ニュース

Jun 01, 2024

喀痰中の緑膿菌の凝集とPsl発現は、嚢胞性線維症の小児における抗生物質根絶失敗と関連している

Scientific Reports volume 12、記事番号: 21444 (2022) この記事を引用する 我々は以前、緑膿菌分離株が吸入にもかかわらず嚢胞性線維症 (CF) の小児に持続することを実証しました。

Scientific Reports volume 12、記事番号: 21444 (2022) この記事を引用

我々は以前、吸入トブラマイシン治療にも関わらず嚢胞性線維症（CF）の小児に残存した緑膿菌分離株は、根絶に成功したものと比較して、in vitroでの抗Psl抗体結合が増加していることを実証した。 我々は、CF 喀痰中の緑膿菌を直接視覚化することで、これらの発見を検証することを目的としました。 これは、吸入トブラマイシン除菌治療を受けた、新規発症の緑膿菌感染症を持つCFの小児を対象とした前向き観察研究でした。 微生物同定受動的明瞭化技術 (MiPACT) を使用して、治療前に採取した喀痰サンプル中の緑膿菌を視覚化し、結果に基づいて持続性または根絶性に分類しました。 処理前の分離株も in vitro でバイオフィルムとして増殖しました。 登録した11人の患者のうち、4人が持続感染を発症し、7人が感染を根絶した。 根絶された感染症と比較して、持続感染者の喀痰では、緑膿菌の生物体積と緑膿菌凝集体の数およびサイズが大きかった（p < 0.01）。 喀痰中の Psl 抗体結合量も、緑膿菌の生物体積が増加したサンプルで全体的に多かった (p < 0.05)。 喀痰中で視覚化した場合、緑膿菌は、感染の除去に成功した小児と比較して、除菌療法に失敗したCF小児の方がより多くのPslを発現し、より多くの生物体積を有し、より多くのより大きな凝集体を形成した。

嚢胞性線維症（CF）の人は、嚢胞性線維症の膜内コンダクタンス制御因子（CFTR）の欠陥により粘膜繊毛クリアランスが障害されるため、緑膿菌による肺感染症にかかりやすくなっています1。 抗菌治療を行わないと、緑膿菌が気道に慢性感染を引き起こす可能性があり、これはCF患者のより急速な肺機能低下と早期死亡に関連します2,3。 したがって、初期の緑膿菌定着に対する早期抗生物質根絶治療（AET）は、CF患者の標準的な臨床ケアであり、AETの成功率を高めることが長期転帰を改善する鍵となります4,5。

CF 患者において AET が失敗する理由についてはほとんど説明がありません。 我々は以前、共焦点顕微鏡で可視化したバイオフィルムモデルを用いて、AETに失敗した小児からの最初の緑膿菌分離株は、緑膿菌を除去した小児からの分離株と比較して抗Psl抗体結合が有意に増加していることを示した6。 抗 Psl 抗体結合の増加は、細菌の凝集とトブラマイシン耐性に関連していました。 Psl は緑膿菌外多糖類 (EPS) であり、in vitro での細胞間および細胞と基質の付着接着およびバイオフィルム形成における役割がよく説明されています 7、8、9、10、11、12。 私たちの発見は、2つの異なるAET試験からの初期緑膿菌臨床分離株の別々のコレクションで確認されましたが、これらの結果は、ガラススライドチャンバーシステムでの緑膿菌のin vitro研究に基づいていました。

CF 気道を模倣した臨床分離株と細菌増殖条件を使用しているにもかかわらず、CF 病原体の挙動と抗生物質の効果を調べる研究室ベースのモデルは、患者の気道の状態を正確に反映していない可能性があります 13。 たとえば、インキュベーション時間、増殖培地、抗菌剤濃度の決定によって実験結果が大きく変わる可能性があり、CF 肺環境の複雑さを完全に把握することは非常に困難です。 これらの課題を考慮すると、CF14 における抗菌薬感受性検査の結果と臨床転帰の間に乖離があることはおそらく驚くべきことではありません。

しかし、気道標本の処理と画像化における最近の進歩により、患者サンプル中の微生物種の直接視覚化と相互作用が可能になりました。 DePas らが開発した微生物同定パッシブクラリティ技術 (MiPACT) は、CF 喀痰中の rRNA を検出するハイブリダイゼーション連鎖反応を使用して細菌を固定および視覚化します 15。 これらの方法論により、in vitro の結果を in vivo の結果に変換する際に推論を行う必要がなくなります。 この研究の目的は、AETを受けているCFの小児を対象とした前向き観察試験において、喀痰中の緑膿菌バイオフィルムを直接視覚化することにより、持続緑膿菌分離株における抗Psl抗体結合と細菌凝集の増加に関するこれまでの知見を検証することでした。 また、in vitro バイオフィルム スライド チャンバー モデルを使用して、実際に臨床検体からの結果を in situ で再現できるかどうかを判断することも目的としました。