Adaptación molecular de la interacción del patógeno bacteriano Haemophilus Influenzae con el sistema respiratorio humano

Abstract

Haemophilus influenzae no tipificable (HiNT) es una bacteria Gram-negativa que forma parte de la microbiota de la nasofaringe de individuos con función pulmonar normal. En patologías respiratorias como es el caso de la Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC), HiNT actúa como patógeno oportunista. En este tipo de pacientes, HiNT se establece en las vías respiratorias bajas, empeorando el curso de la enfermedad y siendo responsable de una elevada proporción de episodios de exacerbación asociados a la fragilidad de la EPOC. El objetivo de este estudio ha sido caracterizar diversos aspectos de la pato-adaptación de H. influenzae durante la infección persistente del epitelio respiratorio humano. Para ello, mediante la generación de cepas mutantes, se ha analizado el patrón de expresión de un panel de genes que codifican enzimas implicadas en el metabolismo central de H. influenzae, así como el efecto de la variación en la disponibilidad de oxígeno en dicha expresión génica. Por otro lado, se ha identificado un grupo clonal de cepas HiNT aisladas de muestras de esputo de pacientes EPOC con exacerbación que presenta un fenotipo hiperinvasor al infectar el epitelio respiratorio humano. La caracterización de estos aislados ha identificado un mecanismo de regulación de la expresión y traducción de la invasina Hmw1A mediante variación de fase en la región promotora del operón hmw1ABC, que tiene implicaciones directas en el fenotipo hiperinvasor de este patógeno. Por último, hemos analizado el papel de la fosfodiesterasa GlpQ de H. influenzae durante la infección pulmonar, y generado un panel de herramientas adecuadas para el futuro escrutinio del potencial de esta proteína como diana terapéutica frente a la infección por HiNT. En conjunto, este trabajo supone un avance en el conocimiento de la patogénesis de H. influenzae durante la infección respiratoria asociada a la EPOC, poniendo de manifiesto estrategias de pato-adaptación y revelando el potencial biotecnológico de nuevas dianas terapéuticas.

Non-typeable Haemophilus influenzae (NTHi) is a Gram negative bacteriun encountered in the nasopharynx of most individuals with normal lung function. Moreover, NTHi is an opportunistic pathogen, which reaches the lower airways of respiratory patients suffering chronic disease conditions such as Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD). In those cases, NTHi contributes worsening the course of the disease and triggering acute exacerbations episodes. The aim of this study has been to characterize a range of aspects related to NTHi pathoadaptation during human respiratory long-term infection. For this purpose, NTHi mutant strains were generated and used to analyze the expression pattern of a panel of genes involved in NTHi central metabolism, together with the effect of changes in oxygen availability in such gene expression. Likewise, we identified a clonal group of NTHi clinical strains isolated from sputum samples of COPD patients at exacerbation, showing a hyper-invader phenotype in the human respiratory epithelium. These isolates characterization showed that expression of the hmw1A invasin encoding gene is regulated by phase-variation within the hmw1ABC promoter region, therefore regulating Hmw1A translation and having relevant implications in the hyper-invading phenotype of this pathogen. Finally, we analyzed the role of GlpQ, a NTHi phosphodisterase, on pulmonary infection, purified and further characterized in terms of physical and chemical properties the GlpQ enzyme, which constitutes an adequate tool for further antibacterial drug discovery. Overall, our work provides new insights into HiNT pathogenesis in the context COPD related respiratory infections. This study reveals previously unknown HiNT patho-adaptation strategies and provides novel tools for antibacterial drug screening.