Identification of P. aeruginosa binding molecules for complement component C3 and surfactant protein A

Resumen

Pseudomonas aeruginosa es uno de los principales patógenos causantes de neumonía nosocomial grave y sepsis. Las proteínas surfactantes y el sistema del complemento juegan un papel crítico en la defensa del huésped frente a las infecciones por P. aeruginosa. Sin embargo, las dianas bacterianas de la proteína surfactante A (PS-A), la principal proteína surfactante del pulmón, y de C3, el componente central del sistema del complemento, no han sido investigadas adecuadamente. Los objetivos de este estudio fueron: i) caracterizar la interacción entre la PS-A y una colección de aislados crónicos isogénicos de pacientes con fibrosis quística (FQ) para identificar las moléculas de unión de la PS-A en P. aeruginosa y el mecanismo adoptado por estos aislados para resistir la muerte mediada por la PS-A e ii) identificar nuevas moléculas de P. aeruginosa que unen C3, así como también caracterizar las estrategias que este patógeno utiliza para evadir los efectos del sistema del complemento. Contenido de la investigación: Para alcanzar el primer objetivo, se utilizó una combinación de distintas aproximaciones metodológicas in vitro incluyendo ensayos de unión con PS-A humana purificada, análisis de espectrometría de masas, pérdida genética de función / ganancia de función de genes bacterianos seleccionados y ensayos de fagocitosis con macrófagos humanos. Se caracterizó la interacción entre la PS-A y una colección de aislamientos secuenciales isogénicos de siete pacientes con FQ. Se identificó la proteína de membrana externa OprH como un nuevo ligando de PS-A en P. aeruginosa. Los aislados tardíos unieron significativamente menos PS-A que los aislamientos isogénicos tempranos, respectivos. Esta diferencia pudo asociarse a una reducción en la expresión de OprH. La unión de PS-A a OprH facilitó la eliminación de P. aeruginosa por fagocitosis. De esta forma, los aislados tardíos fueron al menos dos veces más resistentes a la eliminación por fagocitosis mediada por PS-A que sus aislados tempranos respectivos. La identificación de nuevas moléculas de P. aeruginosa que unen C3 surgió como resultado de un estudio diseñado para investigar el papel de PhoQ en las bacteremias causadas por P. aeruginosa. Se observó que un mutante deficiente en PhoQ era avirulento en un modelo murino de infección sistémica y no causaba bacteriemia. En presencia de concentraciones sanguíneas de Mg2+, el mutante en PhoQ unió más C3 y fue más susceptible a la opsonofagocitosis mediada por el complemento que la cepa parental, lo que sugería un efecto directo del Mg2+ sobre la modulación de la expresión de un componente bacteriano por el sistema PhoP/PhoQ. Los experimentos de unión a C3 y los ensayos de opsonofagocitosis identificaron a este componente como la proteína de membrana externa OprH. Conclusión: OprH es una nueva diana para la unión de PS-A en los aislados de P. aeruginosa de pacientes con FQ. La reducción de la expresión de OprH es una adaptación, previamente desconocida, que P. aeruginosa adopta en el pulmón con FQ para evadir la eliminación por la fagocitosis mediada por la PS-A. Hemos identificado a PhoQ como un sensor de Mg2+ esencial para que P. aeruginosa evite la opsonofagocitosis mediada por el complemento debido al control directo que ejerce sobre la expresión de OprH, una diana de C3, previamente desconocida, en P. aeruginosa.