研究旨在更好地理解泌尿系统感染
切丽·E·阿姆布里斯特（Chelsie E. Armbruster）手持一个含有细菌普罗维登斯菌（Proteus mirabilis）的培养皿，这是她研究团队目前正在进行的一项NIH资助研究中涉及的一种未被充分研究的泌尿系统感染（UTI）病原体之一。照片：桑德拉·基奇曼（Sandra Kicman）
全球范围内，泌尿系统感染（UTI）是最常见的感染之一，也是各年龄段发病率和医疗支出的主要原因之一。布法罗大学雅各布斯医学院和生物医学科学学院的一位研究人员获得了一项为期五年、金额为300万美元的美国国立糖尿病与消化肾病研究所（NIDDK）的资助，以进一步了解泌尿道如何抵御感染以及未被充分研究的病原体如何绕过这些防御机制。
微生物学和免疫学副教授切丽·E·阿姆布里斯特解释说，人体对抗泌尿系统感染的一个重要防线是膀胱表面的一层保护层，这层保护层由长链糖分子——糖胺聚糖（GAGs）组成。阿姆布里斯特表示，由于大肠杆菌（E. coli）——最常见的泌尿系统感染致病菌——缺乏分解GAGs所需的已知酶，因此GAG层的具体组成和功能尚未得到充分研究。
然而，随着年龄增长或需要导尿管的情况下更为常见的其他泌尿系统感染病原体可能具有能够分解GAGs的酶。“我们的初步数据显示，这些其他病原体确实可以分解GAG层的成分，从而可能去除膀胱的关键防御机制，增加严重疾病的风险。”她说。
为了进行这项研究，研究人员首先需要确定泌尿道不同部位中存在的具体GAG种类，以及在高风险患者群体中这些GAG是否会发生变化。他们将通过质谱分析来表征三种最常用的泌尿系统感染研究小鼠品系的膀胱、输尿管和肾脏中的GAG组成，并将在不同年龄段的小鼠中进行研究，以观察导尿对GAG组成的影响。
由于小鼠和人类的GAG组成可能存在差异，研究人员还将确定从人类膀胱细胞衍生的三维膀胱类器官模型、人类尿液样本和人类膀胱组织中的GAG组成。此外，研究人员将研究两种最常见的非大肠杆菌泌尿系统感染病原体的GAG降解酶，以了解它们能降解哪些GAG以及GAG降解在这些细菌引起泌尿系统感染和侵袭性疾病能力中的作用。
“我们将在三维膀胱类器官中使用成像技术监测GAG层的厚度和组成、膀胱细胞紧密连接的破坏以及细菌侵入类器官深层的情况。”阿姆布里斯特说，“然后，我们将使用泌尿系统感染的小鼠模型研究这些细菌在膀胱内的定植情况、从膀胱扩散到肾脏的能力、脓毒血症的发展以及先天免疫反应的刺激。”
由于某些患者群体往往同时感染多种类型的细菌，研究人员将确定一种细菌的GAG降解是否可以使非降解细菌如大肠杆菌更具侵袭性。
“我们的研究将确定GAGs和微生物GAGase在感染、脓毒血症和死亡率中的贡献，并为这一患者群体提供以前未探索过的干预目标的见解。”阿姆布里斯特说。
布法罗大学的共同研究员包括泌尿学临床副教授特蕾莎·L·丹福思（Teresa L. Danforth）和生物统计学助理教授萨普塔尔西·查克拉博蒂（Saptarshi Chakraborty）。其他共同研究员包括德克萨斯大学达拉斯分校生物学副教授妮可·德尼西奥（Nicole De Nisco）和伦敦大学学院专业研究员珍妮弗·罗恩（Jennifer Rohn）。
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