جذب آهن در عفونت‌های سودوموناس و استافیلوکوکوس

سودوموناس آئروژینوزا و استافیلوکوکوس اورئوس پاتوژن‌های فرصت‌طلبی هستند که باعث عفونت‌های شدید در افراد دارای نقص ایمنی و بیماران مبتلا به فیبروز کیستیک می‌شوند. P.aeruginosa و S.aureus برای آلوده کردن میزبان به آهن نیاز دارند. بنابرین در هر دو عفونت شاهد جذب آهن در P.aeruginosa و S.aureus هستیم.

P.aeruginosa چگونه آهن را جذب می‌کند؟

P.aeruginosa چندین استراتژی برای جذب آهن از میزبان دارد. از جمله جذب آهن Fe(III) با واسطه سیدروفور، جذب آهن Fe(II) و جذب هم. P.aeruginosa برای بدست آوردن Fe(III) در میزبان، دو سیدروفور پیووردین و پیوچلین را تولید می‌کند. Fe(II) می‌تواند در محیط‌های کم اکسیژن یا احیا‌کننده غالب باشد. P.aeruginosa از سیستم جذب آهن Feo Fe(II) برای بدست آوردن آهن در این محیط‌ها استفاده می‌کند. علاوه بر این، دسته‌ای از مولکول‌های چرخه ردوکس به نام فنازین‌ها می‌توانند جذب Fe(II) را با کاهش Fe(III) خارج سلولی به Fe(II) تسهیل کنند. این امر امکان جذب موثرتر Fe(II) توسط سیستم Feo را فراهم می‌کند.

برای بدست آوردن هم، P.aeruginosa از یک سیستم جذب همی وابسته به هموفور (Has) و یک سیستم جذب هِم غیر وابسته به هموفور (جذب هِم پسودوموناس [Phu] ) استفاده می‌کند. مطالعه قبلی با بررسی نمونه‌های خلط ریه CF نشان داد که P.aeruginosa با پیشرفت عفونت، از استفاده از سیدروفورها به استراتژی‌های با وابستگی بیشتر به جذب هم و جذب آهن تغییر رویه می‌دهد.

جذب آهن توسط S.aureus چگونه است؟

دو استراتژی دریافت آهن که برای استافیلوکوکوس اورئوس مهم هستند، جذب آهن(III) با واسطه سیدروفور و جذب هم هستند. استافیلوکوکوس اورئوس سیدروفورهای استافیلوفرین A و B را تولید می‌کند که به باکتری اجازه می‌دهد برای آهن(III) با پروتئین‌های میزبان لاکتوفرین و ترانسفرین رقابت کند. اگرچه این سیدروفورها یک استراتژی مهم جذب آهن برای استافیلوکوکوس اورئوس ارائه می‌کنند، مطالعات نشان داده‌اند که استافیلوکوکوس اورئوس، هِم را که تقریباً 80 درصد از آهن موجود در میزبان را تشکیل می‌دهد، به عنوان منبع آهن ترجیح می‌دهد. استافیلوکوکوس اورئوس با ترشح همولیزین‌ها که گلبول‌های قرمز را لیز می‌کنند و هموگلوبین را آزاد می‌کنند، می‌تواند به هِم دسترسی پیدا کند.

کالپروتکتین (CP)

در پاسخ به عفونت باکتریایی، میزبان از پروتئین‌های دفاعی جذب‌کننده آهن استفاده می‌کند که می‌توانند Fe(III)، Fe(II) و هم را در محل‌های عفونت محدود کنند. این پروتئین‌ها شامل لاکتوفرین، لیپوکالین-2، هاپتوگلوبین، هموپکسین و کالپروتکتین(CP) هستند و به عنوان بخشی از پاسخ ایمنی ذاتی مهارکننده فلزات، از گرسنگی پاتوژن‌های باکتریایی نیازمند به آهن استفاده می‌کنند. کالپروتکتین یک پروتئین دفاعی میزبان است که یون‌های فلزی انتقالی ردیف اول دو ظرفیتی، از جمله Mn(II)، Fe(II)، Ni(II) و Zn(II) را جدا می‌کند.CP از گلبول‌های سفید خون در محل‌های عفونت آزاد می‌شود. در آن محل قادر به رقابت با پاتوژن‌های میکروبی برای یون‌های فلزی مغذی می‌باشد. از نقطه نظر آهن در عفونت و ایمنی، CP تنها پروتئین دفاعی میزبان است.

ما بررسی کردیم که چگونه حضور هم، یک منبع آهن بسیار مهم در طول عفونت، بر پاسخ‌های باکتریایی به مهار جذب آهن در P.aeruginosa و S.aureus توسط پروتئین ایمنی ذاتی کالپروتکتین تأثیر می‌گذارد. طبق مطالعه قبلی، P.aeruginosa از آهن در حضور CP محروم است. P.aeruginosa بیان عوامل جذب هم را در پاسخ به CP تنظیم می‌کند. علاوه بر این، هِم از P.aeruginosa در برابر مهار جذب آهن و پاسخ‌های گرسنگی آهن با واسطه CP محافظت می‌کند. در استافیلوکوکوس اورئوس، CP جذب آهن را مهار می‌کند و پاسخ‌های گرسنگی آهن را توسط این پاتوژن القا می‌کند. مشابه P.aeruginosa، نشان می‌دهیم که هم، استافیلوکوکوس اورئوس را از مهار جذب آهن با واسطه CP و پاسخ‌های گرسنگی آهن محافظت می‌کند. این یافته‌ها درک ما را از پاسخ‌های میکروبی به جداسازی آهن توسط CP گسترش داده و اهمیت استفاده از هم را برای سازگاری باکتری‌ها با استراتژی‌های مهار آهن میزبان برجسته می‌کند.

Science Direct – Heme protects Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus from calprotectin-induced iron starvation

 

ما را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید

اینستاگرام  تلگرام  لینکدین  آپارات  توییتر  فیسبوک  یوتیوب