معلومة

13.3: مسببات الأمراض في النباتات الطبيعية - علم الأحياء

13.3: مسببات الأمراض في النباتات الطبيعية - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

على الرغم من أن النباتات الطبيعية توفر العديد من الفوائد الصحية ، إلا أن بعض ميكروبات النباتات الطبيعية يمكن أن تسبب عدوى ومرضًا خطيرًا في الظروف المناسبة. معظم مسببات الأمراض المحتملة الموجودة في النباتات الطبيعية هي مسببات الأمراض الانتهازية.

تعتبر العدوى التي تنشأ من نباتات الشخص الذاتية. إحدى الطرق التي يمكن أن تحدث بها عدوى داخلية هي أن يتم إدخال البكتيريا التي تتواجد عادة في جزء من الجسم إلى جزء آخر. مثال على ذلك بكتريا قولونية وغيرها من البكتيريا المعوية. يمكن أن تسبب معظم بكتيريا Enterobacteriaceae التهابات الجروح إذا تم إدخالها إلى الجلد المكسور ، على الرغم من أن هذا يحدث عادة عندما يكون الشخص في حالة ضعف. تحدث معظم التهابات المسالك البولية بسبب بكتريا قولونية. بكتريا قولونية يمكن إدخالها بسهولة في مجرى البول عند استخدام المرحاض أو أثناء الجماع (خاصة للنساء). مرة واحدة في مجرى البول ، العديد من سلالات بكتريا قولونية قادرون على الالتصاق بالمسالك البولية مع الخمل وإحداث عدوى. في حالات نادرة، بكتريا قولونية يمكن أن يسبب حتى التهابات جهازية مثل التهاب السحايا أو تسمم الدم.

العذارى العقديات عادة ما توجد في الفم يمكن أن تسبب تلفًا خطيرًا في القلب والأوعية الدموية. إذا تم إدخال هذه البكتيريا إلى مجرى الدم (عادةً عن طريق إجراء الأسنان) ، فيمكنها الاستقرار والنمو على صمامات القلب التالفة. تسمى هذه الزيادة بالنباتات. العدوى الناتجة هي التهاب الشغاف الجرثومي تحت الحاد. بالإضافة إلى الأعراض الشبيهة بالإنفلونزا (مثل الحمى المنخفضة ، والتعب ، وضيق التنفس) ، فإن الأعراض المميزة لهذا المرض هي عقيدات صغيرة مؤلمة على أصابع اليدين أو القدمين ، وأوعية دموية مكسورة صغيرة على بياض العين ، الحنك ، داخل الخدين ، على الصدر ، أو على أصابع اليدين والقدمين. بمجرد تشخيص التهاب الشغاف الجرثومي تحت الحاد ، عادة ما يتم علاجه بسهولة.

هناك طريقة أخرى يمكن أن يتسبب بها الميكروب في حدوث عدوى داخلية هي إذا كان جهاز المناعة ضعيفًا أو تعطلت النباتات الطبيعية. يمكن أن يؤدي اضطراب النباتات الطبيعية ، كما ذكر أعلاه ، إلى الإصابة بالعدوى الكانديدا أو جيم صعب.

تشمل الأمثلة الأخرى لمسببات الأمراض الانتهازية للنباتات الطبيعية التي يمكن أن تسبب التهابات داخلية:

  • العقدية الرئوية
  • المكورات العنقودية الذهبية
  • المستدمية النزلية

يمكن أيضًا أن تصيب مسببات الأمراض من النباتات الطبيعية الأشخاص الآخرين. هذه عدوى خارجية. يمكن أيضًا أن تصيب معظم مسببات الأمراض الانتهازية للنباتات الطبيعية الآخرين. يمكن الحصول على العديد من عدوى المستشفيات (المرتبطة بالرعاية الصحية) بهذه الطريقة.

في بعض الأحيان ، قد يحمل الشخص العامل الممرض الأساسي في نباتاته بدون أعراض. بعض مسببات الأمراض مثل الأبراج العقدية و النيسرية السحائية يمكن أن تنمو فقط في مضيف بشري. في بعض الأحيان ، يمكن أن يكون الناس حاملين لهذه وغيرها من مسببات الأمراض دون أي علامة على المرض.


النباتات التنفسية الطبيعية كسبب للالتهاب الرئوي المكتسب من المجتمع

خلفية: فشلت الدراسات المكثفة في تحديد العامل المسبب للمرض في & gt50٪ من حالات الالتهاب الرئوي المكتسب من المجتمع (CAP). يأتي الالتهاب الرئوي الجرثومي بعد شفط مسببات الأمراض البكتيرية المعروفة (RBPs) مثل العقدية الرئوية, المستدمية النزلية، و المكورات العنقودية الذهبية بعد استعمار البلعوم الأنفي. افترضنا أن استنشاق النباتات التنفسية الطبيعية (NRF) قد يتسبب أيضًا في حدوث CAP.

أساليب: لقد درسنا 120 مريضًا تم نقلهم إلى المستشفى من أجل CAP والذين قدموا عينة من البلغم عالية الجودة عند الدخول أو بعده بفترة وجيزة ، باستخدام صبغة جرام ، وثقافة البلغم الكمية ، وانتواع البكتيريا عن طريق تأين امتصاص الليزر بمساعدة المصفوفة ، وتفاعل البلمرة المتسلسل الفيروسي . كانت عتبات تشخيص العدوى البكتيرية 10 5 وحدات تشكيل مستعمرة (cfu) / مل من البلغم لـ RBPs و ≥10 6 cfu لـ NRF.

نتائج: تم العثور على مسببات الأمراض البكتيرية المعترف بها في 68 من 120 (56.7٪) مريضًا ، 14 (20.1٪) منهم مصابين بفيروس الجهاز التنفسي المصاحب للعدوى. تم العثور على الفلورا التنفسية الطبيعية في 31 (25.8٪) من المرضى 10 (32.2٪) مصابين بفيروس الجهاز التنفسي المصاحب للعدوى. حدثت العدوى بواسطة ≥2 RBPs في 10 حالات وبواسطة NRF مع RBPs في 13 حالة. من بين NRF ، تم تحديد الكائنات الحية على أنها التهاب المكورات العقدية، التي تشترك في العديد من السمات الجينية لـ الرئوية، سادت. تم العثور على فيروس الجهاز التنفسي وحده في 16 من 120 (13.3٪) مريضا. بشكل عام ، تم إنشاء التشخيص المسبب للمرض في 95.8٪ من الحالات.

الاستنتاجات: يبدو أن الفلورا التنفسية الطبيعية ، مع أو بدون عدوى مصاحبة فيروسية ، تسببت في ربع حالات التهاب الكبد الوبائي وربما لعبت دورًا مساهماً في 10.8٪ إضافية من الحالات التي تسببها RBPs. تم تحديد مسببات CAP في & gt95٪ من المرضى الذين قدموا بصاقًا عالي الجودة في وقت القبول أو بعد ذلك بقليل.

الكلمات الدالة: مسببات الالتهاب الرئوي المكتسبة من المجتمع عدوى الجهاز التنفسي السفلي النباتات التنفسية العادية.

© المؤلف (المؤلفون) 2020. تم النشر بواسطة مطبعة جامعة أكسفورد نيابة عن جمعية الأمراض المعدية الأمريكية.


الملخص

حظي ميكروبيوم سطح الجلد ودوره في الأمراض الجلدية باهتمام متزايد خلال السنوات الماضية. أبعد من ذلك ، هناك دليل على التبادل المستمر مع جهاز المناعة الجلدي في الجلد السليم ، حيث توفر بصيلات الشعر (HFs) منافذ تشريحية فريدة من نوعها. على وجه الخصوص ، تشكل HFs لفروة الرأس غزوات أنبوبية كبيرة ، والتي تمتد بعمق إلى الجلد وتأوي مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة. إن المناعة المتميزة لـ HFs مع الاتجار المعزز بالخلايا المناعية في الأجزاء السطحية في التجاور مع المواقع ذات الامتيازات المناعية الحاسمة لدورة بصيلات الشعر وتجديدها يجعل هذا العضو بنية شديدة الحساسية. اعتمادًا على التركيب وعمق الاختراق ، قد تسبب الجراثيم عدوى نموذجية ، ولكنها قد تساهم أيضًا في بيئة مؤيدة للالتهابات في أمراض فروة الرأس الالتهابية المزمنة. تم افتراض المشاركة في تنظيم دورة الشعر ونضج الخلايا المناعية. هنا ، نراجع الرؤى الحديثة في ميكروبيوم بصيلات الشعر والمناعة وأبحاث الاختراق ونناقش الآثار السريرية على صحة فروة الرأس ومرضها.


13.3: مسببات الأمراض في النباتات الطبيعية - علم الأحياء

كلمات الوسم: علم الجراثيم ، البكتيريا ، علم الأحياء الدقيقة ، الميكروب ، الفلورا الطبيعية ، البكتيريا الأصلية ، الإشريكية القولونية ، المكورات العنقودية ، المكورات العقدية ، المكورات المعوية ، اللاكتوباسيلوس ، Bifidobacterium ، الوتدية ، المطثية ، النيسرية ، البكتيريا ، المستدمية ، الغشاء الحيوي ، اللويحة السنية ، اللثة السنية مرض.

التأثيرات المفيدة للنباتات الطبيعية

يتم الاستدلال على تأثيرات النباتات الطبيعية من قبل علماء الأحياء المجهرية من المقارنات التجريبية بين الحيوانات "الخالية من الجراثيم" (التي لم يتم استعمارها من قبل أي ميكروبات) والحيوانات التقليدية (التي يتم استعمارها بنباتات طبيعية نموذجية). باختصار ، بعض خصائص الحيوانات الخالية من الجراثيم التي يُعتقد أنها ناتجة عن قلة التعرض للنباتات الطبيعية هي:

1. نقص الفيتامينات وخاصة فيتامين ك وفيتامين ب 12
2. زيادة القابلية للإصابة بالأمراض المعدية
3. ضعف تطور الجهاز المناعي وخاصة في الجهاز الهضمي
4. نقص "الأجسام المضادة الطبيعية" أو المناعة الطبيعية للعدوى البكتيرية

نظرًا لأن هذه الحالات في الفئران والهامستر الخالية من الجراثيم لا تحدث في الحيوانات التقليدية ، أو يتم تخفيفها عن طريق إدخال نباتات بكتيرية (في وقت التطور المناسب) ، فمن المغري استنتاج أن النباتات الطبيعية للإنسان تقدم مساهمات مماثلة للإنسان. التغذية والصحة والتنمية. يتم تلخيص الآثار المفيدة الإجمالية للميكروبات أدناه.

1. الفلورا الطبيعية توليف وتفرز الفيتامينات
بما يزيد عن احتياجاتهم الخاصة ، والتي يمكن أن يمتصها مضيفهم كمواد مغذية. على سبيل المثال ، في البشر ، تفرز البكتيريا المعوية فيتامين ك وفيتامين ب 12 ، وتنتج بكتيريا حمض اللاكتيك فيتامينات ب معينة. قد تعاني الحيوانات الخالية من الجراثيم من نقص فيتامين ك لدرجة أنه من الضروري استكمال وجباتها الغذائية.

2. النباتات الطبيعية تمنع استعمار مسببات الأمراض من خلال التنافس على مواقع التعلق أو العناصر الغذائية الأساسية. يُعتقد أن هذا هو أهم تأثير مفيد لها ، والذي ظهر في تجويف الفم والأمعاء والجلد وظهارة المهبل. في بعض التجارب ، يمكن أن تصاب الحيوانات الخالية من الجراثيم بنسبة 10 السالمونيلا البكتيريا ، في حين أن الجرعة المعدية للحيوانات التقليدية تقترب من 10 6 خلايا.

3. قد تقاوم النباتات الطبيعية بكتيريا أخرى من خلال إنتاج مواد تثبط أو تقتل الأنواع غير الأصلية. تنتج البكتيريا المعوية مجموعة متنوعة من المواد تتراوح من الأحماض الدهنية غير النوعية نسبيًا والبيروكسيدات إلى البكتريوسينات عالية النوعية ، والتي تثبط أو تقتل البكتيريا الأخرى.

4. تحفز النباتات الطبيعية نمو أنسجة معينة ، أي الأعور وبعض الأنسجة الليمفاوية (بقع باير) في الجهاز الهضمي. يتضخم أعور الحيوانات الخالية من الجراثيم ، وتكون رقيقة الجدران ، ومليئة بالسوائل ، مقارنة بهذا العضو في الحيوانات التقليدية. أيضًا ، استنادًا إلى القدرة على الخضوع للتحفيز المناعي ، فإن الأنسجة اللمفاوية المعوية للحيوانات الخالية من الجراثيم تكون ضعيفة التطور مقارنة بالحيوانات التقليدية.

5. تحفز النباتات الطبيعية إنتاج الأجسام المضادة الطبيعية. نظرًا لأن النباتات الطبيعية تتصرف كمستضدات في حيوان ، فإنها تحفز استجابة مناعية ، على وجه الخصوص ، استجابة مناعية بوساطة الأجسام المضادة (AMI). من المعروف أن المستويات المنخفضة من الأجسام المضادة التي يتم إنتاجها ضد مكونات النباتات الطبيعية تتفاعل مع بعض مسببات الأمراض ذات الصلة ، وبالتالي تمنع العدوى أو الغزو. يشار أحيانًا إلى الأجسام المضادة المنتجة ضد المكونات المستضدية للنباتات الطبيعية على أنها أجسام مضادة "طبيعية" ، وتفتقر الحيوانات الخالية من الجراثيم إلى مثل هذه الأجسام المضادة.

الآثار الضارة للنباتات الطبيعية

يمكن تصنيف التأثيرات الضارة للنباتات الطبيعية ، والتي لوحظ بعضها في الدراسات على الحيوانات الخالية من الجراثيم ، في الفئات التالية. كل ما عدا الأخيرين غير مهمين إلى حد ما.

1. التآزر البكتيري بين عضو من النباتات الطبيعية وممرض محتمل. هذا يعني أن أحد الكائنات الحية يساعد الآخر على النمو أو البقاء على قيد الحياة. هناك أمثلة لعضو من النباتات الطبيعية يزود فيتامين أو بعض عوامل النمو الأخرى التي يحتاجها العامل الممرض من أجل النمو. وهذا ما يسمى بالتغذية العابرة بين الميكروبات. مثال آخر على التآزر يحدث أثناء علاج "العدوى المحمية من المكورات العنقودية" عندما تشترك المكورات العنقودية المقاومة للبنسلين والتي هي أحد مكونات النباتات الطبيعية في مقاومة الأدوية مع مسببات الأمراض التي تكون عرضة للعقار.

2. التنافس على المغذيات يجب أن تمتص البكتيريا الموجودة في الجهاز الهضمي بعض العناصر الغذائية للمضيف لتلبية احتياجاتها الخاصة. ومع ذلك ، بشكل عام ، فإنها تحولها إلى مركبات أخرى قابلة للتمثيل الغذائي ، ولكن قد يتم فقد بعض العناصر الغذائية للمضيف. من المعروف أن الحيوانات الخالية من الجراثيم تنمو بسرعة وكفاءة أكبر من الحيوانات التقليدية. أحد التفسيرات لدمج المضادات الحيوية في طعام الخنازير والأبقار والدواجن هو أن الحيوان ينمو بشكل أسرع وبالتالي يمكن تسويقه في وقت مبكر. لسوء الحظ ، تساهم هذه الممارسة في تطوير وانتشار مقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية داخل حيوانات المزرعة ، وكذلك البشر.

3. الحث على تسمم منخفض الدرجة يمكن العثور على كميات صغيرة من السموم البكتيرية (مثل السموم الداخلية) في الدورة الدموية. بالطبع ، هذه الكميات الصغيرة من المستضد البكتيري هي التي تحفز تكوين الأجسام المضادة الطبيعية.

4. قد تكون النباتات الطبيعية عوامل مرضية. أعضاء من النباتات الطبيعية قد تسبب مرض داخلي إذا وصلوا إلى موقع أو نسيج لا يمكن تقييده أو تحمله من قبل دفاعات المضيف. العديد من النباتات الطبيعية هي من مسببات الأمراض المحتملة ، وإذا تمكنت من الوصول إلى أنسجة معرضة يمكن أن تغزو منها ، فقد ينتج عن ذلك المرض.

5. الانتقال إلى مضيفات حساسة قد تعتمد أيضًا بعض مسببات الأمراض البشرية التي هي أعضاء في النباتات الطبيعية على مضيفها لنقلها إلى أفراد آخرين حيث يمكن أن تنتج المرض. وهذا يشمل العوامل الممرضة التي تستعمر الجهاز التنفسي العلوي مثل النيسرية السحائية ، العقدية الرئوية ، المستدمية النزلية و المكورات العنقودية الذهبية، ومسببات الأمراض المحتملة مثل الإشريكية القولونية ، السالمونيلا أو المطثية في الجهاز الهضمي.
تابع الفصل


الجزء 2: السلوك المجتمعي لمسببات الأمراض خارج الخلية

00: 00: 07.14 مرحبًا.
00: 00: 08.20 اسمي رالف إيسبرج.
00: 00: 09.29 أنا أستاذ في البيولوجيا الجزيئية وعلم الأحياء الدقيقة
00: 00: 12.12 في كلية الطب بجامعة تافتس في بوسطن ،
00: 00: 15.20 وأنا محقق في
00: 00: 17.16 معهد هوارد هيوز الطبي.
00: 00: 19.18 وفي هذا الحديث ،
00: 00: 20.23 وهو الحديث الثاني لاثنين في هذه السلسلة ،
00: 00: 23.05 أود مناقشة سلوك المجتمع
00: 00: 24.28 لعامل ممرض خارج الخلية في الأنسجة.
00: 00: 27.02 في حديثي الأول ،
00: 00: 28.15 قدمت نموذجًا بسيطًا جدًا
00: 00: 29.14 لما يميز العامل الممرض عن غير الممرض.
00: 00: 32.14 في هذا الحديث ، ما ستراه هو ذلك
00: 00: 35.12 الاختلافات بين العامل الممرض وغير الممرض
00: 00: 37.21 ليست واضحة تمامًا ،
00: 00: 39.16 وما سترونه هو أن العامل الممرض
00: 00: 41.02 يمكن أن تتصرف على حد سواء كما لو كانت غير مسببة للأمراض ،
00: 00: 43.01 وكذلك مثل العامل الممرض ،
00: 00: 45.00 داخل الأنسجة المضيفة.
00: 00: 46.25 وهكذا ، قبل أن أخوض في تفاصيل هذا الحديث ،
00: 00: 49.07 أريد فقط أن أعطيك رسائل أخذها إلى المنزل ،
00: 00: 51.20 الذي سأحاول أن أجعلك تفهمه فعلاً اليوم.
00: 00: 57.17 وأول شيء أود مناقشته هو ذلك
00: 01: 01.22 يتم التعبير عن البروتينات الخاصة بالعوامل الممرضة
00: 01: 03.15 بجزء بسيط من البكتيريا ،
00: 01: 06.12 والطريقة التي تفكر بها عادة في نمو البكتيريا في الثقافة هي تلك
00: 01: 10.03 ينتج عن كائن حي دقيق
00: 01: 12.23 إلى كائنين متطابقين وراثيًا ،
00: 01: 15.20 وعلاوة على ذلك ، هذه الكائنات الحية الدقيقة
00: 01: 17.29 ثم تؤدي إلى ظهور كائنات حية أخرى
00: 01: 20.04 التي لها نفس ملفات تعريف التعبير الجيني
00: 01: 22.26 كأبوين أوليين.
00: 01: 25.05 هذا يسمى مجتمع متجانسة
00: 01: 27.06 من البكتيريا تنمو في المزرعة.
00: 01: 29.22 وما أود أن أحاول إقناعك به اليوم
00: 01: 32.13 هو ذلك عندما تنمو البكتيريا داخل مواقع الأنسجة
00: 01: 36.04 أن هذا ليس هو الحال على الأرجح.
00: 01: 38.09 بدلاً من ذلك ، ماذا يحدث
00: 01: 40.02 هو أن البكتيريا قد تنمو في البداية داخل الأنسجة
00: 01: 45.09 وتكون متجانسة.
00: 01: 47.13 ثم تؤدي ، من حين لآخر ،
00: 01: 51.00 خلايا بكتيرية لها نسخت مختلفة
00: 01: 54.14 والملف الشخصي متعدية من الأصل.
00: 01: 57.10 وبعد ذلك. هؤلاء بعد ذلك.
00: 01: 59.16 هذه الكائنات الحية تولد المزيد من نوعها ،
00: 02: 02.01 بالإضافة إلى إنتاج كائنات حية أخرى
00: 02: 04.17 والتي قد تحتوي على ملفات تعريف نسخ مختلفة أخرى.
00: 02: 08.28 وبالتالي فإن ما سأقنعك به هو ذلك
00: 02: 12.17 البكتيريا التي تنمو داخل الأنسجة غير متجانسة نسبيًا.
00: 02: 18.22 الشيء الثاني الذي أود إقناعك به هو ذلك
00: 02: 21.08 أحد أسباب عدم التجانس في التعبير الجيني
00: 02: 24.16 هي البيئة المكروية التي تنمو فيها هذه الكائنات الحية
00: 02: 27.08 يتحكم في ملف تعريف التعبير الجيني البكتيري ،
00: 02: 29.19 ويمكن رؤية ذلك في هذه الشريحة.
00: 02: 31.07 ما أحاول وصفه لك هنا
00: 02: 34.01 بيئات ميكروية مختلفة سيواجهها الكائن الدقيق.
00: 02: 38.03 عندما ينمو الكائن الحي
00: 02: 40.25 ويتحرك خارج بيئة مكروية واحدة
00: 02: 44.24 ثم يواجه بيئة مكروية أخرى ،
00: 02: 47.22 وبعد ذلك يتسبب ذلك في تبديل ملف تعريف النسخ
00: 02: 50.18 بحيث يفترض الآن ملف تعريف نصي
00: 02: 53.26 وهو مناسب لتلك البيئة المكروية المعينة.
00: 02: 58.06 سوف تستمر الحشرات في النمو والتوسع
00: 03: 00.12 وبعد ذلك سيواجهون بيئات ميكروية أخرى ،
00: 03: 02.29 حيث يمكنهم أيضًا ، بالمثل ،
00: 03: 05.16 تستجيب لتلك البيئة المكروية الخاصة.
00: 03: 08.15 وبعد ذلك ، هناك شيء آخر أود أن أشير إليه.
00: 03: 11.22 وهذا يعني أن هناك سلوكًا مجتمعيًا.
00: 03: 14.29 إذن ، ما هو سلوك المجتمع؟
00: 03: 16.26 وسلوك المجتمع للبكتيريا
00: 03: 18.26 بحيث تقوم البكتيريا بتغيير البيئة المكروية
00: 03: 21.16 حيث تستطيع البكتيريا الأخرى النمو ،
00: 03: 24.14 ويمكن أن يكون هذا التغيير بسبب عدد من الأشياء المختلفة.
00: 03: 28.18 إحدى الطرق التي يمكن أن يحدث بها هذا التغيير
00: 03: 30.23 أن الكائنات الحية يمكن أن تفرز الجزيئات
00: 03: 33.19 التي تغير البيئة المكروية ،
00: 03: 36.13 والبكتيريا الأخرى قادرة على الاستجابة لتلك الجزيئات.
00: 03: 39.16 ولكن هناك طرق أخرى يمكن أن يحدث بها ذلك ،
00: 03: 41.20 حيث يكون الكائن الدقيق قادرًا بالفعل على تغيير البيئة
00: 03: 46.15 واستنفاد بعض الجزيئات الموجودة داخل البيئة المكروية ،
00: 03: 51.02 ثم إنشاء بيئة جديدة بالكامل
00: 03: 53.05 حيث الجوانب الجزيئية للبيئة
00: 03: 55.10 مختلفة عن الأصل.
00: 03: 57.12 نتيجة لذلك ، البكتيريا الجديدة التي تنمو في هذه البيئة الجديدة
00: 04: 00.12 لها ملفات تعريف نسخ مختلفة ،
00: 04: 02.19 مما يسمح لهم بالاستجابة لهذه البيئة المكروية الجديدة.
00: 04: 08.28 حسنًا.
00: 04: 10.26 إذن ، القصة التي أود إخباركم بها تدور حول كائن حي ،
00: 04: 12.22 مرض السل الكاذب في يرسينيا.
00: 04: 15.03 يطلق عليه كائن حي معوي
00: 04: 16.17 لأنها تسبب المرض
00: 04: 18.16 عن طريق تناول مواد غذائية ملوثة.
00: 04: 20.24 الكائن الحي هو قضيب سالب الجرام.
00: 04: 23.14 أي أنه كائن حي
00: 04: 25.00 لا تلطخ بصبغة جرام.
00: 04: 27.16 لقد عرضت هذا باللون الأحمر ،
00: 04: 29.05 وهو عادة ما يفعله علماء الأحياء الدقيقة
عرض 00: 04: 31.22 قضبان سالبة الجرام.
00: 04: 34.10 وبعد ذلك. المرض الذي يسببه البشر
00: 04: 36.28 غالبًا ما يؤدي إلى نمو الغدد الليمفاوية الإقليمية
00: 04: 40.22 في الأمعاء.
00: 04: 42.20 يُعرف هذا بالتهاب الغدد المساريقية.
00: 04: 46.03 في المختبر ، قمنا بنمذجة هذا المرض في الفئران.
00: 04: 50.25 لذا مع الفئران ،
00: 04: 52.16 ما يحدث هو أننا نسمح لهم بتناول الكائن الحي عن طريق الفم ،
00: 04: 55.10 أو سنقوم بحقن الكائن الحي عن طريق الوريد ،
00: 04: 59.23 وبعد ذلك ، عبر أي طريقين ،
00: 05: 02.10 يدخل الكائن الحي في مواقع الأنسجة العميقة
00: 05: 04.27 وتنمو داخل الطحال.
00: 05: 07.11 هذا المرض بالذات يحاكي ما نسميه
00: 05: 10.13 الأمراض الغازية ،
00: 05: 12.04 حيث تنتقل الكائنات الحية من موقع نسيج إلى آخر.
00: 05: 14.26 في هذه الحالة ، موقع النسيج الذي يتحرك فيه الكائن الحي
00: 05: 17.11 من الأمعاء
00: 05: 19.10 في مواقع الأنسجة العميقة مثل الطحال.
00: 05: 22.20 لقد كنا مهتمين بهذه العملية لعدد من السنوات ،
00: 05: 26.00 والطريقة التي ننظر بها إلى هذا
00: 05: 28.05 هو أن الكائن الحي يتم ابتلاعه أولاً في الأمعاء ،
00: 05: 30.26 وما أعرضه هنا هو رسم تخطيطي
00: 05: 33.09 كيف تبدو الأمعاء الدقيقة.
00: 05: 35.23 الأمعاء الدقيقة بها خبايا ،
00: 05: 38.11 التي لها خلايا تشفير خاصة بها.
00: 05: 40.29 يحتوي على ميكروفيلي
00: 05: 43.07 المرتبطة بالخلايا.
00: 05: 45.05 بعد ذلك ، يوجد بها الزهرة نفسها ،
00: 05: 48.09 الموجود هنا في الأعلى.
00: 05: 50.02 بالإضافة إلى ذلك ، هناك عقد ليمفاوية إقليمية ،
00: 05: 51.21 والغدد الليمفاوية الإقليمية التي نعرفها كثيرًا.
00: 05: 54.25 الذي نعمل معه ،
00: 05: 56.21 عبارة عن عقد ليمفاوية إقليمية تسمى بقع باير ،
00: 05: 58.20 وكذلك الغدد الليمفاوية المساريقية ،
00: 06: 00.16 والعقدة الليمفاوية المساريقية
00: 06: 02.08 هي عقدة صغيرة تصب في بقع باير.
00: 06: 05.29 إذن ، كلا من ظهارة الأمعاء ،
00: 06: 07.27 تجويف الأمعاء ،
00: 06: 09.14 وهذه الغدد الليمفاوية الإقليمية
00: 06: 11.04 هي مواقع يمكن أن تتعرض للكائن الحي ،
00: 06: 13.19 إذا كان الكائن الحي قادرًا على الحركة
00: 06: 16.02 من تجويف الأمعاء
00: 06: 18.15 في مواقع الأنسجة هذه.
00: 06: 20.16 وهي معروفة منذ عدة سنوات ،
00: 06: 23.23 حقًا منذ الخمسينيات ،
00: 06: 25.20 أنه عندما يتم ابتلاع الكائن الحي بواسطة مضيف
00: 06: 28.08 الكائن الحي لديه القدرة على الانتقال إلى كلا موقعي الأنسجة
00: 06: 32.03 المرتبطة بالأمعاء ،
00: 06: 34.06 وكذلك مواقع الأنسجة العميقة مثل الطحال.
00: 06: 37.16 الآن ، أصبحنا مهتمين بهذا في الأصل
00: 06: 39.14 قبل عدة سنوات ،
00: 06: 41.12 عندما تعمل زميلة الطب في مختبري ، بينيلوبي بارنز ،
00: 06: 44.16 وهو حاليًا أخصائي أمراض معدية
00: 06: 47.04 في جامعة أوريغون ،
00: 06: 49.17 كان يتساءل عما إذا ، عندما تدخل البكتيريا في هذه العقد الليمفاوية الإقليمية ،
00: 06: 52.28 ما إذا كانت ستستنزف من العقد الليمفاوية الإقليمية إلى مواقع الأنسجة العميقة.
00: 06: 57.08 وحصلت على نتيجة مفاجئة للغاية.
00: 06: 59.21 وما وجدته هو ذلك
00: 07: 01.19 البكتيريا التي تنمو داخل هذه الغدد الليمفاوية الإقليمية
00: 07: 03.28 هي في الواقع مجموعة مختلفة من البكتيريا
00: 07: 06.21 من تلك القادرة على النمو
00: 07: 09.00 في مواقع الأنسجة العميقة.
00: 07: 11.17 لذا ، الطريقة التي ننظر بها إلى الكائن الحي ،
00: 07: 13.06 الجوانب الأولية للمرض هي كالتالي ،
00: 07: 16.16 بسبب دراستها.
00: 07: 18.05 تدخل البكتيريا.
00: 07: 20.05 يبتلعها المضيف ، في هذه الحالة الماوس.
00: 07: 23.09 ثم ينتقل الكائن الحي عبر الظهارة.
00: 07: 29.17 ينتقل من خلال خلية خاصة جدًا تسمى الخلية M ،
00: 07: 32.13 الموجودة على سطح بقع باير ،
00: 07: 34.28 وبعد ذلك سيدخل في رقعة باير.
00: 07: 36.28 ونعتقد أنه ذات مرة كان الكائن الحي
00: 07: 39.22 موجود في رقعة باير ،
00: 07: 41.20 الاستجابة المناعية ستبقي التكاثر تحت الفحص ،
00: 07: 45.01 وعلى الرغم من أنك ستلاحظ زيادة كبيرة جدًا في النمو
00: 07: 47.28 للكائن الحي في هذا الموقع ،
00: 07: 49.20 الكائن الحي لا يستنزف
00: 07: 51.20 بعيدًا عن الموقع في مواقع الأنسجة العميقة.
00: 07: 53.24 قد يستنزف من بقع باير
00: 07: 55.23 في العقدة الليمفاوية المساريقية ،
00: 07: 57.19 ولكن هناك مقيدة
00: 07: 59.11 والاستجابة المناعية فعالة للغاية
00: 08: 01.03 في الحفاظ على الكائن الحي من الذهاب إلى أبعد من ذلك
00: 08: 04.00 في الأنسجة العميقة.
00: 08: 05.23 بدلاً من ذلك ، هناك نوع من العمليات الغامضة التي تحدث ،
00: 08: 08.06 وما زلنا لا نعرف ما هو ،
00: 08: 10.05 يستطيع فيها الكائن الحي
00: 08: 12.24 التحرك عبر ظهارة الأمعاء.
00: 08: 14.29 يمكن رؤية هذا هنا.
00: 08: 16.27 وبعد ذلك يكون قادرًا على شق طريقه إلى مجرى الدم ،
00: 08: 20.09 ثم مرة واحدة في مجرى الدم ،
00: 08: 21.23 الكائن الحي يشق طريقه
00: 08: 23.25 في مواقع الأنسجة العميقة مثل الكبد والطحال.
00: 08: 25.24 لذلك ، ننظر إلى هذا المرض على أنه شيئين مختلفين
00: 08: 28.03 تحدث في وقت واحد:
00: 08: 30.01 عدوى تحدث في الغدد الليمفاوية الإقليمية ،
00: 08: 32.06 وعدوى تحدث في مواقع الأنسجة العميقة.
00: 08: 34.24 وفي الحقيقة هناك القليل من الاتصالات التي تحدث
00: 08: 36.27 بين هاتين المنطقتين من المضيف.
00: 08: 43.09 الآن ، في موقع الأنسجة العميقة.
00: 08: 45.19 هذه صورة مجهرية من بلدي
00: 08: 47.22 الزميل المقرب جوان مكساس ،
00: 08: 49.17 الذي يعمل في كلية الطب بجامعة تافتس.
00: 08: 51.19 هذا جزء من الطحال.
00: 08: 53.27 يوجد قسم في الأعلى
00: 08: 56.00 حيث تم قتل حيوان بطريقة رحيمه.
00: 08: 58.14 تم تجميد الطحال وأخذ أقسام مجمدة.
00: 09: 01.17 ثم هناك بقعة نسيجية
00: 09: 04.12 يسمح لك باكتشاف البكتيريا ،
00: 09: 07.10 وإذا نظرت بتكبير أعلى ،
00: 09: 09.08 يمكنك رؤية بؤر النسخ المتماثل هذه ،
00: 09: 12.01 والنقاط المظلمة تتسبب في تلطيخ
00: 09: 15.03 تكرار مرض السل الكاذب في يرسينيا.
00: 09: 17.09 وهكذا أصبحنا فضوليين للغاية
00: 09: 18.28 حول طبيعة هذه البقع السوداء.
00: 09: 21.00 كيف تسبب المرض؟
00: 09: 23.00 وكيف تنتشر في جميع أنحاء الطحال؟
00: 09: 27.02 إذن ، ماذا يعني استعمار الأنسجة؟
00: 09: 29.15 الآن ، وجهة النظر الأصلية التي كانت لدينا
00: 09: 31.16 من عمل بينيلوبي بارنز منذ عدة سنوات في مختبري ،
00: 09: 34.26 كان ذلك عبارة عن خلايا بكتيرية قليلة
00: 09: 36.27 كانوا يزرعون الطحال.
00: 09: 39.14 لذلك ، عادةً ما ترى ما بين خلية واحدة وأربع خلايا
00: 09: 42.03 زرع الطحال في البداية ،
00: 09: 44.01 وبالطبع ستستمر البكتيريا
00: 09: 45.26 لقتل العائل من خلال التكرار المستمر للكائن الحي
00: 09: 49.07 في موقع الأنسجة هذا.
00: 09: 51.08 لذا ، هناك طريقة واحدة للنظر إلى هذا
00: 09: 53.01 أن هذه الكائنات الحية القليلة تستمر
00: 09: 54.29 كما لو كان الطحال مجرد ثقافة مرق
00: 09: 59.05 ويستمرون في النمو
00: 10: 01.14 كما لو كان الطحال عبارة عن مرق ،
00: 10: 03.08 ثم تطغى في النهاية على الطحال.
00: 10: 09.03 طريقة واحدة للنظر إلى هذا
00: 10: 10.26 يشبه إلى حد بعيد تلقيح ثقافة المرق
00: 10: 13.27 في المختبر.
00: 10: 15.25 إذن هذا زميلي.
00: 10: 17.20 هنا نأخذ مستعمرة من طبق
00: 10: 19.13 ثم تلقيحه في مزرعة المرق.
00: 10: 22.03 هذا مشابه للتلقيح
00: 10: 23.29 من الطحال الذي يحدث بعد اختراق البكتيريا من الأمعاء
00: 10: 27.18 واذهب إلى مواقع الأنسجة العميقة.
00: 10: 30.13 ثم بمجرد أن تضرب البكتيريا الطحال ،
00: 10: 32.07 في هذه الحالة قمنا بتقليد هذا
00: 10: 33.24 من خلال النمو في ثقافة المرق ،
00: 10: 35.22 ستنمو البكتيريا ،
00: 10: 38.02 نظرًا لأن الاستجابة المناعية غير قادرة على الحد من تكاثر الكائن الحي ،
00: 10: 41.13 إنه مُمْرض بعد كل شيء.
00: 10: 43.12 الكائن الحي قادر على النمو في الثقافة
00: 10: 45.17 ثم نرى ثقافة مرق موحدة داخل مواقع الأنسجة.
00: 10: 49.14 إذن هذا نموذج واحد ،
00: 10: 51.02 ويجب أن أعترف ،
00: 10: 52.27 هذه هي الطريقة التي كنت أفكر بها لعدد من السنوات.
00: 10: 55.19 ومع ذلك ، هناك نموذج آخر
00: 10: 57.13 والذي ربما يبدو أكثر وضوحًا بالنسبة لك ،
00: 10: 59.13 لكن لم يكن واضحًا بالنسبة لي ،
00: 11: 01.18 وهي البكتيريا
00: 11: 03.13 تم زرع الطحال في البداية ،
00: 11: 05.28 بين 1 و 4 خلايا ،
00: 11: 08.10 ثم كل خلية من هذه الخلايا
00: 11: 10.16 ثم أدت إلى ظهور مستعمرات فردية.
00: 11: 13.12 إذن ، كان سبب المرض الاستعمار
00: 11: 17.07 من خلال عدد من المستعمرات المستقلة التي تتكون في مواقع الأنسجة.
00: 11: 21.23 يمكن تقليد هذا أيضًا في المختبر.
00: 11: 26.13 إذن ، ها أنت ترى زميلي ، إذن ،
00: 11: 29.27 تلقيح طبق بتري.
00: 11: 32.07 مرة أخرى ، هذا مشابه لما قد نراه
00: 11: 34.17 مع بذر الطحال.
00: 11: 36.16 ابتلاع البكتيريا في البداية.
00: 11: 40.13 ثم الكائن الحي ، إذن ،
00: 11: 42.14 يخفف ثم ينتقل إلى الطحال ،
00: 11: 44.04 ثم تقوم الخلايا الفردية ببذر الطحال.
00: 11: 46.20 في هذه الحالة ، سيكون طبق بتري.
00: 11: 48.28 بعد ذلك ، بمجرد السماح لطبق بتري بالاحتضان
00: 11: 51.05 لفترة مناسبة من الوقت ،
00: 11: 54.19 تحصل على مستعمرات فردية قادمة على طبق بتري.
00: 11: 57.18 إذن ، السؤال هو ،
00: 11: 59.18 هل لدينا مزرعة مرق تنمو في الطحال ،
00: 12: 02.13 أم أن البكتيريا تنمو كلوحة أجار؟
00: 12: 05.13 وهذه تجربة بسيطة جدًا ،
00: 12: 07.12 والطريقة التي نميز بها بين هذين النموذجين
00: 12: 09.12 كالتالي.
00: 12: 11.17 نأخذ سلالتين من البكتيريا
00: 12: 13.22 متطابقة وراثيًا
00: 12: 16.05 إلا أنها تختلف في جين واحد.
00: 12: 18.03 يحتوي المرء على بروتين فلوري يسمى mCherry ،
00: 12: 20.29 الذي يضيء باللون الأحمر كما تتخيل ،
00: 12: 23.14 والآخر يحتوي على بروتين فلوري
00: 12: 25.23 الذي يضيء باللون الأخضر ، يسمى GFP.
00: 12: 28.26 نأخذ هاتين الثقافتين البكتيريتين
00: 12: 31.23 ثم نخلطهم جميعًا
00: 12: 33.21 لذلك لدينا ثقافة مليئة بالبكتيريا الحمراء والخضراء.
00: 12: 37.14 يرجى المعذرة عن استخدام اللونين الأحمر والأخضر إذا كنت تعاني من عمى الألوان
00: 12: 40.12 سأحاول التحدث عن هذا من أجلك.
00: 12: 43.02 ثم نأخذ هذه الثقافة المختلطة
00: 12: 45.23 ثم نقوم بتلقيحها عن طريق الوريد في الحيوان.
00: 12: 50.01 بضع مئات أو بضعة آلاف من البكتيريا في الحيوان.
00: 12: 53.15 ثم نسمح لبعض البكتيريا بالبذر
00: 12: 55.18 موقع الأنسجة العميقة.
00: 12: 58.11 لذلك في هذا ، أخذنا i.v. تحصين،
00: 13: 00.16 ونستخدم الماوس ،
00: 13: 02.04 ثم نقتل الفأر ببطء ،
00: 13: 03.03 ثم نقوم بتحليل الطحال
00: 13: 04.29 عن طريق أخذ أقسام مجمدة من الطحال
00: 13: 08.11 ثم النظر إلى هذه الأقسام المجمدة
00: 13: 11.02 في المجهر الفلوري.
00: 13: 16.24 وأنت تعلم ،
00: 13: 18.16 نتيجة واضحة جدًا.
00: 13: 20.13 وهذا هو انتصار نموذج لوحة أجار.
00: 13: 23.10 لذا ، كما ترون هنا ، إذا كان لدينا مستعمرة خضراء ،
00: 13: 25.18 ليست مختلطة.
00: 13: 27.04 إذا كان لدينا مستعمرة حمراء ، فهي ليست مختلطة.
00: 13: 29.12 قد ترى بعض انتشار للخلايا الخضراء
00: 13: 31.23 في مواقع الأنسجة الأخرى ،
00: 13: 33.19 لكنك لا ترى مزيجًا من الأحمر والأخضر.
00: 13: 36.01 لذلك ،
00: 13: 37.18 ماذا يحدث عندما يتم بذر البكتيريا
00: 13: 39.15 في الطحال ،
00: 13: 40.28 يبدو الأمر كما لو تم زرعهم على طبق أجار.
00: 13: 42.29 بكتيريا فردية
00: 13: 44.17 تابعوا تشكيل مستعمرات فردية ،
00: 13: 47.10 ولا يبدو أن هناك أي خلط
00: 13: 49.10 بين المستعمرات.
00: 13: 50.23 بمجرد إنشاء مستعمرة ،
00: 13: 52.07 يبدو أن البكتيريا قادرة على الهجرة
00: 13: 54.07 من تلك المستعمرة إلى مواقع أخرى ،
00: 13: 56.00 وإنشاء مستعمرات أخرى داخل الأنسجة.
00: 13: 58.28 حسنًا ، الآن.
00: 14: 03.04 عندما تنظر إلى هذا ، ترى أن هناك مشكلة.
00: 14: 05.16 كما ذكرت في الحديث الأول ،
00: 14: 07.16 نميز بين العوامل الممرضة وغير الممرضة
00: 14: 10.06 بواسطة البروتينات الفوعة التي يصنعها العامل الممرض.
00: 14: 13.25 وما الذي يحدد ما إذا كان العامل الممرض
00: 14: 15.21 يصنع بروتين فوعة
00: 14: 17.02 هو ما إذا كان يتفاعل فعليًا بشكل مباشر مع أنسجة المضيف.
00: 14: 20.24 ولكن ما يمكنك رؤيته هنا هو ، عندما تتشكل مستعمرة ،
00: 14: 23.08 لا تتفاعل جميع البكتيريا مع الخلايا المضيفة.
00: 14: 26.06 لدينا بكتيريا داخل هذه المستعمرات الصغيرة ،
00: 14: 28.20 وكل ما يرونه هو بكتيريا أخرى في المستعمرة ،
00: 14: 31.26 بينما لدينا بكتيريا أخرى
00: 14: 33.18 حيث يوجدون في محيط هذه المستعمرة ،
00: 14: 35.14 ومن الواضح أنهم يتفاعلون مع الخلايا المضيفة.
00: 14: 38.02 والخلايا المضيفة التي نراها تحيط بهذه البكتيريا ،
00: 14: 40.19 وسيظهر هذا لاحقًا في هذا الحديث ،
00: 14: 43.08 هذه الخلايا المضيفة عبارة عن عدلات ،
00: 14: 45.23 الخلايا البلعمية التي تحاول تدمير الكائنات الحية الدقيقة ،
00: 14: 49.13 وتظهر العدلات هنا باللون الأزرق.
00: 14: 53.08 يتم عرضها هنا باللون الأزرق
00: 14: 56.05 لأننا صبغنا نواتهم بصبغة الحمض النووي.
00: 14: 58.16 حسنًا ، السؤال الآن هو ،
00: 15: 00.08 ماذا عن هذه البكتيريا
00: 15: 02.03 في هذه البيئات المختلفة؟
00: 15: 03.16 هل يتصرفون بشكل مختلف؟
00: 15: 07.09 لذا عندما ننظر إلى هذا ،
00: 15: 08.28 من الواضح أن هناك شيئًا ما يحدث.
00: 15: 10.20 أول شيء تلاحظه في موقع الأنسجة هذا تحديدًا
00: 15: 13.17 هو أننا قمنا بتجنيد العدلات لهذا الموقع ،
00: 15: 16.03 والبكتيريا لا تزال حية.
00: 15: 18.11 وأيضًا ، ما تراه هو ذلك
00: 15: 20.13 تواجه البكتيريا الخلية البلعمية ،
00: 15: 23.06 وهناك مجموعة فرعية من البكتيريا
00: 15: 25.07 التي تتفاعل مع الخلية البلعمية ،
00: 15: 27.05 ولكن لا يتم بلعمة البكتيريا
00: 15: 29.04 هم ببساطة مرتبطون بالسطح.
00: 15: 31.01 الشيء الثاني الذي تلاحظه هو ذلك
00: 15: 32.25 توجد بكتيريا داخل هذه المستعمرة ،
00:15:34.28 which are not interacting with the phagocytic cells at all.
00:15:37.11 So the question is, why are you.
00:15:39.10 why do you have one set of bacteria
00:15:41.06 directly interacting with host cells,
00:15:42.28 and the other one that seems to be naive to these cells.
00:15:47.12 So, clearly this pathogen
00:15:49.22 is doing something to the phagocyte.
00:15:51.11 It's preventing phagocytosis.
00:15:53.25 The way it does that
00:15:56.19 is it has a Type III secretion system.
00:15:59.03 A Type III secretion system
00:16:00.21 is one of the specialized secretion systems
00:16:02.21 which I described in the previous talk,
00:16:04.24 and the Type III secretion system
00:16:06.24 allows movement of a protein into the host cell,
00:16:10.17 which interferes with phagocytosis.
00:16:13.05 And the way that these proteins
00:16:14.22 are able to move from the bacterium
00:16:16.26 into the host cell
00:16:18.16 is through this needle-like structure
00:16:20.02 which is on the surface of the bacterium,
00:16:22.02 in which bacterial proteins
00:16:24.29 which interfere with phagocytosis of the host cell
00:16:27.10 move through this structure,
00:16:29.12 across the plasma membrane of the host cell,
00:16:31.06 and then are able to get a cytoplasmic target.
00:16:34.08 target a cytoplasmic protein
00:16:36.29 within the host phagocyte.
00:16:39.04 This is.
00:16:41.15 the structure of these particular secretion complexes
00:16:45.17 was initially described in Jorge Galán's lab,
00:16:50.09 and there's some beautiful structures
00:16:52.10 that have been now demonstrated
00:16:55.09 in the lab of Marlovits and coworkers,
00:16:57.13 and this is an EM structure of such a complex.
00:17:01.02 As you can see, there's a base
00:17:03.22 which is through the envelope of the bacterial cell
00:17:06.08 and then there's this needle
00:17:08.02 which sticks out from the surface of the bacterial cell
00:17:10.08 into the host cell.
00:17:14.29 Alright, so now the secreted protein
00:17:16.24 goes through the Type III translocation apparatus,
00:17:20.02 and what's probably the most important protein
00:17:21.29 for this process
00:17:23.22 is the protein YopE,
00:17:25.17 which is one of these proteins
00:17:27.01 that targets small GTPases in the host cell
00:17:28.24 and inactivates Rho family members
00:17:30.17 to prevent phagocytosis.
00:17:32.11 So, what you see here
00:17:33.25 is YopE is being secreted by the bacterium.
00:17:36.19 It's now interfering with phagocytosis
00:17:38.17 by the neutrophils that are surrounding the [bacterial] cell,
00:17:42.02 and then you see this frustrated phagocytosis event.
00:17:45.06 On the other hand, the bacteria which are within the colony
00:17:48.13 do not have to deal directly with the phagocyte,
00:17:50.26 therefore they may not need
00:17:53.16 the transcriptional program
00:17:55.23 which makes these proteins
00:17:57.23 which have to inactivate the neutrophil.
00:18:02.04 So what we wanted to ask then is,
00:18:05.07 is there spatial regulation?
00:18:07.09 So, do the bacteria which interact directly with the neutrophil
00:18:10.02 have a different transcriptional profile
00:18:12.00 than the bacteria which are growing
00:18:14.05 within the center of these host cells.
00:18:16.25 And so.
00:18:18.18 we believe that that's probably the case,
00:18:20.15 and we had reason to believe this was the case
00:18:22.13 based on previous work from workers studying
00:18:25.29 organisms growing within the lumen of the intestine.
00:18:28.13 And, in this particular work,
00:18:30.02 which was done by Sansonetti and coworkers.
00:18:32.20 Christoph Tang.
00:18:34.21 what they did is they fed another pathogen, Shigella flexneri,
00:18:38.16 into animals,
00:18:41.00 and they noticed that bacteria
00:18:43.00 that were growing near the interface of intestinal epithelium,
00:18:45.19 and in the lumen,
00:18:47.19 seemed to be seeing a different environment
00:18:50.00 in regards to oxygen tension.
00:18:52.11 And the way this could be seen
00:18:54.20 is with one of these fluorescent proteins, GFP,
00:18:56.26 which only folds if you have sufficient oxygen in the environment.
00:18:59.15 And what they found is that,
00:19:01.19 in the case of these GFP-encoding Shigella,
00:19:04.28 bacteria which were growing within the lumen did not fluoresce,
00:19:08.23 but as you got closer and closer to the lumen of the intestine,
00:19:11.29 what happens is they begin to fluoresce,
00:19:14.09 and the reason why is because the oxygen tension here,
00:19:16.21 near the intestinal epithelial cells,
00:19:19.12 is much higher than in the lumen of the intestine,
00:19:21.24 which is basically anaerobic,
00:19:23.27 and the GFP will not fold.
00:19:28.19 And so this colored our way of looking at things.
00:19:32.20 And so we asked if a similar thing could be going on,
00:19:35.02 but it's a little different than the oxygen environment.
00:19:37.04 What we're seeing here is we're seeing a cell interactive environment
00:19:40.22 as well as an environment
00:19:43.01 in which the bacteria are growing within the center.
00:19:46.28 So now, the second thing that we were interested in, then,
00:19:49.19 is whether there is community behavior.
00:19:52.01 And, we defined community behavior by the following,
00:19:54.09 and that is that the activity of one population
00:19:56.28 causes a second population to be differentially regulated.
00:20:00.01 So, as you recall from the early slides,
00:20:02.08 bacteria which would be growing associated with tissues,
00:20:05.17 in this case neutrophils,
00:20:08.11 might change the environment,
00:20:10.09 so that the bacteria growing within the center of the colony
00:20:12.15 then are experiencing a different environment
00:20:16.20 and, as a result of this different environment then,
00:20:19.02 they undergo a different transcriptional profile
00:20:21.19 that looks very different from the bacteria
00:20:23.17 which are growing associated with host cells.
00:20:28.00 Okay, so let's go and talk about the first point.
00:20:31.25 And again, YopE will interact with the phagocyte.
00:20:35.00 interfere with phagocytosis.
00:20:37.00 And so, one of the interesting aspects of the regulation
00:20:40.12 of the gene that encodes this protein
00:20:43.10 is that it has been shown by Hans Wolf-Watz and coworkers,
00:20:46.03 almost twenty years ago,
00:20:49.25 that the gene for this protein is upregulated,
00:20:54.03 so the gene is transcribed at higher levels,
00:20:56.25 when bacteria are growing in contact with host cells
00:20:59.24 than when they're not.
00:21:01.08 In this simple experiment from Wolf-Watz's lab,
00:21:03.19 he takes bacteria in which a luciferase reporter
00:21:05.27 is fused to the gene for YopE
00:21:08.07 and then incubates it with cultured cells,
00:21:10.22 in this case it's HeLa cells,
00:21:12.24 and then the bacteria which are associated
00:21:16.01 simply with the extracellular matrix are not turning on this gene,
00:21:18.15 but those which are associated with the cells are.
00:21:21.22 So then what we asked is,
00:21:23.21 is this really what's going on in tissues?
00:21:27.27 And so, we made a similar type of reporter,
00:21:30.17 and this reporter actually has two different fluorescent proteins in it.
00:21:33.23 One fluorescent protein has GFP,
00:21:36.23 and GFP is just made constitutively,
00:21:38.29 so it's always on,
00:21:40.28 and the other has Cherry.
00:21:43.04 Cherry is a red fluorescent protein,
00:21:44.25 and it's under the transcriptional control
00:21:46.24 of the YopE gene.
00:21:48.20 Otherwise, this organism is totally wild type.
00:21:51.23 It has all the components necessary
00:21:53.28 for causing disease.
00:21:56.00 Then, we take this particular construct,
00:21:57.29 we then inject animals intravenously,
00:22:00.27 we allow infection to go on for three days,
00:22:03.19 we then harvest the spleens
00:22:05.16 and we perform histology on frozen sections,
00:22:07.26 using fluorescence microscopy.
00:22:11.03 Usually, we use confocal microscopy to do this.
00:22:16.12 And you see a very striking result.
00:22:18.19 Again, red is the YopE gene.
00:22:20.23 Green is just constitutive expression.
00:22:23.06 And what you can see is that on the edges of these colonies
00:22:26.05 the bacteria are glowing red.
00:22:28.19 If they're in contact with the host cells,
00:22:30.04 with the neutrophils,
00:22:31.18 they're turned on.
00:22:33.13 But the bacteria in the center have a different transcriptional profile
00:22:35.29 they're green.
00:22:37.15 They're not turning on this gene,
00:22:39.02 so they're in a protective environment
00:22:40.21 in which they're not directly interacting with phagocytic cells.
00:22:43.24 They're growing, in essence,
00:22:45.16 in some ways,
00:22:47.06 very similarly to bacteria which are not growing in tissue.
00:22:53.16 So, there's the contact with the host cells,
00:22:56.02 and those are the bacteria that are internal.
00:22:59.18 Now, this gives us
00:23:02.09 two transcriptionally distinct populations,
00:23:07.17 and it's clear that it looks like there's an altruistic effect,
00:23:10.27 so that the bacteria directly interacting
00:23:13.06 with the host cells
00:23:14.25 are changing the environment
00:23:16.17 so that the bacteria in the center
00:23:18.25 are able to actually avoid phagocytosis.
00:23:21.13 And not only does avoid phagocytosis mean that they don't have to worry
00:23:24.16 about being killed by the phagocyte,
00:23:26.20 it means they can undergo a transcriptional profile
00:23:29.02 which starts to look a little bit like what a non-pathogen
00:23:31.15 looks like, in that they may not be making some of the genes that are.
00:23:35.20 expressing some of the genes that are important for disease.
00:23:41.24 But the question is, there's other things going on in tissue,
00:23:44.14 and I mentioned in the previous talk,
00:23:47.11 when these foci start to get larger,
00:23:51.14 what happens is there are secondary responses
00:23:53.24 in which the host tries to clear out microorganisms.
00:23:56.21 And one of the secondary responses is nitric oxide.
00:23:59.20 So, there's cells that might come in
00:24:01.22 and make soluble mediators
00:24:03.22 to actually start to clear out the organism.
00:24:06.05 So what we wanted to ask is,
00:24:07.28 is this more heterogeneous than we even though initially?
00:24:10.20 Is there actually more than one population?
00:24:15.00 So, nitric oxide,
00:24:17.20 as I mentioned previously,
00:24:20.08 would be a very important antimicrobial molecule
00:24:22.29 that these cells might see.
00:24:25.06 It can diffuse into the center of these microcolonies,
00:24:28.00 and so the bacteria don't actually have to
00:24:30.06 directly interact with phagocytes
00:24:32.05 in order to see this antimicrobial molecule.
00:24:34.23 And nitric oxide, of course,
00:24:36.22 is made by inducible nitric oxide synthase.
00:24:40.27 So, now we believe that
00:24:45.24 Yersinia has to have strategies for dealing with nitric oxide,
00:24:48.27 and the reason for believing
00:24:51.00 is that the very closely related,
00:24:53.02 shockingly closely related organism, Yersinia pestis,
00:24:55.10 which causes bubonic plague.
00:24:57.08 but causes a disease that's very different
00:24:59.27 from Yersinia pseudotuberculosis.
00:25:02.25 appears to require strategies
00:25:04.20 for dealing with the nitric oxide response.
00:25:07.18 And in enteric organisms,
00:25:09.11 that is, Gram negative organisms
00:25:11.12 which are similar to E. coli,
00:25:13.22 the most important way in which these organisms
00:25:15.19 are able to inactive nitric oxide
00:25:18.15 is through the use of this protein called HMP,
00:25:20.23 which is a flavoprotein which inactivates nitric oxide.
00:25:24.13 And what Sebbane and coworkers showed
00:25:26.11 a number of years ago
00:25:28.16 is that if you don't have HMP,
00:25:30.23 then Yersinia pestis,
00:25:32.20 which causes a lethal disease in mice,
00:25:36.10 shows delayed or no death in other animals
00:25:40.10 if the bacteria are unable to make the HMP protein.
00:25:44.03 So, we decided to investigate this in detail,
00:25:46.27 and there were reasons for thinking that HMP
00:25:48.27 would be an important protein to look at,
00:25:51.02 because hmp is a gene
00:25:53.02 that's highly regulated by the presence of nitric oxide.
00:25:58.17 So, in bacteria,
00:26:00.22 nitric oxide is able to regulate a number of genes.
00:26:04.02 The HMP protein,
00:26:05.29 which takes nitric oxide and oxygen
00:26:08.11 and inactivates it by making NO3-,
00:26:11.03 is a flavoprotein as described right here,
00:26:13.29 and it's regulated by a transcriptional regulator
00:26:17.17 called NsrR, which recognizes
00:26:20.26 high levels of nitric oxide in tissues,
00:26:24.00 and then there's a conformational change in NsrR
00:26:27.08 which activates the gene for HMP,
00:26:29.12 and it then gets turned on.
00:26:31.08 That means we can use the gene for HMP
00:26:33.08 as a reporter for nitric oxide concentration
00:26:35.20 in host tissues.
00:26:39.09 So, the reporter we made was very similar
00:26:41.06 to the one we showed before,
00:26:43.00 and that is that we have a constitutively expressed GFP
00:26:45.14 and then we have Cherry under the control of the hmp gene.
00:26:50.10 So, what we see is something very similar
00:26:52.09 to what we saw with YopE,
00:26:54.21 and that's that there is an extreme gradient of expression
00:26:56.22 of the hmp gene.
00:26:58.15 On the edges, what we see.
00:27:00.08 and bacteria that are migrating into tissues.
00:27:03.10 the bacteria are all red, so they have high HMP expression.
00:27:08.07 However, in the center
00:27:10.21 you see the beginning of a gradient.
00:27:12.24 You see yellow,
00:27:14.19 which means that the red is expressed
00:27:16.23 at lower levels in these cells.
00:27:18.28 And in the center, frankly, you see green,
00:27:20.23 which means we see the green fluorescent protein
00:27:22.26 but we don't see the red fluorescent protein
00:27:26.09 in the center of these colonies.
00:27:28.12 Clearly, as the bugs migrate into tissues,
00:27:30.05 they're able to see nitric oxide.
00:27:32.11 This could also be displayed another way,
00:27:34.01 where we ratio the Cherry to the GFP
00:27:36.28 in this ratiometric display.
00:27:39.12 Red means that you have very high Cherry levels
00:27:41.28 blue means that the levels of GFP relative to Cherry
00:27:45.02 are very high.
00:27:46.16 This is over a 10-fold gradient
00:27:49.29 based on this ratiometric assay,
00:27:52.02 in which we can see that there's very low expressions of HMP
00:27:54.08 in the center of the colony
00:27:56.11 and very high on the edges.
00:27:58.02 This can also be displayed in another way,
00:28:00.28 in which we do 3-D imaging of this particular structure.
00:28:04.07 Okay, so.
00:28:05.26 now, the question is,
00:28:07.19 why is there this steep gradient?
00:28:10.02 And there's two explanations for why the gradient
00:28:12.09 could be steep.
00:28:13.29 One reason is that there's this gradient of expression,
00:28:16.21 where the bugs go from red to yellow to green
00:28:20.05 because the NO gradient in host tissues
00:28:22.26 is very steep.
00:28:24.10 As a result, the bacteria growing within the center of the colony
00:28:27.04 don't see NO.
00:28:29.02 But what we were more curious about
00:28:32.26 is whether we could find an example of community behavior.
00:28:35.04 That is, are the bacteria on the edges
00:28:37.09 facilitating growth of bacteria in the center
00:28:39.10 because they're removing nitric oxide from the center of the colony.
00:28:44.09 as displayed here.
00:28:46.27 Bacteria growing near a neutrophil
00:28:49.07 make the HMP protein.
00:28:51.18 They then remove or reduce the amount of NO
00:28:56.08 in the environment.
00:28:58.07 Blue is high NO
00:29:00.06 white or light blue is low NO.
00:29:02.10 Then as the NO gets lower,
00:29:04.11 then there's no NO in the system
00:29:05.29 where the bacteria are growing,
00:29:07.19 and then you no longer see hmp::Cherry on anymore,
00:29:11.01 and the bacteria are growing relatively free of NO
00:29:13.25 because of this community behavior.
00:29:16.00 So, how do we actually test this and
00:29:17.29 distinguish between these two models?
00:29:21.28 So, the way we distinguish between these two models
00:29:23.24 is we take advantage of the fact that
00:29:26.05 hmp actually inactivates NO,
00:29:28.03 so in a wild type organism,
00:29:30.27 the hmp will take NO
00:29:33.20 and reduce the amount of NO in the environment.
00:29:37.10 And in the wild type what will happen,
00:29:39.08 if there's a steep NO gradient.
00:29:41.07 we see a steep NO gradient with the wild type
00:29:43.09 because the gradient is simply steep,
00:29:46.03 and if you have an hmp- mutant
00:29:48.25 it doesn't matter whether it's inactivating the NO or not.
00:29:51.10 There's simply a steep gradient
00:29:53.04 from the presence of neutrophils making it high near them,
00:29:56.03 and then there's loss of NO
00:29:58.13 deeper into the colony.
00:30:00.15 On the other hand, if there's community behavior
00:30:03.23 you'll see a different result.
00:30:05.12 In the wild type, what happens is
00:30:07.29 the HMP protein would be removing the NO
00:30:10.18 from the environment
00:30:12.14 and then allowing bugs to grow
00:30:14.09 in the absence of hmp expression.
00:30:16.03 And then in the case of the mutant,
00:30:19.04 the hmp is no longer removing
00:30:22.01 NO from the tissues,
00:30:23.27 and now what happens is what we see.
00:30:26.10 is that the bacteria now are able to
00:30:29.17 induce the hmp expression because NO is not removed.
00:30:32.23 Alright, so this is a very simple experiment,
00:30:34.15 and we get a relatively simple answer.
00:30:38.21 The answer is the following.
00:30:40.29 that the gradient that we see is now gone.
00:30:43.12 So now, in this experiment what we do is
00:30:45.16 we've inverted the GFP.
00:30:47.09 what we've done here is we've taken the hmp- and the hmp+,
00:30:51.14 and what you see is the hmp+.
00:30:53.29 you see Cherry expression on the edges,
00:30:57.05 and then in the center
00:30:59.14 there's little expression at all.
00:31:01.06 So we've seen this before.
00:31:02.24 Now what happens, in the case of.
00:31:04.24 if we have an hmp- mutant,
00:31:06.13 this gradient is gone and we start, now,
00:31:08.00 to see Cherry now expressed at high levels
00:31:10.15 in the center of these colonies.
00:31:12.17 This can be seen in this 3-D reconstruction.
00:31:15.01 So right here,
00:31:17.18 the way we've displayed this data is,
00:31:19.19 if you have high fluorescence,
00:31:21.13 in the X axis you see high peaks,
00:31:23.16 and if you have low levels of expression
00:31:25.17 you see absence of peaks.
00:31:27.16 What you can see is, in the wild type situation,
00:31:29.26 there's a loss of expression in the center,
00:31:32.01 but in the deletion, where we're allowing
00:31:34.01 NO to get into the center of the colony,
00:31:35.25 we're seeing expression throughout the colony.
00:31:37.25 So we view this as community behavior.
00:31:41.17 Alright, now the question is this.
00:31:44.06 so, one of the most interesting aspects of this
00:31:46.27 is the fact that the bacteria on the edges of the colony
00:31:51.00 are facilitating the bacteria in the center to grow,
00:31:54.14 so that you actually need that expression on the outside
00:31:56.20 in order to cause disease,
00:31:58.19 and that can be seen here.
00:32:00.02 I showed you pictures of animals
00:32:02.03 in which we've sectioned through the spleen
00:32:04.12 3 days after infection,
00:32:06.14 and the size of the colonies
00:32:08.01 in either the wild type or the Δhmp mutant
00:32:10.08 look almost identical.
00:32:12.04 However, if you wait 5 days after infection,
00:32:14.02 what happens is the colonies continue to grow
00:32:16.23 in the wild type situation,
00:32:18.17 but in the mutant the colonies start to break apart.
00:32:21.20 What we find interesting about this
00:32:23.20 is that the ability to establish this colony
00:32:25.24 and maintain the colony is dependent on only a subset of bacteria
00:32:29.22 expressing this gene,
00:32:31.12 because these bacteria in the center aren't expressing it.
00:32:33.19 So, if the bugs on the outside
00:32:35.11 are unable to express this particular protein,
00:32:37.19 then what happens is the whole colony breaks apart.
00:32:43.12 Alright, now. so, the question is,
00:32:46.20 are we actually seeing two signals?
00:32:48.26 Is there a signal that's coming direct from the cell?
00:32:51.29 Or is there actually a soluble signal
00:32:53.26 and a signal that's coming from the host cell?
00:32:56.06 So, we look at that as either cell contact and NO
00:32:59.14 as a single signal that might be coming in
00:33:02.05 and the bugs on the edges are responding to,
00:33:04.16 whereas the bugs in the center
00:33:06.15 are responding to no signal at all,
00:33:08.27 and they're growing.
00:33:11.14 something in between a pathogen and non-pathogen.
00:33:14.15 Now, the alternative is that
00:33:16.08 there's actually three signals going on,
00:33:18.10 and that there's a cell contact and an NO signal
00:33:20.04 going on at the edges because these cells
00:33:22.08 are seeing NO as well as cell contact,
00:33:24.26 but then there's other bugs
00:33:26.29 which are within this particular tissue site
00:33:29.19 which are seeing NO but they're not seeing the host cell,
00:33:33.22 and then perhaps there's a third population
00:33:35.11 which is seeing neither the host cell nor NO.
00:33:37.24 So the, we draw this, therefore,
00:33:39.19 as three populations
00:33:41.24 in which there's bacteria on the edges
00:33:43.24 directly contacting the host,
00:33:45.27 and then there's other bacteria
00:33:47.19 which are not directly contacting a host cell,
00:33:49.19 but they might be seeing NO,
00:33:51.18 and then the ones in the center,
00:33:54.06 they're seeing neither NO nor the host cells.
00:33:57.20 So now, to distinguish between these two models
00:34:00.19 we set up another reporter situation.
00:34:03.00 So, in this reporter situation
00:34:04.18 we have the cell contact signal reporter,
00:34:09.02 yopE, now in red,
00:34:12.05 and GFP now fused to hmp.
00:34:14.13 We put them both into
00:34:16.18 either a wild type or a Δhmp strain,
00:34:18.26 and then we ask whether
00:34:21.02 we see a gradient of expression like we'd seen before.
00:34:23.29 If these two proteins. these two genes
00:34:27.01 are now responding to the identical signals,
00:34:29.20 the gradient that we see,
00:34:31.23 that gets removed when we're studying the hmp gene,
00:34:33.28 should also be removed
00:34:36.03 when we look at expression of yopE.
00:34:38.16 However, that's not what we see.
00:34:43.05 What you see is that.
00:34:44.25 now, the green GFP is HMP,
00:34:47.13 and what you see is there's HMP expression
00:34:49.10 throughout the colony,
00:34:51.13 but YopE is still expressed
00:34:53.15 at very high levels around the edges,
00:34:55.14 where it's in contact with host cells.
00:34:57.14 So, these two proteins are responding, therefore,
00:34:59.11 to different signals.
00:35:01.03 On the wild type, again, you see something similar
00:35:03.02 to what we've seen before.
00:35:04.20 You see this extreme gradient of expression of hmp.
00:35:12.11 Alright, so now we believe
00:35:14.00 that we've got three different signals.
00:35:15.23 There's ones that are missing both the cell contact signal
00:35:18.11 and the NO signal.
00:35:19.26 It doesn't mean they're not seeing some other signals
00:35:21.14 we haven't identified and, in fact,
00:35:24.03 my lab is trying to identify some other signals
00:35:25.24 that these ones in the center might be seeing
00:35:27.11 that might distinguish these cells
00:35:29.06 from organisms that are growing simply in culture.
00:35:31.24 There's ones that are responding to an NO signal.
00:35:34.03 They're not in contact with a host cell,
00:35:36.01 but they're turning on their high GFP levels.
00:35:38.21 And then the ones that are high GFP levels
00:35:40.19 that are on the edges
00:35:42.09 are responding to both the cell contact signal
00:35:44.00 and to an NO signal.
00:35:46.29 So now, the question is,
00:35:48.07 where is the nitric oxide coming from?
00:35:50.27 So, it could be coming directly from the host cells
00:35:53.17 which the organism is interacting with,
00:35:56.17 or it could be coming from somewhere else,
00:35:58.26 and the most straightforward way
00:36:00.22 to find out where the NO is coming from
00:36:02.24 is to study inducible nitric oxide synthase,
00:36:05.14 the protein which makes nitric oxide.
00:36:08.18 And so, we can determine
00:36:10.13 where the nitric oxide is coming from
00:36:13.01 by simply probing with antibody directly against
00:36:14.25 inducible nitric oxide synthase
00:36:16.26 and identifying cells
00:36:18.29 which are expressing this protein in tissues.
00:36:23.04 So what I'm going to show you
00:36:24.25 is a series of panels
00:36:26.24 in which I show you a typical colony
00:36:28.10 of Yersinia pseudotuberculosis growing in tissues.
00:36:30.23 In blue are the bacteria,
00:36:32.09 which we stain with antibody directed against the bacteria,
00:36:35.15 and you see this nice colony.
00:36:37.20 And then the second thing I'm going to show you
00:36:39.26 is a stain, now, for inducible nitric oxide synthase.
00:36:43.26 And surprisingly, what you see
00:36:46.05 is that although bacteria are growing within this colony here,
00:36:48.22 there's a gap,
00:36:50.09 and as I'll show you on the next side,
00:36:52.01 this gap actually has cells.
00:36:53.29 This gap where the cells
00:36:55.28 are not making inducible nitric oxide synthase.
00:36:58.09 Instead, the inducible nitric oxide synthase
00:37:00.15 is coming from cells in the periphery.
00:37:03.02 These cells out here
00:37:05.06 that are making inducible nitric oxide synthase,
00:37:07.03 we believe are macrophages and lymphocytes.
00:37:09.29 Now, if we stain with neutrophils,
00:37:11.22 which I've incessantly told you
00:37:14.16 the bugs are interacting with,
00:37:16.06 without actually giving you any evidence for,
00:37:18.13 what we find is that the neutrophils
00:37:20.14 are directly interacting with the bacteria,
00:37:23.03 but the neutrophils that are interacting with the bacteria
00:37:25.27 are, indeed, not making nitric oxide synthase.
00:37:28.16 So, the nitric oxide synthase is coming from afar,
00:37:31.19 and then managing to migrate through the neutrophils
00:37:35.11 and actually attacking the bacteria on the edges.
00:37:39.29 Okay, so this sort of summarizes
00:37:42.11 what I'd like to communicate with you today,
00:37:45.21 and that is that the nitric oxide-producing cells
00:37:48.19 are very far away,
00:37:50.25 and the nitric oxide producing cells
00:37:52.17 are not directly in contact with the [bacterial] cells,
00:37:54.26 but the bacteria are still responding to the nitric oxide.
00:37:58.17 When they respond to nitric oxide
00:38:00.20 , the nitric oxide gradient, which is displayed here
00:38:03.25 as blue:high to yellow:low,
00:38:06.14 when the bacteria encounter it,
00:38:08.14 the HMP protein inactivates it,
00:38:10.16 allowing bacteria in the center of the colony
00:38:12.11 to be naive for nitric oxide,
00:38:14.08 and not see it.
00:38:15.21 Furthermore, the bacteria in the center
00:38:17.12 are also protected from phagocytes,
00:38:19.18 because the ones on the edges
00:38:21.20 are acting to interfere with phagocytosis
00:38:23.20 and prevent their access
00:38:26.10 to the bacteria in the center of the colony.
00:38:29.07 Alright, so now,
00:38:31.07 why do we think this is important?
00:38:33.02 Do you think that this is a general model
00:38:34.24 for how all pathogens work?
00:38:36.20 And so, our way of thinking about this
00:38:38.21 is colored by work
00:38:41.03 that was published last year in Nature
00:38:44.00 by Hardt and Ackermann and coworkers,
00:38:46.26 who demonstrated, that in the case of Salmonella,
00:38:50.05 that if bacteria are.
00:38:52.18 in bacteria which are inoculated into an animal,
00:38:55.05 in this case a mouse,
00:38:56.26 and in this case it's Salmonella,
00:38:58.18 bacteria will make a virulence-dependent cascade,
00:39:03.17 which will allow them to invade into host tissues
00:39:07.02 and bypass the immune response.
00:39:10.16 What they demonstrated is that
00:39:12.29 all the bacteria in the population
00:39:14.28 actually express genes associated with virulence.
00:39:17.10 What they saw is that,
00:39:19.01 if you model this,
00:39:20.18 that the number of bacteria that are fully virulent
00:39:23.18 will decrease over time,
00:39:25.10 and instead they'll be replaced
00:39:27.04 by avirulent derivatives of the organism.
00:39:29.23 So, by having a virulence cascade
00:39:33.09 which is on in all the organisms in a tissue,
00:39:35.28 you actually select, now,
00:39:38.05 for faster growing, non-pathogenic variants,
00:39:40.20 which will overgrow the population.
00:39:42.29 On the other hand, if you build a pathogen
00:39:44.15 a little more wisely,
00:39:46.10 so that a proportion of the organisms
00:39:49.22 are not producing virulence-associated proteins,
00:39:53.08 then you see higher persistence
00:39:55.01 of the fully virulent organism.
00:39:57.05 So, what we believe is that
00:39:59.25 the reason why pathogens have this heterogeneous population
00:40:02.21 is that it's able to now allow
00:40:05.23 expression of proteins on the edges
00:40:08.06 which result in the organisms actually growing slower,
00:40:11.09 but dealing directly with the host immune function,
00:40:14.23 and then there's another population protected.
00:40:17.03 And this faster growing population,
00:40:18.23 which doesn't have to directly interact with host cells,
00:40:23.01 can outcompete avirulent derivatives,
00:40:25.11 because they're able to grow
00:40:27.14 just as fast as some avirulent derivative.
00:40:29.23 So, the fitness cost that an organism might have
00:40:32.20 from making virulence-associated proteins
00:40:35.06 is partially overcome
00:40:37.09 from the ability of these organisms to grow heterogeneously
00:40:39.18 in tissues.
00:40:42.08 So, let me summarize now,
00:40:44.20 with the three points that I want to make.
00:40:46.27 is that pathogen-specific proteins are only expressed
00:40:49.00 by a fraction of bacteria,
00:40:50.23 and we believe the reason for that
00:40:52.24 is because this allows them to
00:40:56.16 have a fitness cost which is less than they would have
00:40:58.24 if all the bacteria in the population
00:41:01.01 actually expressed virulence-associated proteins.
00:41:06.16 The environment in which the bacteria encounter
00:41:10.01 is different in different sites within the tissue,
00:41:13.09 and that includes in the narrow environment
00:41:15.17 in which the organism is growing.
00:41:17.18 And then finally,
00:41:20.03 as the bugs move into other sites,
00:41:22.05 there are different environments
00:41:24.07 which the microorganism encounters,
00:41:26.18 and when it encounters these different sites,
00:41:28.11 it encounters.
00:41:30.04 it will now respond with a different transcriptional profile.
00:41:34.26 So finally, I'd like to thank the people
00:41:37.15 who worked on this.
00:41:39.12 Sina Mohammadi was a graduate student
00:41:41.09 and a postdoc in my lab,
00:41:42.21 who did the initial reporters
00:41:44.06 to allow following of gene expression in tissues.
00:41:47.13 And of course, I'd like to thank Penelope Barnes,
00:41:49.14 who was an MD fellow in my lab,
00:41:51.09 who got us thinking about colonies within tissues.
00:41:54.15 And Molly Bergman and Greg Crimmins
00:41:57.04 did the initial studies which led to
00:41:59.18 most of this work which I've described,
00:42:01.09 which was performed by Kim Davis in my lab.
00:42:03.04 I've acknowledged her work throughout, on the slides,
00:42:05.04 with her name there.
00:42:07.12 And in addition, I'd like to thank Kerri Sheahan,
00:42:10.07 who's developed analysis of Type III translocation in my lab,
00:42:13.07 as well as special thanks to Joan Mecsas,
00:42:15.19 who is a far more expert
00:42:18.05 at animal infection models than I am,
00:42:20.04 and much of what I've learned has been learned from her.
00:42:22.24 And then my funding is from NIAID,
00:42:25.11 which has funded my lab on Yersinia
00:42:27.21 for over 20 years,
00:42:30.09 as well as Howard Hughes Medical Institute.
00:42:32.16 Thank you.

  • />Part 1: What Distinguishes a Pathogen from a Non-Pathogen?


شاهد الفيديو: أمراض (قد 2022).


تعليقات:

  1. Wajih

    في رأيي ، أنت تعترف بالخطأ. اكتب لي في PM ، وسوف نتعامل معها.

  2. Barnett

    أعتقد أنهم مخطئون. اكتب لي في رئيس الوزراء ، تحدث.

  3. Glaleanna

    أفكار مثيرة للاهتمام للغاية ، حسناً ، كل شيء تم وضعه على الرفوف

  4. Camdan

    (أ) ليس سؤال سيء



اكتب رسالة