Məlumat

Clostridium difficile üçün insan infeksiyasını hamsterlərdən daha yaxşı təkrarlayan heyvan modelləri varmı?

Clostridium difficile üçün insan infeksiyasını hamsterlərdən daha yaxşı təkrarlayan heyvan modelləri varmı?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Beləliklə, bir insanı koloniyalaşdırmaq üçün lazım olan yoluxucu doza haqqında bəzi məlumat axtarıram Clostridium difficile. Heç bir insan problemi araşdırması yoxdur və bu, qida ilə yoluxan bir patogen olmadığı üçün, epidemiya məlumatlarından çox az şey əldə edə bilərik.

Hansı ki, məni heyvan modellərinə baxaraq tərk edir, ən azından əldə etmək üçün forma verilmiş doza əsasında infeksiya ehtimalı. Ancaq hamsterlərin üzərindəki sənədlər onların çox asanlıqla yoluxduğunu və bu infeksiyanın xüsusilə ağır olduğunu göstərir.

İnfeksiya dinamikasını daha yaxından təqlid edən başqa bir heyvan modeli varmı? C. difficile insanlarda?


Hamsterlər ən çox öyrənilmiş ən yaxşı heyvan modeli hesab olunur.
C. difficile dana, dəvəquşu, toyuq, fil, it, atlar və donuzlarda aşkar edilmişdir, lakin onun infeksiyada rolu və heyvanlarda patogenezi çox az başa düşülür və ehtimal ki, qiymətləndirilmir.


Təkrarlanan bir model olaraq insanlaşmış mikrobiota siçanları Clostridium difficile xəstəlik

Clostridium difficile xəstəlik qərb dünyasında diareya və nozokomial infeksiyanın əsas antibiotiklə əlaqəli səbəbidir. Təkcə ABŞ-da illik yük 14,000 ölüm və bir milyard dollardan çox tibbi xərclərlə 250,000 hadisəyə bərabərdir. Öyrənilməsi üçün yeni modellər C. difficile buna görə də infeksiya aktualdır.

Nəticələr

Sağlam insan nəcis mikrobiotası ilə qazılmış mikrobsuz C57BL/6 siçanları xüsusi patogensiz (SPF) şəraitdə saxlandıqda bir çox nəsillər ərzində sabit “insanlaşmış” mikrobiotanı qoruyub saxlamışdır. Adi mikrobiotanı olan siçanlarda olduğu kimi, beş antibiotikli kokteyl və ardınca bir doza klindamisin ilə müalicə heyvanları həssas edir. C. difficile infeksiya (CDI). Maraqlıdır ki, ilkin CDI infeksiyasından sağaldıqdan sonra, CDI residivinə səbəb olmaq üçün klindamisinin bir dəfə intraperitoneal yeridilməsi kifayətdir. CDI-nin residivi ilkin infeksiyadan sağaldıqdan sonra infeksiyadan 35 günə qədər induksiya edilə bilər və çoxlu residiv epizodları yarana bilər.

Nəticələr

Bu model təkrarlananların öyrənilməsinə imkan verir C. difficile insan mənşəli mikrobiotanı ehtiva edən bir hostda xəstəlik. Profilaktik və ya müalicəvi, insan mənşəli mikroblardan istifadə edən probiotik müalicələr model daxilində sınaqdan keçirilə bilər. Humanitarlaşdırılmış mikrobiota siçan modeli daxilində insan mənşəli mikrob icmalarının müəyyən edilməsi və sınaqdan keçirilməsi, insan orqanizmindən başlanan və adaptasiya olunan mikroblar hesabına bakteriya əsaslı müalicələrin laboratoriyadan insan xəstələrinə daha yüksək müvəffəqiyyətlə ötürülməsinə imkan verə bilər. GI trakt.


Giriş

Clostridioides difficile 1978-ci ildə psevdomembranoz kolitin törədicisi kimi müəyyən edilmişdir və o vaxtdan bəri ABŞ-da ən çox rast gəlinən nosokomial infeksiyalardan biri kimi ortaya çıxmışdır. 1,2 Əhali və laboratoriya əsaslı nəzarət araşdırması nəticəsində milli yükün olduğu təxmin edilir C. difficile Birləşmiş Ştatlarda infeksiya (CDI) 2017-ci ildə 462,100 hadisə olmuşdur. 3 CDI ilə bağlı illik müalicə xərcləri Amerika Birləşmiş Ştatlarının kəskin səhiyyə müəssisələrində 4,8 milyard ABŞ dolları məbləğində qiymətləndirilir, ambulator şəraitdə və uzun müddətli qayğı müəssisələrində əlavə yük var. 4 Bu yaxınlarda aparılan sistemli icmal və meta-analiz infeksiyanın mövcud qlobal sübutlarında təxmin hazırlamaq üçün CDI-nin insident dərəcələri haqqında hesabatları araşdırdı. Onlar hesab edirdilər ki, səhiyyə müəssisəsi ilə əlaqəli CDI-nin ümumi insident nisbəti ildə 1000 qəbula 2,24 və hər 10,000 xəstə gününə 3,54 təşkil etmişdir. 5 195 ölkəni əhatə edən digər qlobal sistemli təhlil bunu müəyyən etdi C. difficile sosial-demoqrafik indeksi yüksək olan ölkələrdə 5 yaşdan kiçik uşaqlar və bütün yaş qrupları arasında ən çox ölümə səbəb olmuşdur. 6

Ev sahibinin cavabı C. difficile bakteriya asimptomatik daşıma, yüngül ishaldan həyati təhlükəsi olan kolitə və bəzi hallarda hətta ölümə qədər dəyişir. 7 İlkin infeksiyadan sonra xəstəliyin təkrarlanması onun idarə olunmasında ən böyük problemlərdən birini yaratmaqda davam edir. Təkrarlanan CDI ilk infeksiyadan sonra xəstələrin 15%-də və iki və ya daha çox infeksiya keçirmiş xəstələrin 33%-də müşahidə edilir. 8 Nəticələrin geniş spektri bakterial virulentlik faktorlarından, o cümlədən patogenlik lokusunda kodlanmış toksinlərdən, aderans və hərəkətlilik faktorlarından, həmçinin ev sahibinin komorbid vəziyyətlərindən və immun cavablarından təsirlənir. 9 Sağlam bağırsaq mikrobiomunun olması CDI-nin inkişafına da təsir göstərir, çünki o, infeksiyaya qarşı müqavimət göstərir. C. difficile müstəmləkəçilik. 10 Sağlam yetkinlərdə asimptomatik kolonizasiya nisbətlərinin 17,5%-ə qədər olduğu aşkar edilmişdir. 11 � Asimptomatik kolonizatorlar potensial xəstəlik daşıyıcıları kimi xidmət edə bilər və CDI-ni başqalarına ötürmək riskinə malik ola bilərlər və ya toksikogen ştammları daşıyarkən özləri infeksiyaya keçə bilərlər. 14,15 Əsasən antibiotiklərin istifadəsi ilə qoruyucu bağırsaq mikrobiomunun pozulması CDI-yə meylli ola bilsə də, 16 ev sahibi immun sistemi də simptomatik xəstəliyin inkişafını müəyyən edir və ətraf mühitdən təkrar infeksiyanın qoruyucu antikorla nəticələndiyinə inanılır. sağlam yetkinlərdə reaksiya. 17 Xəstəliyin patogenezində insanın immun reaksiyasının oynadığı kritik rolun dərk edilməsi həm də immun sistemini hədəf alan dərman müalicəsinin inkişafına səbəb olmuşdur.


Giriş

Ümumdünya Səhiyyə Təşkilatının (ÜST) açıqladığı məlumatlara görə, aşağı tənəffüs yollarının infeksiyaları, ishal xəstəlikləri və vərəmə səbəb olan infeksion agentlər 2016-cı ildə 5,7 milyon insanın ölümü ilə nəticələnən ilk onluğa daxil olub (1). Aydındır ki, daha təsirli dərmanlar və peyvəndlər hazırlamaq üçün bu xəstəliklər və patogenlər haqqında anlayışımızı təkmilləşdirməliyik. Bu məqsədlə, infeksiyanın patogenezini ən dəqiq şəkildə təqlid edə bilən uyğun heyvan modelinə ehtiyacımız var, çünki infeksiya adətən ev sahibinin immun reaksiyalarının kompleks prosesinə səbəb olur. in vitro təcrübələr simulyasiya etmək iqtidarında deyil. Yalnız in vivo modellər ev sahibinin cavablarının mürəkkəbliyini dəqiq qiymətləndirə və dərmanların və ya peyvəndin effektivliyini və mənfi təsirlərini qiymətləndirməyə imkan verə bilər.

Suriya hamsteri (Mesocricetus auratus) 60 ildən artıqdır ki, insanlarla əlaqəli xəstəlikləri öyrənmək üçün heyvan modeli kimi istifadə olunur. Bir sıra tədqiqatlar suriyalı hamsterlərin virus infeksiyalarının təhlili üçün fare modelləri ilə müqayisədə daha yaxşı modellər təqdim etdiyini sənədləşdirib, çünki xəstəlik simptomları, patogenezi və immun reaksiyaları baxımından insanlara oxşarlıq daha çoxdur (2𠄴). Qranulosit-makrofaq koloniya stimullaşdırıcı faktor (GM-CSF) və interleykin-12 (IL-12) daxil olmaqla, insan sitokinlərinin hamster modellərində tam funksional olduğu, lakin siçan modellərində deyil, bizim və başqaları tərəfindən nümayiş etdirilmişdir (5, 6). Sürətli reproduktivlik və idarə asanlığı kimi digər üstünlükləri ilə birlikdə Suriya hamsterləri digər kiçik heyvanlarla müqayisədə üstün seçimdir.

Suriya hamsterləri tarixən xəstəliklər tədqiqatında istifadə olunsa da, onların yoluxucu xəstəliklərin öyrənilməsində heyvan modeli kimi dəyəri yalnız bu yaxınlarda həyata keçirilib. Gen redaktə texnologiyalarının inkişafı ilə onların populyarlığı əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır (Şəkil 1). Genetik olaraq dəyişdirilmiş Suriya hamsterinin (GESH) istifadəsi xəstəliyin gedişatını anlamaq və profilaktik və terapevtik müalicə rejimlərini inkişaf etdirmək üçün çox vacibdir. İlk STAT2 gen nokautu (KO) Suriya hamsteri 2014-cü ildə hamster mikrob xəttini hədəf almaq üçün CRISPR/Cas9 sistemindən istifadə edərək hazırlanmışdır (7). STAT2 tip I interferon (IFN) siqnal ötürülməsi yolunun mühüm elementidir və hamster modeli Adenovirus (AdV) infeksiyası üçün icazə verilən yeganə kiçik heyvan modeli kimi ortaya çıxdı, beləliklə, STAT2 KO modeli Adenovirusun xarakteristikası üçün kritik rol oynamışdır. patogenezi (8).

Şəkil 1. Suriya hamsterlərini xəstəlik modeli kimi istifadə edən nəşrlərin sayı. 1997-ci ildən 2017-ci ilə qədər Suriya hamsterlərini heyvan modeli kimi istifadə edən nəşrlərin sayı göstərilir. Hər bir standart üçün nəşrlərin sayı ScienceDirect verilənlər bazasından istifadə etməklə axtarış vasitəsilə müəyyən edilmişdir. Axtarış “Syrian hamster” və ya “golden hamster” AND “model” AND (1) “viral” və ya “viral” və ya “viral”,“,“,“golden hamster” açar sözləri ilə aparılmışdır. ” (3) ȁSinfeksiya” və ya “x0201D”.


Clostridium difficile və mikrobiota

Yoluxucu Xəstəliklər Bölməsi, Daxili Xəstəliklər Departamenti və Mikrobiologiya və İmmunologiya Departamenti, Miçiqan Universiteti, Ann Arbor, Miçiqan, ABŞ.

Yazışmaları ünvanlayın: Vincent B. Young, Daxili Xəstəliklər Departamenti, Yoluxucu Xəstəliklər Bölməsi, Miçiqan Tibb Məktəbi Universiteti, 1520B MSRB I, 1500 W. Medical Center Drive, Ann Arbor, Michigan 48109, ABŞ. Telefon: 734.764.2237 E-mail: [email protected]

Seekatz, A. tərəfindən məqalələr tapın: JCI | PubMed | Google Alim

Yoluxucu Xəstəliklər Bölməsi, Daxili Xəstəliklər Departamenti və Mikrobiologiya və İmmunologiya Departamenti, Miçiqan Universiteti, Ann Arbor, Miçiqan, ABŞ.

Yazışmaları ünvanlayın: Vincent B. Young, Daxili Xəstəliklər Departamenti, Yoluxucu Xəstəliklər Bölməsi, Miçiqan Tibb Məktəbi Universiteti, 1520B MSRB I, 1500 W. Medical Center Drive, Ann Arbor, Michigan 48109, ABŞ. Telefon: 734.764.2237 E-mail: [email protected]

Clostridium difficile infeksiya (CDI) səhiyyə ilə əlaqəli aparıcı xəstəlikdir. Həm insan, həm də heyvan modelləri bağırsaq mikrobiotasının kolonizasiya müqavimətini təmin etmək qabiliyyətinin vacibliyini nümayiş etdirmişdir. C. difficile. Xəstəliyin inkişafı üçün risk faktorlarına bağırsaq mikrobiotasını pozan, kolonizasiya müqavimətinin itirilməsinə və sonrakı CDI-yə səbəb olan antibiotik istifadəsi daxildir. Bu funksiyanı bərpa edə bilən spesifik mikrobların identifikasiyası çətin olaraq qalır. Mikrob icmalarının metabolik mühitə necə təsir etdiyinə yönəlmiş gələcək tədqiqatlar mikrobiotanın xəstəliyin inkişafındakı rolunu aydınlaşdırmağa kömək edə bilər. Bu tapıntılar CDI olan xəstələr, xüsusən də təkrarlanan xəstəliyi olanlar üçün mövcud bioterapevtikləri təkmilləşdirəcək.

İlk dəfə 1935-ci ildə müəyyən edilmişdir. Clostridium difficile xəstəxanadaxili infeksiyaların aparıcı səbəbinə çevrilmişdir (1, 2). Əhəmiyyətli narahatlıq doğuran məsələ son on ildə müşahidə olunan şiddətin və xəstələnmənin artmasıdır. ABŞ daxilində təxminən 14,000 ölümə aid edilir C. difficile Hər il infeksiya (CDI) ilə əlaqədar xərclər 1 milyard və 3 milyard dollar arasındadır (3). Bundan əlavə, ilkin müalicə variantları xəstələrin 20%-30%-də uğursuz olur və xəstəliyin təkrarlanması ilə nəticələnir. CDI yükündəki bu artımlar hiperendemik suşların yaranması ilə birlikdə baş vermişdir (4, 5).

kəşf edildiyi gündən C. difficile antibiotiklə əlaqəli ishalın etioloji agenti olaraq, biz CDI-nin inkişafında yerli bağırsaq mikroblarında, birlikdə mikrobiota adlandırılan dəyişikliklərin əhəmiyyətini qiymətləndirdik (6). Bu mikrobların öz genomumuzdan 100 qat daha çox genetik potensiala malik olduğu təxmin edilir. Beləliklə, mikrobiota ev sahibinin təkbaşına təmin edə bilmədiyi funksiyaları təmin edə bilər, məsələn, əsas qida maddələrinin parçalanması, dərman mübadiləsi, immun inkişafı və patogenlərə qarşı müqavimət (7). Son texnoloji irəliləyişlər CDI patogenezində mikrobiotanın rolu haqqında anlayışımızı gücləndirdi. Sağlam bağırsaq mikrobiotasının olması CDI-nin inkişafında xüsusilə aktualdır və gələcək terapevtik strategiyalar mikrobiotanın xəstəliklərin qarşısının alınmasında rolunun daha tam başa düşülməsinə əsaslanacaqdır. Bu icmalda biz CDI patogenezində mikrobiotanın rolu haqqında mövcud biliklərimizi müzakirə edəcəyik.

CDI patogenezini başa düşmək xəstəliyin müalicəsi və qarşısının alınmasında çox vacibdir (Şəkil 1). C. difficile nəcis-oral yolla sporların qəbulu ilə alınan məcburi anaerobdur. Bu sporlar hətta sərt ekoloji şəraitdə də yaşaya bilir (8). Çünki C. difficile sporlar da spirt əsaslı təmizləyicilərə davamlıdır, sporlar xüsusilə xəstəxana mühitində yayılmışdır və ilkin məruz qalmadan aylar sonra aşkar edilmişdir (9, 10). Toksigen bir ştamm ilə infeksiya C. difficile yüngül hallarda ishal və krampdan tutmuş psevdomembranoz kolitin inkişafına və hətta ağır xəstəlikdə ölümə qədər bir sıra klinik əlamət və simptomlarla nəticələnir. CDI hallarının əksəriyyəti səhiyyə xidməti ilə əlaqəli olsa da, halların bir faizi cəmiyyətdə baş verir və antibiotik istifadəsi və ya əvvəllər tibbi xidmətə məruz qalma ilə əlaqəsi olmayan görünür (Şəkil 1 və istinad 11). Eyre et al tərəfindən son molekulyar epidemioloji tədqiqat. məruz qalma və ötürülməsini izləmək üçün bütün genom ardıcıllığından istifadə etdi C. difficile CDI hallarının üçdə birinin xəstəxana ilə əlaqəli olmadığı qənaətinə gəldi (12). Bundan əlavə, halların yalnız üçdə biri genetik olaraq bir-biri ilə əlaqəli idi və bu, alternativ bir qaynağı təklif etdi C. difficile ifşa. C. difficile sporlar müxtəlif ətraf mühit mənbələrində, o cümlədən ev heyvanlarında, su mənbələrində və torpaqda aşkar edilmişdir (13). Digər potensial su anbarı C. difficile kolonizasiyanın fərdlərin 45%-ə qədərində baş verdiyi təxmin edilən körpə populyasiyasında yaşayır (14, 15). Körpə mikrobiomu böyüklərinkindən fərqlidir və mikrobiomdakı fərqlər həm kolonizasiyada, həm də xəstəliyə qarşı müqavimətdə əhəmiyyətli ola bilər (16, 17). Yüksək nisbətlərə baxmayaraq C. difficile körpələrdə müstəmləkəçilik müşahidə olunur, onlar nadir hallarda xəstəlik inkişaf etdirirlər. Körpələrdə xəstəliyin inkişafı üçün lazım olan reseptorun olmaya biləcəyi (18) və ya ana IgA kimi insan ana südündəki birləşmələrin toksinlərin bağlanmasına mane ola biləcəyi ehtimal edilmişdir (19). Kolonizasiya olunmuş körpə mikrobiomundakı fərqləri təhlil edən gələcək tədqiqatlar qoruyucu olan xüsusi mikroblar haqqında faydalı məlumat verə bilər. C. difficile kolonizasiya və infeksiya.

CDI patogenezi. Xəstəliyin inkişafı müxtəlif mərhələlərdən asılıdır C. difficile həyat dövrü. Müxtəlif mənbələrdən spora ilkin məruz qalma, xüsusilə sağlam fərddə mütləq xəstəliklə nəticələnmir. Sağlam, müxtəlif mikrobiota müdaxilə etməyə qadirdir C. difficile sporun cücərməsi və vegetativ inkişafı. Bununla belə, bağırsağın metabolik və mikrob mühiti pozulubsa, sporun cücərməsi, vegetativ böyümə və toksin istehsalı baş verəcəkdir. Epiteliya zədələnməsi, iltihab və klinik olaraq aşkar xəstəlik toksin istehsalı nəticəsində baş verəcəkdir. sporulyasiyası C. difficile, sporların ətraf mühitə buraxılması və yeni sahiblərə ötürülməsi yoluxucu dövrü davam etdirir.

Qəbul edildikdən sonra sporlar cücərməli və mədə-bağırsaq traktını kolonizasiya edən vegetativ hüceyrələrə çevrilməlidir. Sporlara məruz qalma həmişə kolonizasiyaya çevrilmir, çünki bu hadisələrin baş verməsi üçün mədə-bağırsaq mühiti əlverişli olmalıdır. In vitro tədqiqatlar göstərir ki, cücərmə və vegetativ formada böyümə taurocholat kimi xüsusi ilkin öd turşularının mövcudluğundan asılıdır (20, 21). Əksinə, digər ikincili öd turşuları, məsələn, chenodeoxycholat, cücərməsini maneə törədir. C. difficile sporlar (22). Mədə-bağırsaq traktında olan mikroblar öd turşularının metabolizmində əsas rol oynayır (23) və mikrobiota cəmiyyətinin modulyasiyasının metabolitlərin mövcudluğuna təsir göstərə biləcəyi fərz edilir. Giel və başqaları. antibiotiklə müalicə olunan siçanlardan alınan cecal ekstraktlarının yüksək səviyyələrdə safra duzları ehtiva etdiyini və sporun cücərməsini təşviq etdiyini, müalicə olunmamış siçanların cecal ekstraktlarının isə olmadığını müəyyən etdi (24). Eynilə, Theriot et al. antibiotiklə müalicə olunan siçanların metabolomunda mikrob icma strukturunda dəyişikliklərlə əlaqəli əhəmiyyətli dəyişikliklər müşahidə etdi (25). Həm insan, həm də in vivo siçan tədqiqatları öd turşularının əhəmiyyətini ortaya qoydu C. difficile cücərmə və spor cücərməsi haqqında biliklərimizi artırmağa davam edin (25 – 27).

Bir dəfə müstəmləkə olundu, C. difficile toksin vasitəçiliyi ilə iltihaba və xəstəliyə səbəb ola bilər. C. difficile xəstəlikdən məsul olan 2 əsas toksin, böyük klostridial toksinlər A və B (TcdA və TcdB) istehsal edir. Vegetativ inkişafın stasionar fazası zamanı əmələ gələn bu toksinlər selikli qişanın epitelinin zədələnməsinə və iltihab reaksiyasının yaranmasına görə məsuliyyət daşıyırlar (28). Başqa bir toksin, the C. difficile binar toksin (CDT), aktin sitoskeletonunu pozduğu müşahidə edilmişdir və bəzi tədqiqatlar onun mövcudluğunun ştamm virulentliyini artıra biləcəyini göstərir (29, 30), lakin onun mövcudluğu həmişə xəstəliyin şiddəti ilə əlaqələndirilmir (31). Dinamik həyat dövrü C. difficile mürəkkəbdir və hər addımda çoxlu host faktorları iştirak edə bilər (Şəkil 2). Spora məruz qaldığından və C. difficile kolonizasiya mütləq klinik xəstəliklə nəticələnmir, mədə-bağırsaq mikrob icması və ev sahibi bütün həyat dövrü ərzində xəstəliyin inkişafında mühüm rol təmin edə bilər. C. difficile.

CDI zamanı patogenlərə və ev sahibinə qarşı mikrobiotanın təklif olunan mexanizmləri. (A) Həm mikrob, həm də ev sahibi amillər cücərməsinə və böyüməsinə mane ola bilər C. difficile. Sağlam mikrobiota həm mikrob, həm də ev sahibi tərəfindən yaradılan metabolitləri istehlak etməyə qadirdir, onların böyüməsini məhdudlaşdırır. C. difficile. Mikrobiota və ev sahibi immun sistemi arasında qarşılıqlı əlaqə tənzimlənən immun cavabı ilə nəticələnir. Bundan əlavə, mikrobiota mikrobiotanın tərkibini saxlaya bilən antimikrob peptidlərin və sekretor IgA (sIgA) istehsalını stimullaşdıra bilər. (B) Antibiotik istifadəsi, dərmanlar, pəhriz və ya iltihab kimi faktorlara görə mikrobiotanın pozulması CDI-nin inkişafına səbəb ola bilər. Disbiotik mikrobiota struktur və/yaxud metabolik mühitdəki dəyişikliklər səbəbindən kolonizasiya müqavimətinin itirilməsi ilə nəticələnə bilər. Xüsusi icma üzvlərinin itirilməsi potensial olaraq mikrob və ev sahibi tərəfindən yaradılan metabolitlərin səviyyələrinə təsir edir, nəticədə sporun cücərməsini və vegetativ böyüməsini təşviq edən fərqli funksional vəziyyət yaranır. Disbiotik mikrobiota immun tənzimlənməsinin itirilməsi və iltihablı bir vəziyyət vasitəsilə balanssız immun reaksiya ilə nəticələnə bilər, hər ikisi xəstəliyin inkişafına təsir göstərə bilər. Toksinlərin vegetativ yolla istehsalı C. difficile iltihablı sitokinlərin, neytrofillərin və antitoksin antikorlarının istehsalını stimullaşdıra bilər.

CDI patogenezinin əsasını mikrobiotanın pozulması təşkil edir (Şəkil 2). Kolonizasiya müqaviməti adlanan patogen kolonizasiyadan qorunmaq üçün sağlam bağırsaq mikrobiotası lazımdır (32). Fasiləsiz mikrobiota patogenlər tərəfindən kolonizasiyaya qarşı durmağa qadirdir və mikrobiotanın pozulmasının nə üçün qida maddələri uğrunda rəqabət, ekoloji rəqabət və niş xaric edilməsi də daxil olmaqla kolonizasiya müqavimətinin itirilməsinə gətirib çıxardığına dair bir çox mexanizmlər təklif edilmişdir (33). CDI ilə əlaqəli bir çox risk faktoru mikrobiotanın pozulması ilə nəticələnə bilsə də, ən çox əlaqəli faktor antibiotik istifadəsidir. Antibiotik istifadəsindən sonra bağırsaq mikrobiotasında həm qısa, həm də uzunmüddətli dəyişikliklər müşahidə edilmişdir. Bağırsaq mikrobiota müxtəlifliyindəki azalmalar antibiotik istifadəsindən sonrakı günlər ərzində aşkar edilir, baxmayaraq ki, tərkibindəki dəyişikliklər istifadə olunan antibiotikdən, eləcə də fərdin əsas mikrobiota icmasından asılı ola bilər (34, 35). Mikrob müxtəlifliyinin bərpası antibiotik istifadəsinin dayandırılmasından sonra baş verir, lakin icma quruluşunun dəyişməsi ilə də nəticələnə bilər. Dethlefsen et al. müəyyən etdi ki, bərpa siprofloksasinin dayandırılmasından sonra həftələr ərzində başlasa da, yeni icma antibiotikdən istifadə etməzdən əvvəl müşahidə edilən bütün icma üzvlərini mütləq əhatə etmir (36). CDI inkişafı ilə əlaqəli antibiotik siniflərinə klindamisin, sefalosporinlər və penisilinlər daxildir (37).

CDI inkişafı üçün digər məlum risk faktoru olan artan yaşın da mikrobiomun strukturuna təsir etdiyi müşahidə edilmişdir. İnsan bağırsaq mikrobiomu həyat boyu həddindən artıq dəyişikliklərə məruz qalır və yaşlı insanlarda mikrob tərkibində dəyişikliklərin müşahidə edilməsi təəccüblü deyil (38, 39). Sağlam yetkinlərin bağırsaq mikrobiomu zamanla nisbətən sabit görünsə də, yaşlıların bağırsaq mikrobiomunun axıcı və daha az müxtəlif olduğu müşahidə edilmişdir. Yaşlı kohortlarda mikrobiota tədqiqatları kimi qoruyucu növlərdə azalma müşahidə edilmişdir Bifidobakteriyalar və bəzi Firmicutes üzvləri, həmçinin Bacteroidetes və Proteobacteria kimi daha zərərli növlərin artması (38, 40). Bu dəyişikliklər, immunosessensiya adlanan yaşlı yaşda immun sisteminin deqradasiyası ilə qismən müşayiət olunur. Bu müşahidələri nəzərə alsaq, təəccüblü deyil ki, CDI dərəcəsi 65 yaş və yuxarı insanlar üçün daha yüksəkdir və uzunmüddətli yaşayış müəssisələrində ishal hallarının əksəriyyətini təşkil edir (41-43). Yaşın CDI üçün müstəqil risk faktoru olması mümkün olsa da, yaşın irəliləməsi həm də antibiotiklərdən istifadənin artması, daha tez-tez xəstəxanaya baş çəkmək və ümumilikdə xəstəliklərin inkişafı ilə əlaqələndirilir, bunların hamısı təsir göstərir. C. difficile həssaslıq.

CDI inkişafı ilə əlaqəli digər risk faktorları da mikrobiotanı pozmaq potensialına malikdir (Şəkil 2). Xüsusilə antibiotiklərlə birlikdə proton pompası inhibitorlarının (PPI) istifadəsi bəzi tədqiqatlarda CDI insidansının daha yüksək olması ilə əlaqələndirilmişdir (44, 45). Ümumiyyətlə mədənin pH səviyyəsini artıran PPI-lərin digər mədə-bağırsaq sahələrinə təsir edə biləcəyi və beləliklə mikrobiotanı modulyasiya edə bildiyi fərz edilir (46). Həqiqətən, in vitro tədqiqatlar göstərdi ki, PPI-lərin böyüməsinə təsir göstərə bilər Lactobacillus, ağız və bağırsağın ümumi sakini (47).

Digər mədə-bağırsaq xəstəliklərindən əziyyət çəkən xəstələr də əldə etmək ehtimalı daha yüksək ola bilər C. difficile. İltihabi bağırsaq xəstəliyi (IBD) daha ağır xəstəlik nəticəsi ilə əlaqələndirilmişdir və getdikcə CDI üçün bir risk faktoru olduğu aşkar edilmişdir (48, 49). İBH xəstələrinin mikrobiotasında Firmicutes və Bacteroides müxtəlifliyinin azalması müşahidə edilmişdir (50). Bundan əlavə, İBH olan xəstələrin mikrobiotası əsasən Proteobakteriya filumunda çoxlu potensial patogen bakteriyaların olması ilə əlaqələndirilmişdir (51, 52). Bununla belə, bu icmalar həssaslığa necə təsir edir C. difficile özü də mürəkkəb görünür.

Ev sahibi immun cavabı da mikrobiotanı modulyasiya etmək qabiliyyətinə malikdir. IBD-nin CDI-nin xəstəliyin nəticəsini ağırlaşdıra biləcəyi müşahidəsi iltihabın CDI-nin inkişafına kömək edə biləcəyini göstərir. Antimikrobiyal peptidlər lipokalin-2 və kalprotektin kimi iltihab məhsulları bağırsaq mühitində qida maddələrinin mövcudluğunu məhdudlaşdırır və ətrafdakı mikrobların böyüməsinə potensial təsir göstərir (53, 54). Bu dəyişikliklər daha münasib mühit təmin edə bilər C. difficile kolonizasiya və sonrakı CDI. İltihabın səbəb olduğu mikrobiom dəyişikliklərinə əlavə olaraq, digər ev sahibi tərəfindən idarə olunan immun cavablar xəstəliyin nəticəsinə cəlb edilə bilər. Bağırsaq icmasının növü potensial olaraq rezident mukoza IgA repertuarına təsir göstərə bilər (55) və təkrarlanan xəstəliyi olan xəstələrin kolon biopsiyalarında IgA istehsal edən hüceyrələrin azalması müşahidə edilmişdir (56). Müxtəlif mikrobların da T hüceyrələrinin alt qruplarına təsir etdiyi müşahidə edilmişdir, məsələn, Treglərin induksiyası Clostridium növlər (57) və seqmentli filamentli bakteriyalarla Th17 hüceyrə diferensiasiyası (58). Bu mikrob populyasiyalarının modulyasiyası, məsələn, antibiotiklərdən sonra, patogen kolonizasiyaya təsir göstərə bilər. Russell et al. Siçanlarda vankomisin müalicəsinin bolluğunun azalması ilə nəticələndiyini müşahidə etdi Bakteroidlər Bağırsaqdakı növlər, bu, kolon Treglərinin bolluğu ilə əlaqəli idi (59). Çox güman ki, antibiotiklər tərəfindən modulyasiya edilən və ya olmayan ev sahibi amillər xəstəliyin nəticələrinə təsir göstərir.

İnsan Mikrobiomu Layihəsi "sağlam" və ya "normal" bağırsaq mikrobiotası daxilində dəyişkənliyin dərəcəsini aşkar etdi (60). Bu müşahidələr bağırsaq mikrobiotası daxilində disbiozun tərifini nəzərəçarpacaq dərəcədə dəqiqləşdirdi və mikrobiomun xəstəliyin inkişafında səbəbkar rolunu çətinləşdirməyə davam edir. İrəliləyərək, mikrobiotanın pozulması və CDI-nin inkişafı ilə əlaqəli risk faktorları haqqında daha mexaniki suallara cavab verməyə ümid edirik.

CDI inkişafında bağırsaq mikrobiotasının ümumi əhəmiyyəti yaxşı müəyyən edilmiş olsa da, qorunma və ya həssaslıq üçün cavabdeh olan dəqiq mikroblar hələ də çətin olaraq qalır (Cədvəl 1). CDI-dan əvvəl perspektivli insan nümunələrinin olmaması qorunma ilə əlaqəli olan mikrobiom imzalarının müəyyən edilməsini çətinləşdirdi. Bir neçə kəsişmə üzrə tədqiqatlar diareyalı həm sağlam, həm də qeyri-CDI xəstələrinin nümunələri ilə CDI xəstələrinin nümunələrini müqayisə etmişdir. Körpələr öyrənmək üçün maraqlı bir əhalini təmsil edir, çünki əksər körpələr kolonizasiya oluna bilər, lakin xəstəlik inkişaf etdirmirlər. Rousseau və b. olduğunu müşahidə etdi C. difficile Körpələrdə kolonizasiyanın varlığı yoldaşlıq etdi RuminokokkKlebsiella növ, isə Bifidobakteriya kolonizasiyaya qarşı qoruyucu göründü (17). Bir sıra tədqiqatlar həmçinin daha həssas olan yaşlı populyasiyalardan nümunələri müqayisə edib. Sıralanma üsullarından istifadə edərək, Hopkins et al. CDI olan yaşlı xəstələrdə Enterobacteriaceae (Proteobacteria) daha çox olduğu müşahidə edildi, Enterokok, və Lactobacillus (hər ikisi Firmicutes), sağlam yaşlı xəstələr isə daha müxtəlifdir Bakteroidlər suşları (Bacteroidetes) ( 61 ). Sağlam yetkinlərdə də daha çox olma ehtimalı var idi BifidobakteriyalarBakteroidlər yaşlı əhali ilə müqayisədə. 16S rRNA geninin yüksək məhsuldarlıqlı ardıcıllığından istifadə edən daha yeni tədqiqatlar, icma quruluşuna daha dərindən nəzər salmağı təmin etmişdir. C. difficile– müsbət insanlar (62 – 64). Yaşlı xəstələrin kohortunda Rea et al. aktiv CDI olan xəstələrin sağlam həmkarları ilə müqayisədə daha az müxtəlif bağırsaq mikrobiotasına malik olduqlarını müşahidə etmişdir (63). Lactobacillaceae və Enterobacteriaceae-də artım, lakin Enterococcaceae-də azalma müsbət olan xəstələrdə müşahidə edilmişdir. C. difficile. Oxşar nəticələr həm CDI, həm də diareyadan əziyyət çəkən qeyri-CDI xəstələri ilə sağlam yetkinləri müqayisə edən tədqiqatlarda bildirilmişdir (64, 65). Sağlam yetkinlərlə müqayisədə hər iki qrupda əhəmiyyətli dərəcədə daha az müxtəlif icmalar, xüsusən də daha az fərqli Firmicutes əhalisi var idi. Sağlam insanlarda müşahidə edilən icmalarda Lachnospiraceae, Ruminococcaceae və Bacteroidaceae ailələri üstünlük təşkil edirdi. Maraqlıdır ki, aktiv ishali olan qeyri-CDI və CDI xəstələri heyrətamiz dərəcədə oxşar icmalara malik idilər, bu da diareya və ya iltihabın özünün müəyyən bir mikrobiota icması ilə əlaqəli ola biləcəyini göstərirdi. Bundan əlavə, əksər CDI nümunələri antibiotik istifadəsi zamanı toplanmışdır ki, bu da müşahidə edilən icma strukturunu sadələşdirə bilər. Fərqli tədqiqatların nəticələri uyğun olsa da, tədqiqatlar arasında bağırsaq mikrobiotasında fərdlərarası fərqlər göz qabağındadır. Həm host faktorları, həm də bağırsaq mikrobiotasına və xəstəliyin özünə ətraf mühitin təsiri xəstəliklərin qorunması üçün cavabdeh olan xüsusi mikrob markerlərinin müəyyən edilməsini çətinləşdirir.

Müşahidə olunan qoruyucu mikrob taksonlarının xülasəsi (mənfi korrelyasiya). C. difficile kolonizasiya) və həssas mikrob taksonları (müsbət korrelyasiya). C. difficile kolonizasiya) mikrobiota icmasında və CDI-də dəyişiklikləri araşdıran insan tədqiqatlarında

Oxşar ümumi müşahidələr ətraf mühit və genetik variasiyaların daha çox idarə oluna biləcəyi siçan modellərində də aparılmışdır. İnsanlarda olduğu kimi, antibiotik tətbiqi siçanlarda bağırsaq mikrobiotasının müxtəlifliyini azaldır və onları CDI daxil olmaqla, çoxsaylı bağırsaq xəstəliklərinə daha həssas edir. Lawley və başqaları. Siçan bağırsağında azalmış mikrob müxtəlifliyinin hakim olduğu müşahidə edildi Enterokoklar və Proteobakteriyalar, klindamisinlə müalicədən sonra xəstəlik və yoluxucu sporların tökülməsi (66). Siçanlarda CDI-nin başqa bir klindamisin əsaslı modeli Enterobacteriaceae üzvlərində oxşar azalmaların olduğunu, həmçinin CDI olan və olmayan icmaların bərpasındakı fərqləri bildirdi (67). Reeves və başqaları. sefoperazon, klindamisin və ya multi-antibiotik kokteyl ilə müalicədən sonra infeksiyadan əvvəl həssas siçanlarda Lactobacillaceae və Enterobacteriaceae ailələrinin üstünlük təşkil etdiyini aşkar etdi (68). Əksinə, Lachnospiraceae üzvləri CDI-yə davamlı olan heyvanlarda üstünlük təşkil edirdi. Bu müşahidələrə əsaslanan təqib tədqiqatı, Lachnospiraceae tərəfindən kolonizasiya olunmuş siçanların təcrid olunduğunu, lakin onların kolonizasiya etdiyi siçanların təcrid olunduğunu müşahidə etdi. E. coli izolatlar, azaldı C. difficile kolonizasiya və daha az ağır xəstəlik (69). İnsanlar və siçanlar arasında bağırsaq mikrobiotasında daha aşağı taksonomik səviyyələrdəki fərqlərə baxmayaraq, siçan modelləri CDI inkişafında qoruyucu komponentləri müəyyən etmək üçün daha sınaqdan keçirilə bilən bir üsul təqdim etmişdir.

Müstəmləkəçiliyə müqavimət göstərən xüsusi icma üzvlərinin müəyyən edilməsinə mane olan çətinliklərdən biri insan populyasiyasında müşahidə olunan mikrobiotanın fərdi fərdlərarası dəyişkənliyidir. Bundan əlavə, eyni tipli mikrobun müəyyən edilməsi mikrobun eyni genetik funksiyaya malik olacağına zəmanət vermir, nə də müxtəlif mikrobların identifikasiyası icma daxilində oxşar funksiyaların mümkünlüyünü istisna etmir. Bunun əvəzinə, son tədqiqatlar metabolik və ya funksional mühitin icma quruluşu ilə müqayisədə həssas vəziyyətlərin daha çox göstəricisi ola biləcəyini təklif etdi. Theriot et al tərəfindən son araşdırma. siçanları həssas edən antibiotiklərin səbəb olduğu dəyişiklikləri təklif edir C. difficile mikrob icmasının tərkibindəki dəyişikliklərdən daha çox metabolik dəyişikliklər baxımından daha yaxşı əks olunur (25). Antibiotiklə müalicə olunan siçanlar nəhayət kolonizasiya müqavimətini bərpa etsə də, onların icma tərkibi onların preantibiotik icması ilə müqayisədə dəyişdirildi və bu, CDI-yə qarşı müqavimətin qorunmasında icma dəyişikliklərindən daha çox funksional dəyişikliklərin vacib olduğunu göstərir. Fərqli icmaların oxşar funksiyaları necə təmin edə biləcəyini araşdıran əlavə tədqiqatlar infeksiya zamanı mikrobiomun struktur-funksiya əlaqəsini aydınlaşdırmaq üçün lazım olacaq.

CDI müalicəsində əsas narahatlıq xəstəliyin böyüməsini maneə törətdiyi bilinən antibiotiklərdən ibarət standart terapiyaya görünən uğurlu cavabdan sonra xəstəliyin təkrarlanmasıdır. C. difficile, metronidazol və/və ya vankomisin. Hər insidentdən sonra CDI xəstələrinin 20%-30%-də residivin baş verdiyi təxmin edilir, təkrarlanma şansı artır (70). Bəzi xəstələrdə təkrarlanmanın başqalarında deyil, niyə baş verdiyi bilinməsə də, təkrarlayan CDI üçün risk faktorlarına ilkin epizoddan sonra qeyri-CDI antibiotiklərinin istifadəsi, həmçinin artan yaş və xəstəliyin şiddəti daxildir (71). Antibiotik müalicəsinin bağırsaq mikrobiotasının tam bərpa etmək və bəzi şəxslərdə kolonizasiya müqavimətini bərpa etmək qabiliyyətinə mane olduğu fərz edilir. Alternativ olaraq, residiv ev sahibinin qarşı qoruyucu immun cavabı qura bilməməsini əks etdirə bilər C. difficile.

Bir neçə tədqiqat mikrobiomda potensial təkrarlanmaya səbəb olan struktur imzaları araşdırdı. İnsan CDI tədqiqatlarının əksəriyyəti öz tədqiqatlarına uzunlamasına aspekti daxil etməmişdir və ya təkrarlanan CDI olan xəstələri fərqləndirməmişdir. Chang və başqaları. Təkrarlayan xəstələrdə mikrobiota icmasının tək bir CDI halı olanlara nisbətən daha az müxtəlif olduğunu müşahidə etdi, bu, infeksiya zamanı mövcud olan mikrobiota icması əsasında təkrarlanmanın proqnozlaşdırıla biləcəyini təklif etdi (72). While some studies comparing non-CDI and CDI samples have included secondary recurrent samples in their analysis, none were able to identify particular aspects unique to patients with recurrent CDI ( 63 ).

Interestingly, much of our knowledge about the microbiota during recurrent CDI comes from an alternative treatment method, fecal microbiota transplantation (FMT). Use of FMT, or fecal bacteriotherapy, has become a popular, highly effective treatment method for recurrent CDI. The success rate of FMT is up to 92% in multiply recurrent CDI patients, depending on the protocol used ( 73 ). It is presumed that FMT is capable of restoring the microbiota and colonization resistance. However, as with the identification of which specific microbes may indicate susceptibility to CDI, the microbes responsible for restoring colonization resistance have not been specifically identified. Earlier studies using either culture-based or PCR-based methods have reported the recovery of Bakteroidlər species and detection of more Firmicutes in culture, only after the FMT procedure, along with successful clinical recovery ( 74 , 75 ). Recent studies using 16S rRNA surveys have observed that after FMT, diversity of the gut microbiota increases and resembles the donor’s ( 76 – 78 ). Recovery of both Firmicutes and Bakteroidlər müşahidə edilmişdir. Additionally, the level of Proteobacteria, generally found at high levels within patients with active CDI, decreases after FMT. Interestingly, the dominant donor microbes classified at either at the genus level or the operational taxonomic unit level are observed to be prevalent within the recipient for only days following FMT ( 77 , 79 ). The microbes that are found to be dominant within recipients in the long term appear to be recipient-specific, even if the community is more similar to the donor’s than before FMT. These observations suggest that direct colonization by the donor’s microbes is not necessarily what accounts for recovery of the microbiota community following FMT.

As with the identification of communities that render an individual more susceptible to C. difficile during initial infection, the functional state of the environment may be more telling than the structure. Indeed, human microbiome studies of CDI have observed a decrease in butyrate-producing microbial taxa and have postulated that the abundance of microbial by-products, such as short-chain fatty acids, may be indicative of susceptibility to CDI ( 64 , 80 , 81 ). A recent study by Weingarden et al. observed high concentrations of primary bile acids in patients with recurrent CDI ( 27 ). Following FMT, the concentration of secondary bile acids, undetected in pre-FMT samples, was increased and was found at a relative abundance close to that of healthy donors. These results are in agreement with the in vitro and in vivo mouse studies that have previously observed that secondary bile acids, such as lithocholic or deoxycholic acid, inhibit C. difficile growth ( 20 , 25 ). Although the bacterial community is responsible for producing the metabolic environment, it is possible that several types of bacterial communities with similar functions may be capable of the same metabolic outcome, and that structure alone may not be enough to determine recurrence risk ( 82 ).

In addition to standard therapy or FMT, other treatment methods for CDI have been explored. Ideally, therapy would be effective against C. difficile but fail to globally affect the indigenous gut microbiota. Antibiotics other than vancomycin or metronidazole, such as fidaxomicin, tigecycline, and rifampicin, have been used to treat severe or recurrent CDI ( 83 , 84 ). Fidaxomicin was also shown to exert little effect on Bakteroidlər counts, which may be advantageous in preserving colonization resistance ( 85 ). Tigecycline has been observed to inhibit toxin production and growth in mice and has been used to treat severe disease in humans ( 86 , 87 ). However, even antibiotics that have intrinsic capability against C. difficile are able to change the microbiota, potentially resulting in a loss of colonization resistance ( 88 ). The future of CDI treatment will likely include nonantibiotic therapeutic approaches against CDI, which are advantageous since they may be less likely to perturb the microbiota in a detrimental manner. One option is to treat the primary cause of disease development in CDI, toxin activity by toxins A and B. Serum IgG antibodies against toxins A and B have been correlated with protection in human studies ( 89 , 90 ). Both passive and active immunization strategies against toxins have been explored as potential methods to treat C. difficile ( 91 ). Drugs that bind toxin in vitro, such as tolevamer, have also been used in human trials, but with limited success ( 92 ). Although antitoxin therapies may prevent the effects of toxin and disease development, they do not prevent C. difficile colonization or potential spore transmission.

Like FMT, therapies involving live microorganisms have great promise in CDI treatment and prevention. Synthetic mixes of bacteria have been suggested as potential biotherapeutic approaches to treating CDI as an alternative to fecal transplantation directly from a donor. Although donors are generally screened for known pathogens before FMT, there is still a risk of transmission of unknown pathogens or unknown risks associated with the microbiota. A synthetic mix provides control over many safety issues compared with direct fecal matter, such as reducing the potential risk of pathogen transmission and providing more reproducible control over the types of bacteria contained in the mixture. Lawley et al. were able to identify a population of 6 different bacteria that were efficient at clearing CDI in mice ( 93 ). In humans, Petrof et al. reported successful treatment of recurrent CDI in 2 patients with a community consisting of 33 isolates from a healthy donor ( 94 ). Furthermore, if the functional aspects rather than the community itself can lead to colonization resistance, formulation of an effective biotherapeutic option may include organisms that are capable of providing a metabolic environment that promotes the growth of existing healthy microbes, such as Bakteroidlər or Firmicutes, rather than fully replacing the community favorable to C. difficile. These data have generated great interest in creating commercial biotherapeutics to replace FMT, potentially leading to the development of prebiotics or prescribed diets instead of bacterial communities to enhance an environment resistant to C. difficile outgrowth and/or colonization.

The observation that asymptomatically colonized patients have a reduced risk of developing CDI has prompted research into using nontoxigenic strains as preventative therapy against C. difficile ( 95 ). Recently, Nagaro et al. observed that hamsters infected with nontoxigenic strains were protected from infection with the hyperendemic BI/NAP1/027 strain, which is usually 100% fatal in hamsters ( 96 ). Nontoxigenic strains have also been used safely in studies of volunteer patients in prevention of recurrent C. difficile ( 97 ). Both the generation of a protective immune response by the host and competitive niche theories have been hypothesized to explain these results. However, the potential for gene transfer of virulence factors and antibiotic resistance among nontoxigenic and toxigenic strains is a concern.

Although a basic picture of CDI pathogenesis is known, a better understanding of the microbiota’s role in disease prevention is necessary. The role of the gut microbiota is integral throughout the life cycle of C. difficile from spore transmission, germination, and growth, into disease development. Although our understanding about the complexity of disease development and transmission has improved in recent decades, we still lack knowledge on which components are crucial points of interruption. The development of future therapeutics to treat disease and minimize transmission depends on expanding our current knowledge.

The NIH grant U19AI090871 (to V.B. Young) and the Michigan Gastrointestinal Peptide Research Center (P30DK034933) provided funding for this research. We thank Mark Mazaitis for his consultation on the figure concepts.

Maraqların toqquşması: Müəlliflər heç bir maraq toqquşmasının olmadığını bəyan ediblər.

Reference information: J Clin Invest. 2014124(10):4182–4189. doi:10.1172/JCI72336.


Mücərrəd

Clostridium difficile is now considered to be one of the most important causes of health care-associated infections. C. difficile infections are also emerging in the community and in animals used for food, and are no longer viewed simply as unpleasant complications that follow antibiotic therapy. Since 2001, the prevalence and severity of C. difficile infection has increased significantly, which has led to increased research interest and the discovery of new virulence factors, and has expanded and focused the development of new treatment and prevention regimens. This Review summarizes the recent epidemiological changes in C. difficile infection, our current knowledge of C. difficile virulence factors and the clinical outcomes of C. difficile infeksiya.


The increased incidence and severity of Clostridium difficile infection (CDI) in older adults (age, ⩾65 years) corresponds with the emergence of the BI/NAP1 strain, making elucidation of the host immune response extremely important. We therefore infected germ-free C57BL/6 mice aged 7–14 months with a BI/NAP1 strain and monitored the mice for response. Infected mice were moribund 48–72 h after infection and developed gross and histological cecitis and colitis and elevated concentrations of keratinocyte chemoattractant, interleukin 1β, monocyte chemotactic protein 1, and granulocyte colony-stimulating factor and decreased levels of interferon γ, interleukin 12 p40, interleukin 12 p70, and interleukin 10 compared with controls. We conclude that aged, germ-free C57BL/6 mice are susceptible to fulminant CDI from a BI/NAP1 strain and represent a novel model to further elucidate the host immune response to acute CDI.

The incidence, severity, and mortality of Clostridium difficile infection (CDI) have increased, especially in individuals ⩾65 years of age, possibly in association with the emergence of the epidemic restriction endonuclease analysis and pulse field gel electrophoresis BI/NAP1 strain [ 1]. This strain has been present since the 1980s but was not previously responsible for outbreaks 2]. It hyperproduces toxins A and B, secretes a binary toxin, hypersporulates, and has developed high-level fluoroquinolone resistance, which suggests that these traits have led to increased virulence and spread [ 2].

A murine model of infection is extremely important to help elucidate the host immune response to CDI and to better understand the pathogenesis induced by BI/NAP1 as well as additional C. difficile suşlar. The traditional animal model of CDI, the Syrian hamster, is limited by an inability to study the host cytokine response due to a lack of host-specific reagents. Previous germ-free CDI experiments with murine strains other than C57BL/6, particularly in the 1980s and early 1990s, resulted in minimal intestinal pathogenesis to severe cecal and colon ulceration with 100% mortality [ 3, 4]. The majority of these studies, however, utilized a highly toxigenic laboratory strain, VPI 10463, which has high levels of toxin A and B production, has low sporulation rates, and has never been found to cause human colitis. No gnotobiotic murine studies have been performed with the BI/NAP1 strain, and it has not yet been determined whether germ-free C57BL/6 mice are susceptible to CDI. Additionally, the murine mucosal cytokine response to CDI has not been documented.

Therefore, we undertook this study to determine whether germ-free C57BL/6 mice—a commonly investigated strain that can be bred for transgenic and knockout mouse studies—inoculated with a clinically relevant BI/NAP1 strain could be a beneficial model to study the pathogenesis of and host mucosal cytokine responses to acute CDI.

Metodlar. UVA13, a human-infecting C. difficile isolate that was previously cultured from a fecal specimen from a patient with CDI at the University of Virginia Hospital and typed as BI/NAP1 by the Hines Reference Laboratory at the Hines Veterans Affairs Hospital (Hines, IL) with the use of restriction endonuclease analysis and a protocol that has been described elsewhere [ 5], was inoculated into chopped meat broth and incubated anaerobically at 38°C for 24 h. Sixteen germ-free C57BL/6 mice (age, 7–14 months) from the National Gnotobiotic Rodent Resource Center at the University of North Carolina were orally gavaged with 330 μL of incubated broth containing a total of 1 X 10 8 organisms. Similarly, VPI 11186, a nontoxigenic strain of C. difficile, was incubated in broth for 24 h, and 2 germ-free mice were orally gavaged with 1 X 10 8 organisms. Six germ-free mice received a similar dosage of uninoculated broth and served as uninfected controls. Sterility was confirmed in germ-free mice by aerobic and anaerobic culture and Gram staining of stool samples, as outlined elsewhere [ 6].

Mice were monitored every 8 h after inoculation for clinical signs and symptoms of disease, including diarrhea and impaired physical condition and behavior. Weights were obtained as a measure of disease at the time of euthanasia. Mice that were determined to be moribund according to Animal Care and Use Committee policy and approved protocol were weighed and euthanized. (See Appendix 1, which appears only in the online version of the Jurnal .)

Cecal and colon segments were collected from euthanized mice and prepared for histological analysis by use of hematoxylin-eosin stain and antibodies directed against myeloperoxidase. Histological specimens were scored by 2 blinded investigators (S.W.P. and R.F.) on a scale of 0–3 (minimal score, 0 maximal score, 3) on the basis of each of the following criteria: inflammatory cell infiltration, mucosal hypertrophy, vascular congestion, epithelial disruption, and submucosal edema. (See Appendix 2, which appears only in the online version of the Jurnal .)

Cecal and colon segments were homogenized and assayed for the cytokines granulocyte colony-stimulating factor (GCSF), interleukin 1β (IL-1β), keratinocyte chemoattractant (KC), tumor necrosis factor α (TNF-α), interferon γ (IFN-γ), monocyte chemotactic protein 1 (MCP-1), interleukin 12 p40 (IL-12p40), interleukin 12 p70 (IL-12p70), interleukin 6 (IL6), interleukin 17 (IL-17), interleukin 13 (IL-13), and interleukin 10 (IL-10) by use of bead-based Luminex immunoanalysis (Bio-Rad).

Mean differences in cecal and colon histopathological scores and cytokine levels were analyzed with SPSS software (version 17 SPSS) and evaluated using an independent Student t test. Results for which P⩽ .05 were determined to be significant.

Nəticələr. All mice given UVA13 died or were moribund (necessitating euthanasia) within 72 h, whereas mice given VPI 11186 or broth were asymptomatic. Germ-free mice administered UVA13 developed diarrhea and/or wet tail, accompanied by weight loss. Eleven (69%) of 16 UVA13-infected mice were euthanized and processed for histological and cytokine analysis (5 UVA13-infected mice died and could not be processed). Broth control mice (N= 6) and mice infected with the nontoxigenic strain (N= 2) were euthanized after 72 h, processed, and assessed for comparison of histological scores and cytokine levels.

In a gross comparison, UVA13-infected mice had shorter ceca than those of controls, with evidence of purulent, hemorrhagic, or loose cecal contents with less pronounced alterations in colon segments. Histopathological scores were significantly higher in UVA13-infected mice than in control mice, with evidence of both cecal and colon ulceration, loss of mucosal architecture, epithelial exfoliation, inflammatory cell in filtration, edema, and hemorrhage in the lamina propria ( Figure 1). Although neutrophilic infiltration was demonstrated with myeloperoxidase staining, it was relatively minor, and there was evidence of myeloperoxidase both within neutrophils and extravasated within the lumen ( Figure 1).

Histopathological analysis of cecal and colon segments 72 h after oral inoculation with 1 X 10 8 colony-forming units of UVA13 (BI/NAP1 [BI] strain of Clostridium difficile), VPI 11186 (nontoxigenic C. difficile strain), or broth. A, Hematoxylin-eosin stain of a cecal segment from a germ-free mouse infected with the nontoxigenic strain. B, Hematoxylin-eosin stain of a cecal segment from a germ-free mouse infected with the BI strain. C, Myeloperoxidase stain of a cecal segment from a germ-free mouse infected with the BI strain (brown indicates myeloperoxidase activity). D, Histopathological differences in the cecum and colon between BI-infected mice (N = 11), mice infected with the nontoxigenic strain (N = 2), and broth controls (N = 6) as determined by inflammatory cell infiltration, mucosal hypertrophy, vascular congestion, epithelial disruption, and submucosal edema, with a maximum score of 15. *P ⩽ .001 for BI-infected mice compared with broth controls. L, lumen.

Histopathological analysis of cecal and colon segments 72 h after oral inoculation with 1 X 10 8 colony-forming units of UVA13 (BI/NAP1 [BI] strain of Clostridium difficile), VPI 11186 (nontoxigenic C. difficile strain), or broth. A, Hematoxylin-eosin stain of a cecal segment from a germ-free mouse infected with the nontoxigenic strain. B, Hematoxylin-eosin stain of a cecal segment from a germ-free mouse infected with the BI strain. C, Myeloperoxidase stain of a cecal segment from a germ-free mouse infected with the BI strain (brown indicates myeloperoxidase activity). D, Histopathological differences in the cecum and colon between BI-infected mice (N = 11), mice infected with the nontoxigenic strain (N = 2), and broth controls (N = 6) as determined by inflammatory cell infiltration, mucosal hypertrophy, vascular congestion, epithelial disruption, and submucosal edema, with a maximum score of 15. *P ⩽ .001 for BI-infected mice compared with broth controls. L, lumen.

We next examined cecal and colon segments to determine mucosal cytokine concentrations produced after infection. UVA13 infection led to elevated cecal and colonic concentrations of KC, MCP-1, IL-1β, and G-CSF compared with those in controls concentrations were greater in the cecum than in the colon ( Figure 2). Additionally, BI/NAP1 infection led to lower levels of cecal and colonic IL-12p40, IL-12p70, IFN-γ, and IL-10 ( Figure 2). There were no differences in the concentrations of the pro-inflammatory cytokines TNF-α, IL-6, IL-13, and IL-17.

Cytokine concentrations in the cecum and colon 72 h after oral inoculation with 1 X 10 8 colony-forming units of UVA13 (BI/NAP1 [BI] strain of Clostridium difficile), VPI 11186 (nontoxigenic strain), or broth. Cecal (A) and colon (B) segments were homogenized in a proteinase inhibitor cocktail and assayed for the cytokines granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF), monocyte chemotactic protein 1 (MCP-1), keratinocyte chemoattractant (KC), interleukin 1β (IL-1β), interleukin 12 p40 (IL-12p40), interleukin 12 p70 (IL-12p70), interferon γ (IFN-γ), interleukin 10 (IL-10), tumor necrosis factor α (TNF-α), interleukin 6 (IL-6), interleukin 17 (IL-17), and interleukin 13 (IL-13) by use of Luminex immunoanalysis (Bio-Rad). There were no significant differences in IL-6, IL-17, or IL-13 concentrations between the groups (data not shown). * P⩾ .05 for BI-infected mice (N = 11) compared with broth controls (N = 6) ** P ⩽ .001 for BI-infected mice (N = 11) compared with broth controls (N = 6).

Cytokine concentrations in the cecum and colon 72 h after oral inoculation with 1 X 10 8 colony-forming units of UVA13 (BI/NAP1 [BI] strain of Clostridium difficile), VPI 11186 (nontoxigenic strain), or broth. Cecal (A) and colon (B) segments were homogenized in a proteinase inhibitor cocktail and assayed for the cytokines granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF), monocyte chemotactic protein 1 (MCP-1), keratinocyte chemoattractant (KC), interleukin 1β (IL-1β), interleukin 12 p40 (IL-12p40), interleukin 12 p70 (IL-12p70), interferon γ (IFN-γ), interleukin 10 (IL-10), tumor necrosis factor α (TNF-α), interleukin 6 (IL-6), interleukin 17 (IL-17), and interleukin 13 (IL-13) by use of Luminex immunoanalysis (Bio-Rad). There were no significant differences in IL-6, IL-17, or IL-13 concentrations between the groups (data not shown). * P⩾ .05 for BI-infected mice (N = 11) compared with broth controls (N = 6) ** P ⩽ .001 for BI-infected mice (N = 11) compared with broth controls (N = 6).

Müzakirə. The results of this study indicate that acute infection with a clinically relevant BI/NAP1 C. difficile strain leads to weight loss, symptomatic disease, cecal and colonic ulceration, a relatively minor neutrophil infiltration, a measurable cytokine response, and eventual death in monoassociated C57BL/6 mice. The clinical and histopathological findings are in agreement with those of Vernet and colleagues [ 4], who previously observed that germ-free C3H/He mice infected with C. difficile that secreted elevated levels of toxin A in vitro developed cecal and colon ulceration and 100% mortality. The findings of other studies demonstrate that the BI/NAP1 strain hyperproduces toxins A and B in vitro, and those of additional studies, as well as of work in our laboratory, indicate that VPI 10463, which was used in the majority of previous studies involving CDI in germ-free mice, produces even greater levels of toxin A in vitro compared with UVA13 [ 2].

Previous studies of the host cytokine response to toxins A and B have been limited to data from cell culture and small intestinal loops directly exposed to purified toxins A or B, and those studies have shown a predominant inflammatory response to toxin exposure. Binding of the toxins to their respective receptor leads to induction of mitogen-activated protein kinase, translocation of nuclear factor κB into the nucleus, inhibition of the Rho family of proteins, and activation of submucosal neurons, all of which have the effect of activation of pro-inflammatory cytokines, recruitment of neutrophils, epithelial cell apoptosis, and disruption of tight junctions. Not only does toxin exposure lead to the secretion of some pro-inflammatory cytokines, it may also lead to decreased levels of protective cytokines such as transforming growth factor β (TGF-β) [ 7]. We demonstrated increased production of many, but not all, proinflammatory cytokines produced by innate immune cells and epithelial cells, as well as decreased mucosal production of IL-10, another protective cytokine. We did not measure TGF-β concentrations.

The elevations of IL-1β, KC (human interleukin 8 [IL-8] equivalent), and MCP-1 in our study of BI/NAP1 CDI are in agreement with the findings of cell culture and murine intestinal loop studies that show elevations in the same cytokines in response to toxin exposure. Our results are also in agreement with cytokine data in studies of CDI in humans, which show elevated fecal IL-8 levels in patients with clinically severe CDI [ 8]. Similarly, decreased levels of IL-10, which are normally thought to play a role in maintaining the host barrier defense and suppressing inflammation, in our BI/NAP1-infected mice are in agreement with our preliminary data from rabbit intestinal loops showing decreased IL-10 levels after toxin A exposure (C.A.W., oral communication, April 2010). These similarities of cytotoxic profiles further validate the clinical relevance of our model.

Interestingly, there was no difference in the pro-inflammatory cytokine TNF-α, which has previously been shown to be increased in toxin A enteritis [ 9]. In addition, the significantly lower levels of IFN-γ in our severely infected mice are in contrast to those found in studies of small intestinal loops exposed to purified toxin A by Ishida and colleagues [ 9], who hypothesized that IFN-γ is the crucial mediator of toxin-induced enteritis after noting attenuated disease in IFN-γ knockout mice. The interrelationship among cytokines likely explains the low levels of TNF-α, as IFN-γ is partially responsible for TNF-α expression in murine intestinal loops exposed to toxin A [ 9]. Additionally, IL-12, which was significantly lower in our BI/ NAP1-infected mice, has been shown to induce IFN-γ expression in macrophages, T cells, and intestinal loops and therefore may be partially responsible for the low levels of IFN-γ found [ 9–11].

The differences in cytokine expression between our model of CDI and studies involving pure toxin exposure of cell culture and intestinal loops may in part be due to a lack of direct host-pathogen interaction in the latter models. Toxin A-negative, toxin B-positive C. difficile strains lead to severe human CDI despite the limited pathogenesis observed when purified toxin B is inoculated into murine, hamster, and rabbit small intestinal loops [ 5]. On the other hand, purified toxin A within murine, hamster, and rabbit small intestinal loops leads to severe disease. Further lending credence to the importance of the pathogen-host interaction is a recent study indicating that toxin B is responsible for pathogenesis as opposed to toxin A. In this study, Lyras and colleagues [ 12] found that hamsters exposed to a toxin A-positive, toxin B-negative C. difficile showed no evidence of disease, whereas disease was observed in hamsters exposed to a toxin A-negative, toxin B-positive variant. Əlavə olaraq, C. difficile surface layer proteins lead to pro-inflammatory IL-1β and IL-6 secretion, which highlights the importance of host-pathogen recognition and signaling and the interaction of the toxin and the C. difficile -derived components [ 13].

While we were performing our germ-free studies, Chen and colleagues [ 14] discovered a murine model of CDI using conventional C57BL/6 mice, which leads to ulcerative cecitis, colitis, and a moribund state after exposure to 6 antibiotics and VPI 10463, whereas a BI/NAP1 strain given in a similar manner leads to symptomatic disease and cecal and colon pathogenesis, but no mortality. Histological analysis of the cecum and colon of BI/NAP1-infected mice in the study by Chen and colleagues [ 14] demonstrated subcutaneous edema and neutrophilic infiltration but little epithelial disruption, whereas mice given VPI 10463 showed destruction of the host architecture in addition to edema and neutrophil margination, indicating that epithelial disruption is necessary to induce mortality, which is similar to the results found for gnotobiotic mice [ 4, 1 4]. Why the BI/ NAP1 strain was able to induce epithelial destruction and death in our monoassociated mice, as opposed to in the conventional mice in the study by Chen and colleagues [ 14], is unknown, but possibilities include the greater number of organisms used to colonize our mice (1 X 10 8 vs 1 X 10 5 colony-forming units), age-related differences in the host immune response, less developed mucosal responses in germ-free mice, or an influence by the retained host microbiota after antibiotics [ 15]. While microbiota analysis was not performed on fecal pellets before or after exposure to antibiotics, one can hypothesize that exposure to 6 different antibiotics led to decreased normal bacterial concentrations and altered composition, although antibiotics do not induce a sterile state.

We have thus shown that BI/NAP1 CDI in an aged germ-free C57BL/6 mouse leads to symptomatic disease, a moribund state, and profound histopathology in the cecum and colon. Additionally, as a result of CDI, certain cecal and colonic cytokines are produced, which had not previously been documented. Differences in cytokine production between in vivo infection and small intestinal loop studies or in vitro toxin studies highlight the importance of the host-pathogen relationship in CDI. Use of this model in concurrence with other newly established conventional C57BL/6 mouse models will lead to a greater understanding of the host-pathogen interaction and the role of the host microbiota in CDI.


Nəticələr

This review shows that dysbiosis is a complicated disorder in the intestinal microbiota, i.e., strongly believed to play a role in the pathogenesis of IBD and other disorders like CRC and allergic disorders however, future work must be done to confirm this hypothesis. Future researchers must also be aware of the various factors, such as genetics, diet, and environmental factors, which impact the formation of gut dysbiosis. Based on this knowledge, along with the continuing work of identifying the gut microbiota present in humans, future researchers should be able to come closer in successfully intervening against dysbiosis and its associated diseases.


Nəticələr

Caco-2 cell infection with C. difficile

Initial experiments were performed to investigate the viability of Caco-2 cells at 30, 60, and 120 min p.i. MTT assays showed that cell viability was drastically reduced in a time-dependent fashion following infection ( Fig. 1A ). Morphological changes of cells were also examined. Cell disruption and aggregation was observed at 30 min p.i. and became increasingly evident at 60 and 120 min p.i. ( Fig. 1B ).

Infection of Caco-2 cells with C. difficile. (A) Quantification of Caco-2 cell viability at different times post-infection. All assays were conducted in triplicate and repeated independently three times. Cell viability is as expressed as the percentage of survival of the control wells. Results are expressed as means ± 1 standard deviation for the replicate experiments, and the Student t test was used for statistical analysis of the data. Significant difference from the control (p < 0.05) is indicated by an asterisk. Caco-2 cells under anaerobic conditions at different time points without the infection were also evaluated but they were not significantly different from the control cells. (B) Photomicrographs of infected Caco-2 cells with C. difficile at 30, 60 and 120 min post-infection.

Transcriptome of Caco-2 and C. difficile during infection

The global gene expression profiles of Caco-2 cells and C. difficile at 30, 60, and 120 min p.i. were compared with those of uninfected cells. A total of 271 genes in Caco-2 cells and 207 genes in C. difficile were significantly DE in at least one time point during the infection. The numbers of up- and down-regulated genes in Caco-2 cells and C. difficile at each time point are shown in Fig. 2A . We also performed hierarchical clustering of DE genes at each time point ( Fig. 2B and 2C ). The clustered data demonstrate a clear pattern of transcriptional regulation during the infection.

Transcriptional dialogue between Caco-2 cells and C. difficile infeksiya zamanı. (A) The number of up- or down-regulated genes after 30, 60, and 120 min p.i., as compared to the expression levels at the time of infection. (B, C) Hierarchical clustering analysis of differentially expressed genes in Caco-2 cells and C. difficile infeksiya zamanı. Genes identified to be significantly differentially expressed at 30, 60 or 120 min in Caco-2 or C. difficile cells p.i. relative to in vitro growth. Genes significantly different with p-value < 0.05 after the infection were pooled and used to create heatmaps for (B) Caco-2 cells, and (C) C. difficile. Genes are ordered in rows, conditions as columns. Red color indicates genes induced post-infection vs. prior to infection (fold change) green color denotes repression.

Functional classes of DE genes and their network interaction

To further characterize the DE genes in Caco-2 cells and C. difficile according to their functional groups, an enrichment analysis based on the biological process categories of the GO database was performed ( Fig. 3 ). For Caco-2 cells, �.9% of the DE transcripts were annotated as being involved in metabolic processes including metabolism of nucleic acids (17.3%), proteins (16.7%), lipids (3%). A significant number of transcripts were assigned known functions in cell organization and biosynthesis (13.9%), transport (11.4%), cell communication (10.5%), signal transduction (9.9%), and transcription (9.3%). Genes associated with cell differentiation (5.7%), cell cycle (4.2%), response to stress (3.2%), cell death (3.0%), and cytoskeleton organization and biogenesis (2.3%) were also differentially expressed during the infection. Similarly, DE genes with metabolic functions in C. difficile were found to be most prevalent (68.0%). Genes involved in transport (18.9%), transcription (17.2%), biosynthesis (16.0%), cell communication (10.2%), signal transduction (10.2%), cell organization and biogenesis (4.1%), and protein modification (2.9%) were also abundant.

Functional annotation of genes in Caco-2 cells and C. difficile, which are differentially expressed between infected and uninfected conditions. All differentially expressed genes were annotated using generic GO-slim for biological process.

To understand the biological interaction between the DE genes, we constructed functional networks using String v.8.1. Network analysis of the DE genes in Caco-2 cells facilitated the identification of genes involved in signal transduction including Rho and Wnt pathways, cytoskeleton, cell cycle, immune response, and cell death. üçün C. difficile, the results revealed a complex network of ribosomal proteins, as well as genes associated with cell envelope biosynthesis, purine biosynthesis, regulatory proteins, two component systems, and phosphotransferase systems.

Validation of microarray data using qRT-PCR

To confirm the microarray results and the involvement of key biological pathways, two sets of 11 DE genes as well as one house-keeping gene each from Caco-2 cells and C. difficile were selected for qRT-PCR (See Supplementary Table S1). Although the differences in gene expression appeared to be underestimated in the microarray results, overall the expression ratios obtained by microarray and qRT-PCR analyses were consistent, with a correlation coefficient (R 2 ) of 0.869 ( Fig. 4 ).

Validation of microarray data by qRT-PCR. Gene expression changes in infected versus uninfected cells measured by microarray analysis or qRT-PCR are compared. Data are plotted as log2 ratios of microarray data (x-axis) compared to those of qRT-PCR (y-axis).


MÜZAKİRƏ

We previously demonstrated that coprisin analogue has antibacterial activity against various pathogenic bacterial species (13). Here, we assessed whether this peptide had antibiotic activity against C. difficile, the primary etiologic agent of antibiotic-associated pseudomembranous colitis and severe diarrhea in humans and animals (4, 16�, 22). Our results revealed that coprisin analogue treatment significantly inhibited the growth rate of C. difficile ( Fig. 1 ) but did not alter the growth rates of LactobacillusBifidobakteriya ( Fig. 2 ). Given that normal microbiota (46), along with probiotics, have inhibitory activities against pathogenic bacteria (3) and that effective antibiotics should have specific antimicrobial activity against pathogenic but not nonpathogenic microbes, coprisin analogue may be a good candidate for use as a potential therapeutic reagent for C. difficile-associated acute colitis.

Although antibiotic-associated diarrhea has been linked to numerous antibiotics, including the beta-lactam antibiotics (26), clindamycin, which is usually used to treat anaerobic bacterial infections, is considered to be a primary cause of C. difficile-associated diarrhea and pseudomembranous colitis (16, 17). Here, we found that clindamycin treatment markedly inhibited the growth of the tested Lactobacillus növ (L. caseiL. delbrueckii subsp. lactis), as well as BifidobakteriyaC. difficile. This nonselective antibiotic activity against normal microbiota, which can inhibit the growth of pathogenic bacteria, may facilitate C. difficile colonization and subsequent damage. Compared to vancomycin, which has antimicrobial activity against Bifidobakteriya amma yox Lactobacillus species ( Fig. 2 ), coprisin analogue is more selective and does not appear to have antibiotic activity against the tested normal gut microorganisms.

The amino acid sequence of coprisin is very similar to that of the �-amino-acid defensin and defensin-like peptides, which confer antibacterial activity by disrupting the membrane or suppressing cell cycle signaling (48). In the current study, we found that coprisin analogue treatment damaged the plasma membrane of C. difficile but not that of Bifidobakteriya sp. ( Fig. 3C and D). Since both of those bacterial species are Gram positive and since they have biologically similar membranes (3), future work would be necessary to determine the basis for the selective antimicrobial activity of coprisin analogue. For example, a specific receptor for coprisin analogue may exist on the plasma membrane of C. difficile, or negatively charged components of the lipid membrane, such as teichoic acids (30) and peptidoglycan (30), may play a role in the interaction with coprisin analogue. Alternatively, the selectivity of coprisin analogue may arise as a result of the presence of three positively charged amino acids (NH2-RKK-COOH) at the C terminus of the peptide. The defensin family peptides can interact with a wide variety of membrane components, including lipopolysaccharides (41), cardiolipin (11), and sphingolipids (44) beyond those interactions, structural features of the peptides further determine their specificity for binding to the surface of a given microorganism (e.g., via disulfide cross-linking through a cysteine) (7). Since coprisin analogue contains a cysteine in the middle position, potentially allowing it to dimerize, the peptide structure itself may affect its microbial binding capacity or selectivity.

In a mouse model of acute gut inflammation following C. difficile infection, the presence of coprisin analogue markedly ameliorated inflammatory responses and weight loss and improved survival rates. The sharp decreases in body weight on days 2 and 3 following C. difficile infection were only partially reversed by coprisin analogue treatment it was not until day 4 that coprisin analogue-treated mice returned to control-level body weights. However, coprisin analogue did not prevent inflammation resulting from injection of purified toxin A into the ileal lumen (data not shown), suggesting that the apparent anti-inflammatory activity of coprisin analogue is associated with its antimicrobial activity rather than with inhibition of the activity of the toxins.

In summary, we report that coprisin analogue, a disulfide dimer and insect-derived peptide, has selective antibiotic activity against C. difficile amma yox LactobacillusBifidobakteriya, members of the normal bowel flora. Furthermore, coprisin treatment has a strong beneficial effect on C. difficile infection-induced mouse gut inflammation. These novel findings suggest that coprisin could be a useful candidate for therapeutic use against C. difficile-associated diarrhea and pseudomembranous colitis.


Videoya baxın: Clostridium Difficile education - Part 1 (Iyul 2022).


Şərhlər:

  1. Teferi

    Maraqlı retrospektiv üçün təşəkkür edirik!

  2. Zelus

    I am sorry, it not absolutely that is necessary for me.

  3. Harel

    Anam deyirdi ki, Allah insanın iki başını verdi, amma o qədər az qan var ki, bunları yalnız bir-bir düşünə bilərsən. Bir dəfə adi bir İsveç ailəsi var idi: ana, ata, qardaş, bacı və bir it istəyən uşaq. Bakirəlik bir vitse, lakin cinsi savadsızlıq deyil. Etibar edirəm, amma yoxlayıram

  4. Nataniel

    Artıq istifadə edirəm

  5. Ragnar

    Mənə razı deyiləm

  6. Zulura

    Disagree

  7. Amos

    Maliyyə universitetinin tələbəsi olsam da, mövzu tam olaraq beynimə aid deyil. Ancaq qeyd etmək lazımdır ki, adi həyat üçün çox faydalıdır. Başqalarının təcrübəsini görmək daha yaxşıdır

  8. Maolruadhan

    Kim bilir.

  9. Covey

    Yox, əksinə.



Mesaj yazmaq