de terapias específicas para infecções relacionadas com a FQ. Ao otimizar perfis únicos de ligação a carboidratos B. aeruginosaAs terapias futuras irão interromper de forma mais eficaz a colonização e persistência deste patógeno, melhorando em última análise a qualidade de vida dos indivíduos com FC.
Nota de diário
Chance, DL, Wang, W., Waters, JK, Mawhinney, TB “Insights sobre Pseudomonas aeruginosa Isolamento da ligação de carboidratos de perfis de fibrose cística utilizando glicopolímeros fluorescentes multivalentes contendo monossacarídeos pendentes. Micróbios, 2024. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms12040801
Sobre os professores
Visão geral da pesquisa nos Laboratórios de Pesquisa Biomédica Mawhinney
Área(s) de atuação: Bioquímica, Química Analítica, Química de Carboidratos, Fibrose Cística, Câncer, Microbiologia
Foco específico: Carboidratos no câncer e infecções bacterianas; Prevenção e tratamento do câncer; Interações Hospedeiro-Patógeno na Fibrose Cística; Métodos analíticos.
A pesquisa nos Laboratórios de Pesquisa Biomédica Mawhinney concentra-se em uma série de tópicos inter-relacionados. Na área dos mecanismos de defesa exócrina, têm sido dedicados esforços consideráveis para melhor compreender as glicoproteínas do muco como resposta de defesa macromolecular primária e secundária contra agentes patogénicos e irritantes pulmonares, com especial ênfase na doença pulmonar obstrutiva crónica humana.
A elucidação estrutural produziu insights significativos sobre as modificações pós-traducionais alteradas dos oligossacarídeos da cadeia lateral das membranas respiratórias. Aumentos significativos na sulfatação e ionicidade das glicoproteínas são paralelos à gravidade da doença respiratória e à sua cronicidade, particularmente pronunciada em pacientes com uma doença genética chamada fibrose cística.
A pesquisa contínua concentra-se nas capacidades e experiência química da equipe na descoberta de relações estrutura-função na saúde e doenças humanas e vegetais. As ferramentas, combinadas com ferramentas disponibilizadas através de centros de investigação da Universidade do Missouri, permitiram que dados visuais, biológicos, genéticos e químicos fossem integrados no processo de descoberta para melhor compreender a saúde e as doenças humanas.
Membros do painel neste estudo
Dr. Chance Ele recebeu seu bacharelado em Biologia pela Emory University, Atlanta, GA, seguido por seu mestrado e doutorado em Bioquímica pela Escola de Medicina e Faculdade de Agricultura, Alimentos e Recursos Naturais da Universidade de Missouri. Arnold L. Smith, MD, PhD e continuou sua pesquisa sobre patogênese bacteriana e fibrose cística por meio de treinamento de pós-doutorado na Cátedra de Microbiologia Molecular e Imunologia. Chance é atualmente Professor Adjunto de Pesquisa em Microbiologia, Imunologia e Pediatria na Escola de Medicina da Universidade de Missouri, Columbia, Missouri. No âmbito da Investigação sobre Fibrose Cística e Cancro, a ESCL promove o grupo de investigação do Grupo de Investigação do CAFNRBL. Co-colonização por patógenos respiratórios oportunistas da fibrose cística e suas estratégias de sobrevivência no hospedeiro humano. Esta pesquisa ajudará a definir novas estratégias de tratamento para infecções crônicas das vias aéreas. Usando pesquisa básica de cunho clínico, amostras de pacientes, ferramentas analíticas, bioquímicas, moleculares, microbiológicas, instrumentais e de imagem são usadas para gerar dados in vitro de situações clínicas enfrentadas por pacientes e médicos durante o tratamento de infecção crônica e fibrose cística. chanced@health.missouri.edu
Dr. Dinheiro Treinamento médico na Shandong University e Dr. na University of Missouri, Columbia, Missouri. Ele também obteve doutorado em bioquímica com Mawhinney. O Dr. Wang continuou o desenvolvimento profissional com treinamento de pós-graduação na Universidade de Pequim e como professor assistente na Escola de Medicina da Universidade Jiao Tong de Xangai. Atualmente o Dr. Wang é professor associado na Escola de Ciências da Vida da Universidade Fudan. Residindo na interface entre a química e a microbiologia, a pesquisa do Dr. Wang se concentra no desenvolvimento de novas estratégias químicas para acessar sistemas bacterianos complexos que estão intimamente relacionados à saúde humana. w_w@fudan.edu.cn
Dr. Ele recebeu seu doutorado em bioquímica pela Universidade de Missouri, Columbia, Missouri. Atualmente é Químico Pesquisador, QCO e Supervisor de Serviços Analíticos nos Laboratórios Químicos da Estação Experimental Agrícola (ESCL) no CAFNR, Universidade de Missouri, Columbia, Missouri. ESCL@missouri.edu
Com um interesse analítico na saúde e nutrição de plantas, animais e humanos, o foco cromatográfico do Dr. Waters está na rotulagem de nutrientes, e o pesquisador e membro da equipe de pesquisa biomédica Dra. Valerie V. Mossine (https://cafnr.missouri.edu/directory/valeri-mossine) tem como alvo o produto químico. Padrões analíticos e tratamentos potencialmente eficazes em inflamações e doenças.
Dr. MavinniA formação educacional inicial em química incluiu treinamento em bioquímica na Fairleigh Dickinson University em Nova York, seguida de estudos de pós-graduação e doutorado duplo em biologia molecular e patologia forense na Union University no Albany Medical Center, em Nova York. Abordando a patogênese da fibrose cística, o Dr. Mawhinney completou seu treinamento de pós-graduação na Escola de Medicina da Universidade de Missouri com o Dr. Giulio Barbero, MD, Presidente do Departamento de Pediatria. Atualmente, o Dr. Mawhinney é professor de bioquímica e pediatria na Universidade de Agricultura, Alimentos e Recursos Naturais do Missouri (CAFNR) e na Escola de Medicina do Missouri em Columbia, Missouri. Mawhinney também atua como Químico do Estado de Missouri e Diretor de Serviços Analíticos nos Laboratórios Químicos da Estação Experimental Agrícola (ESCL) no CAFNR, Universidade de Missouri, Columbia, Missouri. ESCL@missouri.edu Com interesse em ensino e pesquisa, o Dr. Mawhinney continua a ser um aluno e educador ao longo da vida na Escola de Medicina da Universidade de Missouri e um pesquisador assistente agrícola e médico em todo o mundo através da ESCL. mawhinneyt@missouri.edu
