患者特异性的金黄色葡萄球菌（S. aureus）和铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）共培养会加剧慢性鼻窦炎（CRS）中的上皮屏障破坏及细菌毒力

《International Forum of Allergy & Rhinology》：Patient-Specific Coculture of S. aureus and P. aeruginosa Enhances Epithelial Barrier Disruption and Virulence in CRS

慢性鼻窦炎（CRS）患者中，金黄色葡萄球菌（S. aureus）与铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）的协同生物膜可加剧上皮屏障破坏，促进P. aeruginosa增殖及吡overdine分泌，但未影响吡ocyanin水平。研究揭示了宿主适应性在多菌互作中的关键作用，为靶向生物膜协同效应的新型疗法提供依据。

　　慢性鼻窦炎（CRS）是一种常见的慢性炎症性疾病，通常与多种微生物的混合感染有关，其中金黄色葡萄球菌（*S. aureus*）和铜绿假单胞菌（*P. aeruginosa*）是最常见的病原体之一。这些微生物在人体内的共生关系不仅影响疾病的进程，还可能增强其对治疗的抵抗性。因此，理解这些细菌如何在复杂环境中相互作用，对于开发更有效的治疗策略至关重要。

本研究通过建立体外模型，探讨了来自同一患者的*P. aeruginosa*和*S. aureus*在混合生物膜环境下的相互作用，以及这些互动如何影响鼻腔上皮屏障功能和细菌的致病能力。实验中，使用了Transwell系统模拟生物膜的共存环境，其中*S. aureus*和*P. aeruginosa*分别培养于上层和下层，随后从下层提取条件培养基，并将其应用于建立在空气-液体界面（ALI）模型中的人类鼻腔上皮细胞（HNECs）。通过测量跨上皮电阻（TEER）和荧光素标记的葡聚糖（FITC-dextran）渗透性，研究人员评估了上皮屏障的完整性变化。同时，还对细菌的增殖能力和毒力因子（如蛋白酶、绿脓菌素和绿脓菌素）的表达水平进行了分析。

研究结果表明，当*P. aeruginosa*和*S. aureus*来自同一患者时，它们的混合培养显著降低了HNEC的TEER值，且更早地导致上皮屏障破坏，并增加了细胞间的通透性。此外，*P. aeruginosa*的增殖能力也得到了增强，其蛋白酶活性显著上升，而绿脓菌素的水平则未发生明显变化。值得注意的是，*P. aeruginosa*在与来自同一患者的*S. aureus*混合培养时，其绿脓菌素的产量显著提高，而与不同患者来源的*S. aureus*混合时则没有这种增强效应。这一现象提示，细菌在特定宿主环境中的共存可能通过某种机制促进了其毒力因子的表达，从而加强了其对宿主的致病性。

从生物学角度来看，这种细菌之间的相互作用可能涉及多种因素。首先，它们可能通过物理接触和代谢物质的交换实现协同作用。例如，*S. aureus*可能通过分泌某些代谢产物促进*P. aeruginosa*的生长，而*P. aeruginosa*则可能通过其分泌的绿脓菌素或绿脓菌素等物质增强自身在宿主环境中的适应性。其次，这些细菌之间的交流可能依赖于群体感应（Quorum Sensing, QS）等复杂的信号传导机制。QS是微生物之间进行信息交流的一种方式，能够调控基因表达，促进生物膜形成和抗生素耐受性的发展。*P. aeruginosa*能够分泌多种QS分子，包括绿脓菌素和绿脓菌素，这些分子在细菌之间的协同作用中可能扮演重要角色。

在本研究中，*P. aeruginosa*和*S. aureus*的混合培养不仅促进了细菌的增殖，还显著提高了其毒力因子的表达。这种增强的毒力可能对宿主的上皮屏障造成更大的破坏，进而导致炎症反应的加剧和疾病严重程度的提升。例如，绿脓菌素是一种重要的铁载体，能够帮助细菌获取铁元素，而铁是细菌生长和致病过程中不可或缺的营养物质。在宿主免疫系统试图限制微生物获取铁的过程中，绿脓菌素的高产量可能使*P. aeruginosa*获得竞争优势，从而更有效地在体内生存并引发疾病。

此外，蛋白酶活性的增强也可能是混合培养导致上皮屏障破坏的一个关键因素。蛋白酶能够降解宿主的细胞外基质，破坏上皮屏障结构，促进细菌的扩散和侵袭。在本研究中，*P. aeruginosa*在与来自同一患者的*S. aureus*混合培养时，其蛋白酶活性显著增强，而与不同患者来源的*S. aureus*混合则没有这种效应。这表明，细菌之间的协同作用可能与它们在宿主环境中的长期共存有关，而这种共存可能通过基因表达的调整和代谢物的共享，形成一种增强致病性的机制。

值得注意的是，研究中也指出了一些局限性。首先，体外模型虽然能够提供良好的实验控制，但无法完全模拟体内复杂的环境条件，例如宿主免疫系统的动态变化。其次，由于来自同一患者的*S. aureus*和*P. aeruginosa*样本数量有限，研究的生物学重复性受到一定限制。因此，未来的实验需要扩大样本规模，并结合体内研究进一步探讨这些细菌在宿主免疫系统中的相互作用。

本研究的发现为CRS的治疗提供了新的视角。传统的抗生素治疗往往难以有效清除混合感染的生物膜，因为这些结构能够保护细菌免受药物和免疫系统的攻击。因此，针对混合微生物协同作用的治疗策略可能更为有效。例如，通过干扰细菌之间的信号交流（如QS系统）或抑制特定毒力因子的表达，可以破坏这些细菌的共生关系，从而提高治疗效果。此外，研究还强调了个体化治疗的重要性，因为不同患者的微生物群落可能表现出不同的协同特性，这可能与患者的免疫状态、疾病严重程度和环境因素有关。

从临床应用的角度来看，本研究的成果为开发新的抗感染策略提供了理论依据。例如，针对绿脓菌素的抑制剂或干扰QS信号的化合物可能成为治疗CRS的新靶点。同时，结合抗蛋白酶药物或免疫调节剂，可以进一步削弱细菌对上皮屏障的破坏能力，从而减少炎症反应和疾病复发的风险。未来的研究应更加关注这些细菌在体内环境中的动态变化，以及它们如何在宿主免疫系统的影响下调整自身的致病机制。

综上所述，本研究揭示了*S. aureus*和*P. aeruginosa*在混合生物膜环境中的相互作用机制，并指出这种相互作用可能显著增强*P. aeruginosa*的致病性。这些发现不仅加深了我们对CRS病原学机制的理解，也为未来的治疗策略提供了新的方向。通过研究这些细菌在特定宿主环境中的协同行为，科学家可以更有效地设计针对混合感染的干预措施，从而改善CRS的治疗效果，提高患者的生活质量。未来的研究应进一步探索这些微生物之间的分子机制，并结合体内模型和临床数据，为精准医学和个性化治疗提供更坚实的科学基础。