Sommaire
Selon une étude, la salmonelle utilise la bioélectricité intestinale pour trouver des points d’entrée pour l’infection.
Une étude récente en Microbiologie de la nature a étudié comment Salmonella typhimurium cible l'épithélium intestinal et se localise dans l'épithélium associé aux follicules (EAF) de l'intestin grêle.
Arrière-plan
L'intestin humain contient des millions de micro-organismes bénéfiques qui contribuent à l'absorption des nutriments, au développement du système immunitaire et à la défense contre les bactéries nocives. Cependant, des bactéries entériques comme la salmonelle peuplent la muqueuse intestinale. Les entérobactéries se propagent par l'intermédiaire des aliments et de l'eau contaminés, provoquant des entérites et des infections intenses.
Salmonella utilise une voie de sécrétion de type III pour pénétrer l'épithélium intestinal à travers les cellules micropliées qui tapissent l'EAF. Cependant, le mécanisme spécifique par lequel Salmonella se localise dans l'EAF reste inconnu. Des études animales montrent que les agents pathogènes entériques préfèrent l'EAF pour pénétrer et infecter. La méthode par laquelle une charge modeste d'agents pathogènes se déplace vers l'épithélium associé aux follicules n'est pas claire. La compréhension de l'activité bioélectrique bactérienne est essentielle pour cibler les bactéries pathogènes.
À propos de l'étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont exploré comment les agents pathogènes intestinaux comme S. Typhimurium utiliser la galvanotaxie pour trouver les sites d'invasion intestinale.
Les chercheurs ont étudié le tropisme bactérien et le ciblage épithélial compétitif dans un modèle de caecum ex vivo. Ils ont émis l'hypothèse qu'un champ électrique régional modifie la sélection de la cible de S. Typhimurium et que les cellules non pathogènes Escherichia coli présentent des modèles de mouvement distincts en réponse au champ.
Pour étudier cela, les chercheurs ont modifié Escherichia coli et S. Typhimurium pour produire différentes protéines fluorescentes. Ils ont exposé les pathogènes à un champ électrique endogène in vitro. Par la suite, ils ont cartographié l'activité bioélectrique dans les épithéliums caecaux de souris. Les modèles quantitatifs d'intensité de fluorescence spatiale ont validé le tropisme bactérien. Des expériences de tropisme compétitif ont permis de déterminer si la modification des champs électriques affectait S. Typhimurium localisation dans le FAE.
Les chercheurs ont utilisé l'enregistrement en accéléré pour effectuer une galvanotaxie bactérienne. Ils ont mesuré les courants sortants nets dans l'épithélium associé aux follicules et les courants entrants nets dans les villosités environnantes. Ils ont utilisé le colorant sensible au voltage DiBAC4 pour déterminer si le FAE et les villosités ont des Vms différents. Ils ont évalué le TEP en insérant des microélectrodes en verre dans le FAE et les villosités du ex vivo modèle de caecum de souris.
Les chercheurs ont étudié le rôle du chlorure dans la bioélectricité intestinale. Ils ont bloqué le canal chlorure à l'aide d'un inhibiteur CFTR spécifique. Ils ont utilisé une souche mutante flagellaire pour étudier le rôle des flagelles dans S. Typhimurium galvanotaxie. L'immunomarquage quantifie l'orientation flagellaire. Ils ont coloré les flagelles de Salmonella avec des anticorps dirigés contre ses antigènes O et H avant et après l'application d'un champ électrique.
Les chercheurs ont utilisé Bacillus subtilis pour déterminer si d'autres bactéries commensales réagissent à un champ électrique appliqué in vitroLes chercheurs ont également étudié le rôle de la chimiotaxie dans la migration médiée par la galvanotaxie. Ils ont utilisé un mutant déficient en chimiotaxie dans le S. Typhimurium Contexte 14028S.
Résultats
Dans le ex vivo modèle de caecum de souris, Salmonella typhimurium se localise dans l'épithélium associé au follicule sans chimiotaxie. Le FAE se polarise avec un courant sortant persistant et un faible potentiel transépithélial. Les villosités adjacentes se dépolarisent avec un potentiel transépithélial élevé et un courant électrique entrant provenant de l'absorption d'électrolytes. S. Typhimurium se déplace vers le FAE par différents potentiels électriques, tandis que Escherichia coli se lie aux villosités par galvanotaxie.
Le flux de chlorure provoque des courants ioniques à proximité du FAE. La suppression du CFTR réduit S. Typhimurium Localisation et augmentation des FAE Escherichia coli recrutement. Le FAE limite le flux ionique à l'entrée de chlorure, créant un courant électrique sortant. L'efflux d'ions chlorure induit par CFTR peut modifier ou inverser ce phénomène.
La distribution et la différenciation des transporteurs électrogènes créent des potentiels variés à travers les membranes intestinales et les épithéliums. Ceux-ci créent un canal bioélectrique entre les épithéliums des villosités et le FAE. Il dirige le S. Typhimurium pathogène à l'épithélium associé au follicule en utilisant la galvanotaxie.
Le S. Typhimurium Le taux de récupération était presque cinq fois supérieur à celui de la Escherichia coli du FAE. Le mutant flagellaire a eu une récupération 20 fois plus faible que le type sauvage. Cela montre l'importance des flagelles dans la concentration au FAE.
Conclusions
Salmonella typhimurium cible les zones épithéliales intestinales par des signaux bioélectriques locaux et persistants médiés par le CFTR, et non par des récepteurs de chimiotaxie. Cela pourrait influencer d'autres maladies bactériennes intestinales. Étant donné l'omniprésence des infections des muqueuses, davantage de bactéries entéropathogènes peuvent utiliser le modèle bioélectrique régional pour naviguer et participer à la galvanotaxie dans l'intestin grêle. in vivo environnement.
Les infections à Salmonella produisent des champs électriques dans l'épithélium intestinal, ce qui entraîne une infection systémique. Une différence de potentiel bioélectrique se forme entre l'épithélium des villosités et les FAE. Salmonella et commensales Escherichia coli présentent des réponses distinctes aux champs électriques en raison de différences dans les propriétés électriques de surface. S. Typhimurium entre dans le FAE, bien que commensal Escherichia coli l'évite.
L'arrangement bioélectrique de l'épithélium du côlon favorise la flore commensale par rapport à S. Typhimurium. Cela est probablement dû à l'absence de plaques ou de follicules de Peyer. Des champs bioélectriques défectueux capturent Escherichia coli et provoquer une hyperimmunité ou une maladie auto-immune dans le microbiome intestinal. Des études futures pourraient déterminer si les individus sensibles présentent une activité bioélectrique anormale ou des réseaux bioélectriques défectueux dans leur paroi intestinale.
