Dans une étude récente publiée dans le American Journal of Physiology-Physiologie cellulaire et moléculaire pulmonaireun groupe de chercheurs a examiné l’impact de l’excrétion de l’héparane sulfate (HS) sur l’efficacité de la cathélicidine dans la pneumonie à Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM).
Sommaire
Arrière-plan
La pneumonie, particulièrement causée par le SARM, est l’une des principales causes de mortalité infectieuse. Les mécanismes conduisant à la pneumonie staphylococcique ne sont pas entièrement compris. Cette étude explore les interactions entre le SARM, le glycocalyx épithélial pulmonaire et les peptides antimicrobiens (AMP) dans la pneumonie.
L’accent est mis sur le glycocalyx enrichi en HS, une couche sulfatée tapissant les alvéoles connue pour lier les protéines cationiques. Nous examinons l’excrétion de HS dans l’espace aérien à la suite d’une lésion pulmonaire et son impact potentiel sur la fonction pulmonaire et les interactions avec les AMP. Plus précisément, nous étudions comment les oligosaccharides HS excrétés, en particulier lors d’une pneumonie bactérienne, interagissent avec les AMP comme les cathélicidines, ayant un impact sur la réponse immunitaire de l’hôte et la dynamique des agents pathogènes.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre pleinement les mécanismes par lesquels l’excrétion de HS affecte la fonction de l’AMP, offrant ainsi un potentiel pour de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le traitement de la pneumonie.
À propos de l’étude
Dans cette étude, conformément aux directives du Comité institutionnel de protection et d’utilisation des animaux (IACUC) et de Recherche animale : rapport sur les expériences in vivo (ARRIVE) de l’Université du Colorado, des souris mâles C57BL6 ont subi une instillation intratrachéale de SARM, suivie d’un lavage broncho-alvéolaire (BAL) pour l’analyse des fluides. . Les chercheurs ont utilisé la spectrométrie de masse pour mesurer l’HS dans le liquide BAL, sans connaître les groupes de traitement pour obtenir des résultats objectifs.
De plus, l’équipe a collecté de manière innovante le fluide de l’espace aérien des patients atteints de pneumonie à l’aide de filtres d’échangeur de chaleur et d’humidité (HME) au centre médical de l’université de Vanderbilt dans le cadre d’un protocole approuvé par l’Institutional Review Board (IRB). Cela visait à détecter les modifications pulmonaires dues à une insuffisance respiratoire.
L’étude a utilisé la résonance plasmonique de surface (SPR) pour examiner la cinétique de liaison entre l’AMP et le HS, fournissant ainsi des informations sur les interactions en temps réel et sans étiquette. Parallèlement, les courbes de croissance bactérienne ont été étudiées dans diverses conditions pour évaluer l’effet de différents types d’héparine sur les souches de SARM.
Des processus détaillés d’isolement et de séquençage de l’acide ribonucléique (ARN) bactérien ont été menés, impliquant une culture de SARM dans de l’héparine ou une solution saline, suivie d’une extraction et d’un séquençage de l’ARN. Ces étapes ont été cruciales pour explorer les changements transcriptomiques et améliorer la compréhension de la dynamique de la pneumonie bactérienne.
La recherche comprenait également la quantification de la concentration minimale inhibitrice (CMI) pour différents agents pathogènes de la pneumonie contre l’AMP à différentes concentrations de HS. Cela a été essentiel pour évaluer la manière dont l’HS influence l’efficacité de l’AMP contre les infections bactériennes. Une analyse statistique rigoureuse a permis de garantir que les résultats de l’étude étaient fiables et valides.
Résultats de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé un modèle murin de pneumonie à SARM. Les analyses par spectrométrie de masse ont révélé une augmentation significative de l’HS dans le liquide de revêtement de l’espace aérien des souris infectées par le SARM par rapport aux témoins salins. Notamment, cette augmentation était caractérisée par une plus grande abondance de HS sulfatés, en particulier de disaccharides multisulfatés. Des analyses complémentaires avec des échantillons de filtres HME ont indiqué des taux d’HS plus élevés chez les patients atteints de pneumonie à Gram négatif par rapport à ceux atteints de pneumonie à Gram positif, suggérant une relation nuancée entre l’étiologie bactérienne et l’excrétion d’HS.
Malgré l’augmentation observée de l’HS excrétée dans l’environnement pulmonaire, l’étude n’a trouvé aucun impact direct de l’HS sur la croissance du SARM ou sur la transcription des gènes. Des expériences impliquant différentes tailles et profils de sulfatation de HS n’ont montré aucun changement significatif dans la croissance du SARM ou dans la réponse transcriptomique. Cette découverte suggère que l’HS, bien qu’elle constitue un composant important du milieu pulmonaire après une lésion, n’inhibe pas directement la croissance bactérienne ni n’induit de modifications dans l’expression des gènes bactériens.
L’étude a approfondi les interactions entre HS et les médiateurs immunitaires de l’hôte. En utilisant la résonance plasmonique de surface (SPR), les chercheurs ont quantifié la liaison de HS avec le peptide antimicrobien murin lié à la cathélicidine (mCRAMP). La forte liaison observée indique une interaction probable in vivo, qui pourrait potentiellement influencer la réponse de l’hôte à une infection bactérienne.
Plus important encore, l’étude a étudié les implications fonctionnelles de la liaison de HS au mCRAMP. En se concentrant sur les agents pathogènes courants de la pneumonie nosocomiale, notamment le SARM, Klebsiella pneumoniaeet Pseudomonas aeruginosa, la recherche a utilisé un test de diffusion radiale modifié pour évaluer la CMI du mCRAMP contre ces bactéries.
Les résultats ont montré des augmentations significatives de la CMI avec des concentrations d’HS plus élevées, indiquant une diminution de l’effet bactéricide du mCRAMP en présence d’HS. Cette découverte était particulièrement remarquable car elle mettait en évidence l’interaction complexe entre l’HS et les mécanismes de défense de l’hôte, où l’HS, bien qu’elle n’affecte pas directement la croissance du SARM, modifiait de manière significative l’efficacité d’un peptide antimicrobien.
Conclusion
Dans l’ensemble, l’étude a souligné la dynamique complexe au sein de l’environnement pulmonaire suite à une pneumonie bactérienne. L’excrétion aiguë de HS épithéliale, en particulier lorsqu’elle est enrichie en formes sulfatées, présente un défi nuancé pour la réponse immunitaire de l’hôte, influençant potentiellement l’efficacité des mécanismes immunitaires innés contre les agents pathogènes bactériens.
