支气管上皮细胞来源外泌体介导let-7b对铜绿假单胞菌生物膜抑制作用的机制研究
批准号:
82100056
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
亓倩
依托单位:
学科分类:
支气管扩张症
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
亓倩
中文摘要
铜绿假单胞菌感染显著增加支气管扩张症患者的住院风险及死亡风险,而生物膜的形成促进感染的持续存在和耐药的发生。外泌体介导microRNA let-7b在不同细胞间传递,抑制病原体的生命活动,但机制未明。我们的前期研究发现40.7%的支气管扩张症患者存在铜绿假单胞菌慢性定植,并且发现其痰液及支气管肺泡灌洗液富集的外泌体中let-7b的表达显著低于其他患者。由此我们提出假设支气管扩张症患者存在let-7b表达缺陷,let-7b可能通过调控胞外多糖pel、psl及藻酸盐等基因的表达来抑制铜绿假单胞菌生物膜的形成。本研究拟构建let-7b过表达外泌体与铜绿假单胞菌共培养模型,验证let-7b对生物膜的抑制作用,进一步探索let-7b对rhlIR、lasIR、pslA、pelA及algD等相关基因和蛋白的表达,深入揭示let-7b抑制生物膜形成的机制,为铜绿假单胞菌生物膜的靶向治疗提供临床思路。
英文摘要
Pseudomonas aeruginosa significantly increases the risk of hospitalization and death in bronchiectasis patients. Due to the formation of biofilm, infection of Pseudomonas aeruginosa persists and drug resistance develops. Exosomes mediate the transmission of microRNA let-7b between different cells and play an important role in inhibiting the life activities of pathogens, but the mechanism is unknown. Our previous studies found that 40.7% of bronchiectasis patients suffered from chronic colonization of Pseudomonas aeruginosa. We also found that the expression of let-7b in exosomes isolated from sputum and bronchoalveolar lavage fluid of bronchiectasis patients were lower than other patients. We hypothesize that the expression of let-7b is defective in bronchiectasis patients and that let-7b inhibits the formation of the biofilm of Pseudomonas aeruginosa by regulating the impression of genes and proteins of biofilm extracellular polysaccharides (such as pel, psl or alginate). This study intends to construct a co-culture model of exosomes derived from let-7b mimic and inhibitor transfected bronchial epithelial cells and Pseudomonas aeruginosa; to determine the genes related to biofilm of Pseudomonas aeruginosa (rhlIR, lasIR, pslA, pelA or algD) that are affected by let-7b; and to detect the metabonomic of Pseudomonas aeruginosa. We aim to reveal the molecular mechanism of let-7b inhibiting biofilm formation, and provide clinical ideas for targeted therapy of Pseudomonas aeruginosa biofilm.
背景:支气管扩张症患者因持续的慢性感染和频繁的住院治疗,给家庭和社会带来沉重的经济负担。铜绿假单胞菌感染或慢性定植是治疗的难题之一。针对气道微生态及代谢物的研究,有助于探索铜绿假单胞菌感染或慢性定植的机制,应用于疾病治疗。.研究内容:为寻找更好的针对支气管扩张症的支气管上皮细胞抑制铜绿假单胞菌感染和生物膜形成的方法,将研究内容做了调整。其一:通过微生物多样性与代谢组学关联分析筛选出与铜绿假单胞菌感染呈负相关的重要代谢物—鞘氨醇,体外实验验证鞘氨醇保护支气管上皮细胞抵抗铜绿假单胞菌感染。其二:基于支气管扩张症患者气道中鞘氨醇减少这一表象,探索鞘氨醇代谢的正向调节剂—adipoRon保护支气管上皮细胞抵抗铜绿假单胞菌感染,并通过动物实验验证adipoRon提高鞘氨醇代谢水平,抵抗铜绿假单胞菌感染。.重要结果及关键数据:第一:支气管扩张症患者的气道中鞘氨醇减少,削弱了对铜绿假单胞菌的清除作用,形成恶性循环,而外源性补充鞘氨醇可保护支气管上皮细胞抵抗铜绿假单胞菌感染。第二:脂联素受体激动剂adipoRon作用于ADIPOR1,既能调节鞘氨醇代谢平衡,也能激活P-AMPKα、PGC1α通路,抑制TLR4、P-NF-κB p65通路以及抑制支气管上皮细胞凋亡,从而保护气道上皮抵抗铜绿假单胞菌感染。.科学意义:本项目通过分析支气管扩张症患者的下呼吸道微生物多样性与代谢组学,创新性的探索了支气管扩张症患者气道中鞘氨醇代谢不足与铜绿假单胞菌易感性增加的相关性,验证了鞘氨醇对铜绿假单胞菌的抑菌作用,有助于深入探寻支气管扩张症患者铜绿假单胞菌感染或慢性定植的机制。通过铜绿假单胞菌体外感染模型及小鼠肺感染模型,探究了维持鞘氨醇代谢平衡有助于气道上皮抵抗铜绿假单胞菌感染,创新性的验证了脂联素受体激动剂adipoRon保护气道抵抗铜绿假单胞菌感染的作用,有助于寻找潜在的治疗靶点,将针对气道微生态及代谢物的研究应用于疾病治疗,以期临床转化。
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