Níveis mais elevados de expressão de elastase LasB de Pseudomonas aeruginosa estão associados a

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 14208 (2023) Citar este artigo

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Pseudomonas aeruginosa é um patógeno comum em pacientes com fibrose cística (FC) e um dos principais contribuintes para danos pulmonares progressivos. A elastase de P. aeruginosa (LasB), um fator chave de virulência, foi identificada como um alvo potencial para terapia antivirulência. Aqui, procuramos diferenciar os isolados de P. aeruginosa dos estágios iniciais e estabelecidos da infecção em pacientes com FC e determinar se o LasB estava associado a qualquer um dos estágios. O gene lasB foi amplificado a partir de 255 isolados clínicos de P. aeruginosa de 70 pacientes com FC da região de Toulouse (França). Nove variantes LasB foram identificadas e 69% dos isolados produziram níveis detectáveis ​​de atividade LasB. O agrupamento hierárquico utilizando dados experimentais e clínicos distinguiu duas classes de isolados, designadas como infecção 'precoce' e 'estabelecida'. A análise multivariada revelou que os isolados da classe de infecção precoce apresentam maior atividade LasB, crescimento rápido, suscetibilidade à tobramicina, colônias pigmentadas não mucóides e genótipo lasR de tipo selvagem. Essas características foram associadas a pacientes mais jovens com infecções polimicrobianas e pFEV1 elevado. Nossos achados mostram uma correlação entre atividade elevada de LasB em isolados de P. aeruginosa e infecção em estágio inicial em pacientes com FC. Portanto, é este grupo de pacientes, antes do início da doença crônica, que pode se beneficiar mais de novas terapias direcionadas ao LasB.

A fibrose cística (FC) é uma doença genética causada por uma mutação que leva à perda completa ou parcial da função do regulador de condutância transmembrana da FC (CFTR), uma proteína responsável pelo transporte de íons através das membranas apicais das células epiteliais. A FC é uma doença multissistêmica que afeta pulmões, pâncreas e trato digestivo, sistema reprodutor masculino e outros órgãos glandulares1. Os pulmões com FC são propensos a infecções e Pseudomonas aeruginosa é uma das bactérias mais comuns a colonizar esse nicho2. P. aeruginosa é um patógeno gram-negativo oportunista, de natureza onipresente, cujo genoma versátil e adaptabilidade funcional significativa lhe permitem prosperar em diversos ambientes3. A adaptação de P. aeruginosa ao ambiente hostil e à pressão seletiva do pulmão com FC leva ao estabelecimento de infecção crônica, resistência a antibióticos e perda de fatores de virulência como motilidade, secreção tipo III, exotoxinas e proteases4,5,6. No pulmão com FC, o estabelecimento de uma infecção crônica por P. aeruginosa tem sido correlacionado à disbiose e ao desenvolvimento de um microbioma promotor da doença7. Infecções crônicas por P. aeruginosa também foram descritas em outras doenças respiratórias, como bronquiectasias não-FC (NCFB) e doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC)8,9.

O sucesso da colonização de P. aeruginosa reside na sua capacidade de produzir uma grande variedade de fatores de virulência, incluindo toxinas e proteases10,11, sob o controle de um sistema regulador de quorum sensing (QS)12,13. O sistema QS é composto por quatro vias conhecidas, nomeadamente o LasR/LasI, o RhlR/RhlI, o sistema de quinolonas controladas por PqsR e o sistema IQS. Os reguladores estão organizados numa hierarquia, com o LasR no topo14. A elastase LasB, a proteína mais abundante no secretoma, é um fator chave de virulência expresso sob o controle do regulador positivo LasR15,16. De fato, a expressão de LasB pode ser drasticamente reduzida em mutantes ΔlasR ou pela adição de inibidores de detecção de quorum, como o trans-cinamaldeído, ao meio de cultura. Essa protease extracelular possui numerosos substratos bacterianos e do hospedeiro e provoca danos teciduais e inflamação no hospedeiro19,20. Recentemente, um estudo mostrou que o LasB também promove infiltração de eosinófilos e produção de mucina21. Além disso, a presença de LasB demonstrou ser importante no estabelecimento de infecção crônica em camundongos22.