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微生物学的に生成された胆汁酸塩がClostridium difficileのバイオフィルム形成を誘導する
A microbiota-generated bile salt induces biofilm formation in Clostridium difficile.
PMID: 32382020 DOI: 10.1038/s41522-019-0087-4.
抄録
Clostridium difficile は院内感染の主な原因です。腸内での細菌の持続は、感染の再発の原因となります。腸管胆汁塩のコリン酸塩とデオキシコリン酸塩は胞子の発芽を刺激し、デオキシコリン酸塩は植物細胞を死滅させる。ここでは、亜致死濃度のデオキシコラートがバイオフィルム形成を刺激し、抗菌化合物からC. difficileを保護することを報告しています。バイオフィルムマトリックスは、バイオフィルムの安定性を促進する細胞外DNAと蛋白質因子で構成されています。トランスクリプトーム解析の結果、デオキシコラートは代謝経路や細胞エンベロープの再編成を誘導し、毒素や胞子の産生を抑制することが明らかになった。トランスクリプトーム解析の裏付けとして、グローバルな代謝調節因子と未同定のリポ蛋白質がデオキシコレート誘発バイオフィルム形成に寄与していることを示した。最後に、Clostridium scindensは、コリン酸をデオキシコリン酸に変換することで、C. difficileのバイオフィルム形成を促進します。これらの結果から、デオキシコラートはC. difficileの持続性を誘導する腸内シグナルであり、再発のリスクを高める可能性があることが示唆されています。
Clostridium difficile is a major cause of nosocomial infections. Bacterial persistence in the gut is responsible for infection relapse; sporulation and other unidentified mechanisms contribute to this process. Intestinal bile salts cholate and deoxycholate stimulate spore germination, while deoxycholate kills vegetative cells. Here, we report that sub-lethal concentrations of deoxycholate stimulate biofilm formation, which protects C. difficile from antimicrobial compounds. The biofilm matrix is composed of extracellular DNA and proteinaceous factors that promote biofilm stability. Transcriptomic analysis indicates that deoxycholate induces metabolic pathways and cell envelope reorganization, and represses toxin and spore production. In support of the transcriptomic analysis, we show that global metabolic regulators and an uncharacterized lipoprotein contribute to deoxycholate-induced biofilm formation. Finally, Clostridium scindens enhances biofilm formation of C. difficile by converting cholate into deoxycholate. Together, our results suggest that deoxycholate is an intestinal signal that induces C. difficile persistence and may increase the risk of relapse.