囊性纤维化患者鼻窦中的细菌感染有惊人的相似之处

时间：2021-10-25 00:00:00 来源：网络整理

微生物学家、临床医生和专家在细菌进化方面的合作表明，随着时间的推移，囊性纤维化(CF)患者鼻窦中高度适应的细菌群落变得更加碎片化，并经历了侵蚀其基因组的突变——这是一个挑战教条的发现，让科学家重新思考他们如何看待慢性感染中的微生物进化。

在今天发表在《细胞报告》上的一篇论文中，匹兹堡大学医学院的研究人员宣布，他们的发现是，在鼻窦中，致病性铜绿假单胞菌种群的大小和结构存在很大差异。他们发现，这种所谓的感染部位的生物地理学从根本上影响了细菌在慢性感染过程中的进化。

皮特大学的副教授Jennifer Bomberger博士说:“囊肿性纤维化领域的长期研究表明，每个患者的感染都讲述了一个独特的故事，假单胞菌的进化方式是不可预测的。”“通过使用进化生物学的工具，我们证明了一个复杂而笨拙的领域可以被简化——这些微生物遵循植根于进化生物学的一般趋势，研究这些趋势可以帮助我们创造更有效的干预措施。”

囊性纤维化是一种无法治愈的遗传疾病，影响着全球成千上万的人，表现为肺部积聚了粘稠的粘液。由于他们的免疫系统受损，CF患者也经常遭受细菌和真菌感染，这些细菌和真菌首先渗透到患者的鼻窦，然后扩散到下呼吸道，在那里它们造成严重破坏，并使现有的呼吸问题复杂化。

然而，尽管细菌感染与CF患者更糟糕的疾病结局有关，但医生对这些感染最初是如何形成的知之甚少。

“鼻窦就像蛮荒的西部，”皮特大学的博士后研究员、公共卫生硕士Catherine Armbruster博士说。“令人惊讶的是，我们对上呼吸道假单胞菌的进化知之甚少。关于如何治疗囊性纤维化的慢性鼻窦感染，目前还没有明确的指导。尽管这些鼻窦感染可能会将细菌播撒到肺部，但尚不清楚这两个种群是否以及如何相互作用。”

受对细菌和昆虫宿主之间古老关系的研究启发，研究人员使用先进的基因组研究和最先进的成像技术来分析从CF患者鼻窦中提取的铜绿假单胞菌种群。

他们的分析表明，铜绿假单胞菌的进化经历了两个阶段。在病理适应阶段，微生物形成一个大的群落，其中大多数持续的突变提供了适应的好处。但随着时间的推移，在慢性感染期间，细菌种群可以积累突变，这不是非常有益的，并变成碎片。这一阶段的进化让人想起昆虫体内共生细菌的进化过程，在这些较小的种群中，遗传漂变起着更大的作用，细菌的基因组开始侵蚀。

这一见解可能有助于重新思考治疗慢性细菌感染的治疗方法:研究人员建议关注由最强大的进化压力和基因组适应与侵蚀模式引起的突变，而不是以红鲱鱼突变为目标。

皮特大学微生物学教授、进化生物学和医学中心主任沃恩·库珀博士说:“基因组可以让我们更清楚地了解细菌谱系的历史，以及种群经历的繁荣和萧条。”“也许囊性纤维化患者在感染过程中并没有那么不同。”

“有一种观点认为，除了进化论，生物学上的任何东西都是没有意义的，”Armbruster补充道。“但我们也可以反过来说，除了考虑到种群的大小和结构，进化中没有什么是有意义的。”

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