基于人空气-液界面模型解析金黄色葡萄球菌与铜绿假单胞菌混合气道感染中的微生物竞争与共存机制

《ISME Communications》：Human airway model reveals host-pathogen co-infection dynamics of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa

　　

摘要

多菌空气道感染，尤其是涉及金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的感染，是囊性纤维化（CF）等严重慢性呼吸系统疾病的典型特征。然而，促使两种细菌共存的机制仍知之甚少。本研究利用人空气-液界面（ALI）气道模型，解析了临床相关细菌病原体在单菌感染和混合感染过程中的宿主-病原体相互作用及种间动态变化。我们发现，金黄色葡萄球菌菌株表现出不同的定植模式和毒力特征，其中agr群体感应位点的缺失导致上皮破坏程度减轻。此外，铜绿假单胞菌VI型分泌系统（T6SS）的H1组分对竞争性排斥金黄色葡萄球菌至关重要，其缺失则允许两种细菌偶尔共存。重要的是，混合感染的先后顺序对病原体优势地位有显著影响：先用金黄色葡萄球菌定植ALI模型可使铜绿假单胞菌得以共存，从而模拟了CF患者的临床观察结果。我们的结果表明，菌株特异性特征和分泌系统影响气道内的微生物竞争与持续存在，并强调了生理相关性模型在研究慢性感染中的重要性。此外，这些发现为进一步探索多菌感染的治疗策略奠定了基础，这些策略在设计治疗方案时应考虑定植顺序和微生物演化。