MikrobiologiaNauka

Rola bakteriofagów Pf w przewlekłym zakażeniu Pseudomonas aeruginosa u pacjentów z mukowiscydozą

Mukowiscydoza (CF) to przewlekła choroba genetyczna, w której najpoważniejsze zmiany dotyczą układu oddechowego. Częste i trudne do leczenia zakażenia dróg oddechowych, głównie wywołane przez bakterie Pseudomonas aeruginosa, przyczyniają się do postępującego pogarszania się funkcji płuc i prowadzą do przedwczesnej śmierci pacjentów. W ostatnich latach leczenie CF znacząco zmieniło się dzięki terapiom modulującym białko CFTR, które poprawiają funkcję płuc i jakość życia pacjentów. Jednak mimo to, przewlekłe zakażenia i zapalenie dróg oddechowych nadal stanowią istotne wyzwanie.

Jednym z czynników, który może mieć istotny wpływ na przebieg zakażenia Pseudomonas aeruginosa – pałeczką ropy błękitnej, jest obecność bakteriofaga Pf – wirusa nitkowatego infekującego bakterie Pseudomonas. Badania wykazały, że bakteriofag Pf sprzyja tworzeniu biofilmów, które są trudniejsze do usunięcia i bardziej oporne na leczenie antybiotykami. W nowym badaniu, którego wyniki opublikowano w Journal of Cystic Fibrosis, zbadano wpływ obecności bakteriofaga Pf na przebieg kliniczny u pacjentów z mukowiscydozą zakażonych Pseudomonas aeruginosa.

Badanie przeprowadzono w Centrum Mukowiscydozy Uniwersytetu Stanforda w latach 2016–2021, obejmując 121 pacjentów z CF. W próbkach plwociny pacjentów mierzono stężenia bakterii Pseudomonas aeruginosa i bakteriofaga Pf za pomocą łańcuchowej reakcji polimerazy PCR. Analizowano także parametry kliniczne pacjentów, w tym wyniki spirometrii oraz obecność cytokin zapalnych. Dodatkowo, próbki tkanki płucnej pobrano od pacjentów po przeszczepieniu płuc, aby zbadać, czy obecność bakteriofaga Pf prowadzi do tworzenia struktur krystalicznych w drogach oddechowych.

Kluczowe Wyniki

  • Wpływ Pf na pogorszenie funkcji płuc: Badanie wykazało, że wysokie stężenie bakteriofaga Pf w plwocinie jest związane z przyspieszonym spadkiem funkcji płuc u pacjentów z CF. Pacjenci z wyższym poziomem Pf odnotowali większy roczny spadek wartości FEV1 (natężona objętość wydechowa pierwszosekundowa), co sugeruje, że bakteriofag Pf może nasilać proces chorobowy poprzez wspieranie przewlekłego zakażenia.
  • Obecność struktur krystalicznych: W próbkach tkanek płucnych pacjentów zakażonych Pseudomonas aeruginosa i bakteriofagiem Pf wykazano obecność struktur krystalicznych. Struktury te powstają w wyniku współdziałania Pf z polimerami obecnymi w drogach oddechowych osób z CF, co zwiększa adhezję i gęstość biofilmu, co z kolei utrudnia usunięcie bakterii z dróg oddechowych.
  • Zwiększona aktywność cytokin zapalnych: Pacjenci z wyższym poziomem bakteriofaga Pf wykazywali zwiększoną aktywność cytokin zapalnych w plwocinie. Stwierdzono znaczące wzrosty poziomów cytokin takich jak G-CSF, GM-CSF, IL-1β oraz IL-6, co wskazuje na nasilony stan zapalny. Z kolei poziom cytokiny IL-8, która jest typowo podwyższona w CF, był niższy w obecności Pf, co może wskazywać na zmiany w odpowiedzi immunologicznej.
  • Możliwość zastosowania Pf jako biomarkera: Ze względu na powiązanie wysokiego poziomu bakteriofaga Pf ze spadkiem funkcji płuc, autorzy sugerują, że Pf może pełnić rolę biomarkera, który pozwoliłby identyfikować pacjentów wymagających bardziej intensywnego leczenia. Pf może być także potencjalnym celem terapeutycznym, którego zwalczanie mogłoby przyczynić się do zahamowania progresji choroby.

Odkrycia te podkreślają potencjalną rolę bakteriofaga Pf jako istotnego czynnika pogarszającego stan zdrowia pacjentów z CF zakażonych Pseudomonas aeruginosa. Wysokie stężenie Pf może wspierać tworzenie uporczywych biofilmów, przyczyniać się do odpowiedzi zapalnej i przyspieszać utratę funkcji płuc. Te wnioski sugerują, że bakteriofag Pf może być użytecznym biomarkerem klinicznym i potencjalnym celem terapeutycznym, co otwiera nowe perspektywy leczenia przewlekłych zakażeń u pacjentów z mukowiscydozą​.


Bakteriofag Pf to wirus, który infekuje bakterie Pseudomonas aeruginosa, patogeny często występujące w drogach oddechowych pacjentów z mukowiscydozą. Jest fagiem filamentowym, co oznacza, że jego struktura jest smukła i przypomina kształtem nitkę. Gdy Pf zainfekuje bakterię Pseudomonas aeruginosa, może integrować swój genom z genomem gospodarza, przekształcając bakterie w swoiste „fabryki” nowych cząsteczek wirusa. Proces ten pozwala bakteriom na wydzielanie ogromnych ilości Pf, które następnie pomagają w tworzeniu wysoce lepkich i adhezyjnych biofilmów. Biofilmy te stanowią rodzaj ochronnej matrycy dla bakterii, która chroni je przed atakami układu immunologicznego i działaniem antybiotyków, co przyczynia się do rozwoju przewlekłych i trudnych do leczenia zakażeń u pacjentów z mukowiscydozą.
Jednym z unikalnych aspektów działania bakteriofaga Pf jest jego zdolność do organizowania biomolekuł w drogach oddechowych pacjenta w struktury ciekłokrystaliczne. W obecności polimerów, takich jak DNA, mucyny i aktyna, fagi Pf potrafią tworzyć lepkie kryształy, które jeszcze bardziej wzmacniają biofilm i czynią go trudniejszym do usunięcia. Badania sugerują, że obecność Pf w płucach pacjentów z CF wywołuje specyficzną odpowiedź immunologiczną, w tym produkcję cytokin typowych dla reakcji przeciwwirusowej. Co istotne, ten proces nie tylko wspomaga trwałość kolonii Pseudomonas aeruginosa w płucach, ale także może przyczyniać się do przyspieszonego pogarszania się funkcji płuc poprzez przewlekłe stany zapalne i niedrożność dróg oddechowych.
Pseudomonas aeruginosa to bakteria oportunistyczna, która odgrywa kluczową rolę w rozwoju ciężkich zakażeń, zwłaszcza u osób z osłabioną odpornością, takich jak pacjenci z mukowiscydozą. W rozwoju zakażeń wywoływanych przez tę bakterię istotny udział mają filamentowe bakteriofagi Pf, które mogą tworzyć struktury ciekłokrystaliczne, silnie naładowane ujemnie. Dzięki temu są zdolne do wychwytywania kationowych antybiotyków, takich jak aminoglikozydy, oraz peptydów przeciwbakteryjnych, co zmniejsza ich skuteczność w zwalczaniu infekcji.

Portal Oddech Życia

Oddech Życia to największy polski portal poświęcony mukowiscydozie. W portalu również materiały, informacje i newsy poświęcone innych chorobom pulmonologicznym: astmie, POChP, dyskinezie rzęsek.

Podobne artykuły

Back to top button