Cell Biosci：铜绿假单胞菌对2例COVID-19危重患者藻酸盐生物合成及VI型分泌系统的调节作用

背景:新型冠状病毒肺炎对患者健康造成巨大影响，发病率和死亡率较高。在这种病毒感染基础上，肺部微生物生态的改变经常使疾病恶化，并增加宿主对重复感染的易感性。细菌重复感染加重了新冠肺炎的病情，给临床治疗带来了巨大挑战。深入研究COVID-19患者的重复感染细菌，有助于了解病毒感染后肺部微环境及重复感染机制。

   中国南方科技大学第二附属医院鉴定铜绿假单胞菌为SARS-CoV-2的顶级重叠感染菌。铜绿假单胞菌是一种恶名昭著的医院感染病原体，可在囊性纤维化、呼吸机相关性肺炎(VAP)、导管相关性感染和烧伤创面等疾病的免疫低下患者中引起致命感染。重症COVID-19患者需要体外膜肺氧合(ECMO)，迟发性VAP发生率非常高。铜绿脓杆菌，多次复发，难以从肺中根除病原菌。该细菌通过不同的机制引起感染，包括多种毒力因子的分泌和生物膜的形成。铜绿假单胞菌参与多种致病机制，包括群体感应系统、蛋白分泌系统、胞外多糖等，在多种微生物环境中竞争并逃脱宿主的免疫攻击。聚敛演化的纵向分析。慢性肺部感染的临床分离铜绿假单胞菌表明，生物膜形成和毒力因子的重塑是宿主适应的必要条件。mucA、vgrG、lasR、rpoN和pvdS等基因的突变会显著损害群体感应系统、蛋白分泌系统和毒力因子的生物合成，并在囊性纤维化和呼吸机相关性肺炎等肺部疾病患者中，铜绿假单胞菌逃避宿主免疫清除。在蛋白质分泌系统中，VI型分泌系统(T6SS)对铜绿假单胞菌与其他微生物竞争，损害宿主细胞。对这些进化特征的分析可能有助于治疗绿脓杆菌。

结果:分析了两种绿脓杆菌。结合测序分析和表型分析，从2例COVID-19危重患者中分离出具有相同MLST型的铜绿假单胞菌菌株。研究发现，铜绿假单胞菌在COVID-19患者短期定植期间启动海藻酸盐生物合成并减弱VI型分泌系统(T6SS)，导致生物膜过度形成和毒力降低—慢性感染的两个不同标记物。巨噬细胞毒性试验和细胞内活性氧测定证实了绿脓杆菌的存在。铜绿假单胞菌菌株降低了它们对宿主细胞的毒力，比它们的祖先更好地逃避宿主的免疫清除。

图1 LYSZa2和LYSZa5的环部图及系统进化树。LYSZa2和LYSZa5与其他P。绿脓杆菌基因组。从最里面开始，环1:GC内容(黑色);环2:GC歪斜(紫色/绿色);环3:LYSZa2(暗红色);环4:LYSZa5(海军);环5:PAO1实验室参比菌株(紫色);环6:PA14临床强毒株(橙色);环7:来自CF患者的LESB58高毒临床菌株(橄榄色);环8:SCV20265小菌落变异株(浅绿色);环9:来自角膜炎患者的VRFPA04多药耐药株(青色);环10和11:LYSZa2和LYSZa5上的GIs(黑色);环12和13:LYSZa2和LYSZa5上的ARGs(红色);B基于核心基因组比对，利用LYSZa2和LYSZa5基因组与其他23个P. aeruginosa基因组构建系统发育树，LYSZa2和LYSZa5用红色高亮显示

图2遗传分离株与子代分离株间DEGs的热图和PCoA图。LYSZa3与LYSZa2中显著DEGs的Heatmap图;与LYSZa5相比，LYSZa6中显著DEGs的B热图;利用Bray Curtis dissimilarity法绘制LYSZa3组和LYSZa2组基于DEGs的C PCoA图;利用Bray Curtis dissimilarity法，根据DEGs绘制LYSZa6组和LYSZa5组的D PCoA图

表1 LYSZa3和LYSZa6之间常见的基因突变

结论:我们的研究表明，SARS-CoV-2感染可以创造一个更适合生存的肺部环境，允许具有适合慢性感染的遗传特征的细菌病原体快速适应并且进化。

原文出处： Qu J,  Cai Z,  Duan X,et al.Pseudomonas aeruginosa modulates alginate biosynthesis and type VI secretion system in two critically ill COVID-19 patients.Cell Biosci 2022 Feb 09;12(1)