Extracellular Vesicle–Mimetic Ghost Nanovesicles for Delivering Anti‐Inflammatory Drugs to Mitigate Gram‐Negative Bacterial Outer Membrane Vesicle–Induced Systemic Inflammatory Response Syndrome

2018 ◽  
pp. 1801082 ◽  
Author(s):  
Gyeongyun Go ◽  
Jaewook Lee ◽  
Dong‐Sic Choi ◽  
Sang Soo Kim ◽  
Yong Song Gho
2014 ◽  
Author(s):  
Σταύρος Αλοΐζος

Η σήψη αντιπροσωπεύει ένα σοβαρό πρόβλημα υγείας, που σχετίζεταιμε υψηλή θνητότητα και θνησιμότητα, παρατεταμένη παραμονή για νοσηλείαστο Νοσοκομείο, και αυξημένα άμεσα και έμμεσα κόστη. Ειδικά στην ΜΕΘ, ησήψη είναι το πρώτο αίτιο θανάτου. Ακολούθως με τα αποτελέσματα τηςμελέτης Sepsis Occurrence in Acutely Ill Patients (SOAP), 35% των βαρέωςπασχόντων ασθενών αναπτύσσουν σήψη σε κάποιο σημείο της νοσηλείαςτους στην ΜΕΘ, με θανατηφόρες επιπλοκές στο 27% από αυτές, έναποσοστό που πλησιάζει το 50% σε ασθενείς με σηπτικό σοκ. Τα Grampositive[gram (+)] βακτήρια έχουν αναδειχθεί ως το συχνότερο αίτιο λοίμωξηςτων βαρέως πασχόντων ασθενών, ακολουθούμενα από τα gram-negative[gram (-)] βακτήρια και από τους μύκητες, οι οποίοι εμπλέκονται σε περίπου18% των περιπτώσεων.Η ΧΝΑ συχνά επιπλέκεται από λοιμώξεις, ειδικά όταν φτάνει στο τελικότης στάδιο που απαιτεί αιμοδιάλυση. Η θνητότητα των ασθενών με τελικούσταδίου ΧΝΑ είναι περίπου 20%, με τις καρδιαγγειακές παθήσεις και τιςλοιμώξεις να ενοχοποιούνται για το 70% των θανάτων. Η αυξημένη επίπτωσητης σήψης στους ασθενείς με τελικού σταδίου ΧΝΑ είναι πολυπαραγοντική καιαποδίδεται στην ουραιμία, την υποθρεψία, και την διαδικασία αιμοδιάλυσης, ηοποία μπορεί να επηρεάσει πολλαπλώς τόσο την εγγενή όσο και την επίκτητηανοσία. Η υπεργλυκαιμία είναι ένας καλά μελετημένος παράγοντας πουευοδώνει σε λοιμώδεις επιπλοκές. Η διαταραγμένη ομοιόσταση της γλυκόζηςεπηρεάζει πολλές παραμέτρους της ανοσιακής απάντησης,συμπεριλαμβανομένης της εκκρίσεως κυτταροκινών, της λειτουργίας των κυττάρων της ανοσίας και της επιθηλιακής δυσπραγίας. Οι ασθενείς με ΣΔείναι συνήθως εξαιρετικά επιρρεπείς σε λοιμώξεις.Αμέσως μετά μια μικροβιακή προσβολή η φλεγμονώδης απάντησηξεκινάει μετά την αναγνώριση των συστατικών του μικροβιακού εισβολέα. Οικύριες προφλεγμονώδεις κυτταροκίνες είναι ο TNF-α και οι ιντερλευκίνεςIL-6,IL-1β, and IL-8, οι οποίες προωθούν την φλεγμονώδη αντίδραση καιπροκαλούν την εμφάνιση του Συνδρόμου Συστηματικής ΦλεγμονώδουςΑντίδρασης {Systemic Inflammatory Response Syndrome (SIRS)}.Ταυτόχρονα με την προφλεγμονώδη διέγερση, ξεκινάει και ηαντιφλεγμονώδης, η οποία αντιπροσωπεύεται κυρίως από την IL-10. Ηκυριαρχία του προφλεγμονώδους ή του αντιφλεγμονώδους προφίλ σχετίζεταιμε την κλινική έκφραση της λοίμωξης και την έκβαση της σήψης αμφότερα.Η παθογένεση της gram(-) σήψης έχει μελετηθεί εκτεταμένως καιαποδίδεται σχεδόν αποκλειστικά στη δράση του λιποπολυσακχαρίτη(ενδοτοξίνη, LPS) του βακτηριακού τοιχώματος. Το κυτταρικό τοίχωμα τωνμυκήτων αποτελείται από τρείς κυρίως ομάδες πολυσακχαριδών, πολυμερήτης μανόζης (μαννοπρωτεΐνες, 40% της ξηρής μάζας του κυτταρικούτοιχώματος), πολυμερή της γλυκόζης (b-γλυκάνη, 60% της ξηρής μάζας τουκυτταρικού τοιχώματος) και πολυμερή της N-acetylglucosamine (χιτίνη, 2%της ξηρής μάζας του κυτταρικού τοιχώματος). Ανάμεσα σε αυτά οι μαννάνεςέχουν ιδιαίτερη σημαντικότητα, καθώς παρέχουν αντιγονική πολυμορφία καικατέχουν ανοσοδιεγερτικές ιδιότητες.Παρότι είναι βολικό να πιστεύουμε ότι μια κοινή παθογενετική οδόςαποτελεί την βάση σε όλες τις σηπτικές προσβολές, φαίνεται να υπάρχειδιαφορετικότητα ανάμεσα σε διαφορετικά είδη βακτηρίων. Σκοπός της μελέτης: Ο κύριος σκοπός της παρούσης μελέτης είναι νααξιολογήσει την βασική ανοσιακή κατάσταση των ασθενών των ευπαθών σεμυκητιασικές λοιμώξεις, και να αξιολογήσει την ανοσολογική τους απάντησημετά διέγερση με συστατικά του κυτταρικού τοιχώματος των μυκήτων και νασυγκριθεί αυτή η αντίδραση με την αντίδραση υγειών εθελοντών ενηλίκων,χρησιμοποιώντας ένα ex vivo μοντέλο διέγερσης. Ένας δευτερεύων σκοπόςήταν να διαπιστωθεί το εάν αυτέ οι ομάδες ασθενών ευρίσκονται σεκατάσταση ανοσοπαράλυσης, κάτι που αναγνωρίζεται με ολοένα καιαυξανόμενη συχνότητα σε βαριά πάσχοντες ασθενείς.Υλικό και μέθοδος: Μετρήσαμε τα βασικά επίπεδα των κυτταροκινών τουορού καθώς και τα επίπεδα που παρήχθησαν αυτές μετά από ex vivoδιέγερση με μαννάνη σε ολικό αίμα που συνελέγη από 10 υγιείς εθελοντές, 10ασθενείς με τελικού σταδίου ΧΝΑ, 10 ασθενείς με ΣΔ και 10 ασθενείς πουβρίσκονταν στη 2η ημέρα νοσηλείας τους σε ΜΕΘ, οι οποίοι είχαν μη σηπτικόSIRS και είχαν ένα APACHE II score ≥25. Χρησιμοποιήσαμε 100 μg/mlμαννάνης για μια περίοδο επώασης 8 ωρών ώστε να διεγείρουμε 1 ml ολικούαίματος. Τα δείγματα του αίματος συνελέγησαν από περιφερική φλέβα και ηδιέγερση έλαβε χώρα κάτω από τις ίδιες συνθήκες για όλες τις ομάδες μεμαννάνη από Saccharomyces cerevisiae της εταιρείας Sigma Chemical Co.(St Louis, MO, USA). Η μέτρηση των κυτταροκινών έγινε χρησιμοποιώνταςειδικά για το ανθρώπινο είδος εμπορικά διαθέσιμα κιτ με ELISA γιακυτταροκίνες.Αποτελέσματα: Όλες οι ομάδες των ασθενών είχαν υψηλότερες βασικέςτιμές TNF-α, IL-6, IL-1β, και IL-10 συγκρινόμενες με την ομάδα ελέγχου, αλλάμόνο στους ασθενείς της ΜΕΘ οι διαφορές ήταν στατιστικά σημαντικές. Ο λόγος IL-10/IL-6 βρέθηκε 0.33, 0.22 και 0.96 αντίστοιχα στους υγιείς, τουςασθενείς με ΧΝΑ και τους ασθενείς με ΣΔ, και 1.32 για τους ασθενείς τηςΜΕΘ πριν την διέγερση και 0.22, 0.51, 1.21, 2.46 αντίστοιχα μετά τηνδιέγερση. Σε όλες τις εξετασθείσες ομάδες, τα επίπεδα των κυτταροκινώναυξήθηκαν σημαντικά μετά την διέγερση με την μαννάνη, αν και οι βαριάπάσχοντες ασθενείς εμφάνισαν σημαντικά μικρότερη μεταβολή. Δενδιαπιστώθηκε ανοσοπαράλυση σε όλες τις εξετασθείσες ομάδες, αν καιυπήρξε σχετική ανοσοπαράλυση στους ασθενείς με ΣΔ και στους ασθενείςτης ομάδας της ΜΕΘ σύμφωνα με τον λόγο IL-10/Il-6. Επιπλέον, σύμφωνα μετον λόγο IL-10/TNF-α, όλες οι ομάδες ασθενών έχουν υψηλότερη πιθανότηταθανάτου σε σύγκριση με τους υγιείς εθελοντές, με αυτούς της ομάδας τηςΜΕΘ στην κορυφή της επικινδυνότητας και ακολουθούμενους από τουςασθενείς της ομάδας του ΣΔ. Ο λόγος IL-10/TNF-α πριν και μετά από τηνδιέγερση ήταν 0.52/0.35, 0.77/0.64, 0.96/0.91 και 1.46/1.19 για τους υγιείςεθελοντές, την ομάδα της ΧΝΑ, τους ασθενείς με ΣΔ και την ομάδα της ΜΕΘαντίστοιχα.Συμπεράσματα: Οι βαρέως πάσχοντες ασθενείς και δευτερευόντως οιασθενείς με τελικού σταδίου ΧΝΑ καθώς και οι ασθενείς με ΣΔ βρίσκονται σεπροφλεγμονώδη κατάσταση. Η ανταπόκριση των ασθενών με ΧΝΑ και ΣΔστην διέγερση με μαννάνη κρίνεται ως ικανοποιητική και συγκρίνεται με τηναντίδραση των υγειών ενηλίκων, ενώ αυτή των βαρέως πασχόντωνδιαφοροποιείται, πιθανά εξαιτίας της διαφορετικής ανοσολογικής τουςκατάστασης. Οι ασθενείς της ΜΕΘ και δευτερευόντως οι ασθενείς με ΣΔ είχανσχετική ανοσοπαράλυση.


2021 ◽  
Author(s):  
José Antonio Villegas Rubio ◽  
Pilar Palomo Moraleda ◽  
Ana de Lucio Delgado ◽  
Gonzalo Solís Sánchez ◽  
Belén Prieto García ◽  
...  

Abstract The aim of this paper was to evaluate the usefulness of C-Reactive Protein (CRP), Procalcitonin (PCT) and Interleukine 6 (IL6) biomarkers in predicting the existence of Gram negative bloodstream infections (Gr-BSI) or the development of Systemic Inflammatory Response Syndrome (SIRS) during the first 24 hours of fever in pediatric cancer patients. The present study included a total of 103 consecutive fever episodes in 44 hemato-oncological pediatric patients, from whom samples for biomarkers CRP, PCT and IL6 were taken upon initial evaluation and then between 12 and 24 hours after.An IL6 value at the first evaluation (IL6-1) higher than 164 pg/ml and an increase in CRP higher than 291% between the first and subsequent samples (CRP-2vs1) showed a statistically significant OR of 26.03 and 19.62, respectively, in multivariate analysis.Conclusion: IL6-1 and CRP-2vs1 showed a strong, independent correlation with Gr-BSI and SIRS episodes and, therefore, could be used as reliable predictors of these kinds of severe episodes. The approach taken in our study, using biomarker variations over time as a variable, has shown itself to be an improvement in the predictive model.


mBio ◽  
2012 ◽  
Vol 3 (2) ◽  
Author(s):  
Jeffrey W. Schertzer ◽  
Marvin Whiteley

ABSTRACTGram-negative bacteria naturally produce outer membrane vesicles (OMVs) that arise through bulging and pinching off of the outer membrane. OMVs have several biological functions for bacteria, most notably as trafficking vehicles for toxins, antimicrobials, and signaling molecules. While their biological roles are now appreciated, the mechanism of OMV formation has not been fully elucidated. We recently demonstrated that the signaling molecule 2-heptyl-3-hydroxy-4-quinolone (PQS) is required for OMV biogenesis inP. aeruginosa. We hypothesized that PQS stimulates OMV formation through direct interaction with the outer leaflet of the outer membrane. To test this hypothesis, we employed a red blood cell (RBC) model that has been used extensively to study small-molecule–membrane interactions. Our results revealed that addition of PQS to RBCs induced membrane curvature, resulting in the formation of membrane spicules (spikes), consistent with small molecules that are inserted stably into the outer leaflet of the membrane. Radiotracer experiments demonstrated that sufficient PQS was inserted into the membrane to account for this curvature and that curvature induction was specific to PQS structure. These data suggest that a low rate of interleaflet flip-flop forces PQS to accumulate in and expand the outer leaflet relative to the inner leaflet, thus inducing membrane curvature. In support of PQS-mediated outer leaflet expansion, the PQS effect was antagonized by chlorpromazine, a molecule known to be preferentially inserted into the inner leaflet. Based on these data, we propose a bilayer-couple model to describeP. aeruginosaOMV biogenesis and suggest that this is a general mechanism for bacterial OMV formation.IMPORTANCEDespite the ubiquity and importance of outer membrane vesicle (OMV) production in Gram-negative bacteria, the molecular details of OMV biogenesis are not fully understood. Early experiments showed that 2-heptyl-3-hydroxy-4-quinolone (PQS) induces OMV formation through physical interaction with the membrane but did not elucidate the mechanism. The present study demonstrates that PQS specifically and reversibly promotes blebbing of model membranes dependent upon the same properties that are required for OMV formation inP. aeruginosa. These results are consistent with a mechanism where expansion of the outer leaflet relative to the inner leaflet induces localized membrane curvature. This “bilayer-couple” model can account for OMV formation under all conditions and is easily generalized to other Gram-negative bacteria. The model therefore raises the possibility of a universal paradigm for vesicle production in prokaryotes with features strikingly different from what is known in eukaryotes.


PLoS ONE ◽  
2010 ◽  
Vol 5 (6) ◽  
pp. e11334 ◽  
Author(s):  
Kyong-Su Park ◽  
Kyoung-Ho Choi ◽  
You-Sun Kim ◽  
Bok Sil Hong ◽  
Oh Youn Kim ◽  
...  

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document