Innate Immune Response to S. aureus Biofilm
对金黄色葡萄球菌生物膜的先天免疫反应
基本信息
- 批准号:10665032
- 负责人:
- 金额:$ 58.82万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2009
- 资助国家:美国
- 起止时间:2009-07-01 至 2024-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AcetylationAnabolismAnti-Bacterial AgentsAnti-Inflammatory AgentsAntibioticsCellsCellular Metabolic ProcessChIP-seqDataDevelopmentDiseaseEnvironmentExcisionFundingGenus staphylococcusGlycolysisGoalsHDAC4 geneHip region structureHistone Deacetylase InhibitorHistonesImmuneImmune responseImpairmentImplantIncidenceInfectionInfiltrationInflammatoryInnate Immune ResponseInterleukin-10Knockout MiceLaboratoriesLeukocytesLibrariesMacrophageMetabolicMetabolic PathwayMetabolismMicrobial BiofilmsModelingMolecularMolecular Mechanisms of ActionMusMyeloid-derived suppressor cellsNebraskaNeutrophil InfiltrationOligomycinsOxidative PhosphorylationPathway interactionsPatientsPeriprosthetic joint infectionPhenotypeProductionPropertyProsthesisRoleSourceStaphylococcus aureusTranslatingUrokinaseWorkaerobic glycolysisgenome-wideimprovedin vivoinhibitorinnovationknee replacement arthroplastymetabolomemetabolomicsmonocytemutantnanoparticleneutrophilprogramspromoterrecruit
项目摘要
Staphylococcus aureus (S. aureus) is a leading cause of biofilm-associated prosthetic joint infections (PJIs)
typified by an anti-inflammatory cellular milieu. The inflammatory phenotype of leukocytes is intimately tied to
their metabolic status, where anti-inflammatory MΦs primarily rely on oxidative phosphorylation (OxPhos) and
pro-inflammatory MΦs utilize glycolysis. Monocytes are also polarized toward an anti-inflammatory state during
S. aureus PJI, which our preliminary data shows coincides with an OxPhos bias. We have devised an innovative
approach to metabolically re-reprogram biofilm-associated monocytes to promote glycolysis using cell-targeted
nanoparticles containing the OxPhos inhibitor oligomycin. Treatment of established biofilms with oligomycin
nanoparticles promoted monocyte pro-inflammatory activity concomitant with increased neutrophil recruitment,
leading to biofilm clearance. During the recent PPG cycle, our laboratory was the first to identify that myeloid-
derived suppressor cells (MDSCs) skew biofilm-associated monocytes toward an anti-inflammatory state, in part,
through IL-10 production. Therefore, we screened the Nebraska Transposon Mutant Library to identify mutants
impaired in their ability to trigger IL-10 production. Significant hits involved in lactate biosynthesis were identified,
and our preliminary data support a role for S. aureus-derived lactate in organizing the anti-inflammatory biofilm
milieu, progressing from MDSCs/monocytes as a target to defining the molecular mechanism of action. First,
during PJI, D- and L-lactate levels are reduced in S. aureus ddh1 and ldh1/ldh2 mutants, respectively,
concomitant with significant reductions in MDSC infiltrates and IL-10 production, which translates into enhanced
leukocyte recruitment, and biofilm clearance. Second, the IL-10 promoter is activated by acetylation and our
ChIP-Seq data demonstrate that histone promoter acetylation is dramatically increased genome-wide in
leukocytes recovered from WT vs. ldh1/ldh2 infected mice, providing molecular evidence that S. aureus biofilm-
derived lactate functions as a histone deacetylase inhibitor (HDACi). Our central P01 hypothesis is that S.
aureus biofilm development creates unique metabolic niches that promote an immune suppressive
environment. In Project 4, we will explore the existence of a metabolic triad between S. aureus biofilm, MDSCs,
and monocytes, whereby biofilm-derived lactate promotes leukocyte anti-inflammatory properties, in part, via IL-
10 production, contributing to biofilm persistence. This metabolic crosstalk and the molecular mechanisms
responsible for this interplay will be explored in the following Specific Aims. 1) Establish that leukocyte
metabolism can be targeted in vivo to promote pro-inflammatory activity and biofilm clearance; 2) Investigate the
role of S. aureus biofilm-derived lactate in promoting MDSC and monocyte anti-inflammatory activity by
stimulating IL-10 production; and 3) Determine whether S. aureus biofilm-derived lactate regulates IL-10
production by inhibiting histone deacetylase (HDAC) activity. These studies will inform our long-term goal of
targeting metabolic pathways that disarm anti-bacterial innate immune defenses to facilitate biofilm eradication.
金黄色葡萄球菌 (S. aureus) 是生物膜相关假体关节感染 (PJI) 的主要原因
以抗炎细胞环境为代表。白细胞的炎症表型与此密切相关。
他们的代谢状态,其中抗炎 MΦ 主要依赖于氧化磷酸化 (OxPhos) 和
促炎 MΦ 在糖酵解过程中也会极化为抗炎状态。
我们的初步数据显示金黄色葡萄球菌 PJI 与 OxPhos 偏差一致,我们设计了一种创新方法。
使用细胞靶向代谢重新编程生物膜相关单核细胞以促进糖酵解的方法
含有 OxPhos 抑制剂寡霉素的纳米颗粒用寡霉素处理已建立的生物膜。
纳米粒子促进单核细胞促炎活性,同时增加中性粒细胞募集,
导致生物膜清除 在最近的 PPG 周期中,我们的实验室是第一个发现骨髓-
衍生抑制细胞(MDSC)部分地将生物膜相关单核细胞偏向抗炎状态,
因此,我们筛选了内布拉斯加州转座子突变体库来鉴定突变体。
确定了其触发 IL-10 产生的能力受损,
我们的初步数据支持金黄色葡萄球菌衍生的乳酸在组织抗炎生物膜中的作用
首先,从 MDSC/单核细胞作为目标到定义分子作用机制。
在 PJI 期间,金黄色葡萄球菌 ddh1 和 ldh1/ldh2 突变体中的 D- 和 L- 乳酸水平分别降低,
伴随着 MDSC 渗透和 IL-10 产生的显着减少,这转化为增强
白细胞募集和生物膜清除 其次,IL-10 启动子通过乙酰化和我们的作用而被激活。
ChIP-Seq 数据表明组蛋白启动子乙酰化在全基因组范围内显着增加
从 WT 与 ldh1/ldh2 感染小鼠中回收的白细胞,提供了金黄色葡萄球菌生物膜-的分子证据
衍生的乳酸作为组蛋白脱乙酰酶抑制剂 (HDACi) 发挥作用。我们的中心 P01 假设是 S.
金黄色葡萄球菌生物膜的发育创造了独特的代谢生态位,促进免疫抑制
在项目 4 中,我们将探索金黄色葡萄球菌生物膜、MDSC、
和单核细胞,因此生物膜衍生的乳酸部分通过 IL- 促进白细胞抗炎特性
10 的产生,有助于生物膜的持久性和分子机制。
负责这种相互作用的因素将在以下具体目标中进行探讨: 1) 确定白细胞。
可以靶向体内代谢以促进促炎活性和生物膜清除;2) 研究
金黄色葡萄球菌生物膜衍生的乳酸在促进 MDSC 和单核细胞抗炎活性中的作用
刺激 IL-10 产生;和 3) 确定金黄色葡萄球菌生物膜衍生的乳酸是否调节 IL-10
这些研究将为我们的长期目标提供信息。
针对解除抗菌先天免疫防御的代谢途径,以促进生物膜的根除。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Tammy L Kielian其他文献
Tammy L Kielian的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Tammy L Kielian', 18)}}的其他基金
Modulating granulocytic myeloid-derived suppressor cell (G-MDSC) metabolic activity to promote Staphylococcus aureus biofilm clearance
调节粒细胞骨髓源性抑制细胞 (G-MDSC) 代谢活性以促进金黄色葡萄球菌生物膜清除
- 批准号:
10738662 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 58.82万 - 项目类别:
T cell-innate immune crosstalk regulates Staphylococcus aureus craniotomy infection
T细胞先天免疫串扰调节金黄色葡萄球菌开颅感染
- 批准号:
10590634 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 58.82万 - 项目类别:
Immune mechanisms that promote S. aureus persistence during craniotomy-associated biofilm infection
开颅手术相关生物膜感染期间促进金黄色葡萄球菌持续存在的免疫机制
- 批准号:
9896877 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 58.82万 - 项目类别:
Immune mechanisms that promote S. aureus persistence during craniotomy-associated biofilm infection
开颅手术相关生物膜感染期间促进金黄色葡萄球菌持续存在的免疫机制
- 批准号:
10375439 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 58.82万 - 项目类别:
Therapeutic targeting of aberrant glial function during Juvenile Batten Disease
幼年巴顿病期间异常神经胶质功能的治疗靶向
- 批准号:
8788453 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 58.82万 - 项目类别:
Therapeutic targeting of aberrant glial function during Juvenile Batten Disease
幼年巴顿病期间异常神经胶质功能的治疗靶向
- 批准号:
8660113 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 58.82万 - 项目类别:
Contribution of extracellular enzymes to Staphylococcus aureus biofilm development
胞外酶对金黄色葡萄球菌生物膜发育的贡献
- 批准号:
10665029 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 58.82万 - 项目类别:
The Role of Nuclease in Biofilm Development and Disease
核酸酶在生物膜发育和疾病中的作用
- 批准号:
7750239 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 58.82万 - 项目类别:
Contribution of extracellular enzymes to Staphylococcus aureus biofilm development
胞外酶对金黄色葡萄球菌生物膜发育的贡献
- 批准号:
10461797 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 58.82万 - 项目类别:
相似国自然基金
GGPP变构激活FBP1偶联葡萄糖代谢和胆固醇合成途径抑制NAFL-NASH发展的机制研究
- 批准号:32371366
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
基于T细胞代谢重编程研究二十五味儿茶丸通过促进亚精胺合成纠正Treg/Th17失衡治疗类风湿关节炎的作用机制
- 批准号:82360862
- 批准年份:2023
- 资助金额:32 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
可代谢调控弱碱性钠盐纳米材料的控制合成及其在增强癌症免疫治疗中的应用
- 批准号:52372273
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
拟南芥UBC34通过介导ABA的合成与代谢调控盐胁迫应答的机制研究
- 批准号:32300248
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
葡萄糖神经酰胺合成酶GCS调控植物磷代谢的分子机制研究
- 批准号:32300234
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Immune mechanisms that promote S. aureus persistence during craniotomy-associated biofilm infection
开颅手术相关生物膜感染期间促进金黄色葡萄球菌持续存在的免疫机制
- 批准号:
9896877 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 58.82万 - 项目类别:
Immune mechanisms that promote S. aureus persistence during craniotomy-associated biofilm infection
开颅手术相关生物膜感染期间促进金黄色葡萄球菌持续存在的免疫机制
- 批准号:
10375439 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 58.82万 - 项目类别:
Innate Immune Response to S. aureus Biofilm
对金黄色葡萄球菌生物膜的先天免疫反应
- 批准号:
10198700 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 58.82万 - 项目类别:
Innate Immune Response to S. aureus Biofilm
对金黄色葡萄球菌生物膜的先天免疫反应
- 批准号:
10461798 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 58.82万 - 项目类别:
Structure and Function of Hexapeptide Acyltransferases
六肽酰基转移酶的结构和功能
- 批准号:
7323282 - 财政年份:1997
- 资助金额:
$ 58.82万 - 项目类别: