IntroductionVibrio parahaemolyticus

Introduction
Vibrio parahaemolyticus is the leading cause of diarrhea linked to the consumption of contaminated seafood worldwide1. Currently, the most common treatment for V. parahaemolyticus infection is antibiotics. However, increasing prevalence of antimicrobial resistance in V. parahaemolyticus, presumably due to the extensive use of antimicrobials in clinical treatment and aquaculture systems, was recently reported2,3,4. For instance, recent studies have shown that all isolates of V. parahaemolyticus are resistant to ampicillin and cephazolin and 50% of the clinical and environmental isolates are multi-drug resistant2,3,4. Particularly, recent isolates of V. parahaemolyticus have been shown to be resistant to new front-line antibiotics, e.g., fluoroquinolones and extended-spectrum cephalosporins5. Emergence of Vibrio species that are resistant to multiple antibiotics is a serious global problem and suggests that alternative treatment and prevention strategies are needed.

Lytic bacteriophages (phages) that are widespread in nature are a group of viruses that can invade various bacterial species and eventually lyse the bacterial cells6. Studies have demonstrated that phages have the potential to alleviate infectious diseases caused by various bacterial pathogens7. One of the key advantages for phage therapy is that phages are active against antibiotic-resistant bacteria and they usually do not disturb beneficial microbiota7,8. The initial step for phages to invade their hosts is adsorption9. Adsorption is one the most intricate steps for the entire lytic cycle because phages must recognize specific bacterial components10. The primary receptors that are recognized by phages include bacterial surface-located proteins (e.g., outer membrane protein)11,12,13,14, lipopolysaccharide15 and teichoic acids16. Resistance to phage adsorption occurs when these receptors are altered or masked by extracellular matrix or other structures17.

Recent studies have shown that lateral flagella are required for adsorption of phages to some bacterial species, e.g., Salmonella enterica serovar Typhimurium and Agrobacterium. sp18,19. These flagellatropic phages actively interact with flagella to increase the concentration of phage particles around the receptors, thus facilitating the phage-receptor interactions and consequent phage adsorption. Some Vibrio species, e.g., V. parahaemolyticus and V. alginolyticus contain two distinct types of flagella system: polar flagella and lateral flagella. Polar flagellum is located on the cell pole and is required for bacterial swimming in soft agar, while lateral flagella is responsible for bacterial swarming in solid agar20,21. Although phages that can infect V. parahaemolyticus have been isolated and some of them exhibited therapeutic efficacy for the diseases caused by V. parahaemolytics22,23,24, the role of each flagella system in phage infection is unknown.

In this study, we first isolated a new V. parahaemolyticus phage (phage OWB) and determined the role of polar and lateral flagella in phage infection. Our results demonstrated that polar flagella can reduce the phage adsorption by blocking phage attachment to the bacterial cells. In contrast, lateral flagella had a minimal role in phage infection. Further analysis showed that it is the rotation, not the physical presence, of polar flagella that reduces the phage infectivity. Phage OWB significantly reduced the cytotoxicity of polar flagella mutant, but not WT, against HeLa cells. In animal model, phage OWB dramatically reduced the colonization of polar and lateral flagella mutant in the small intestine of infant rabbits. These results demonstrated that polar flagella rotation is a previously unidentified mechanism that confers bacteriophage resistance in V. parahaemolyticus.

Results
Isolation and characterization of a new V. parahaemolyticus phage
We collected sea water sample from the Atlantic Ocean and used V. parahaemolyticus strain RMID 221063325, a clinical strain that harbors both polar and lateral flagella, to isolate bacteriophage that can infect V. parahaemolyticus. A new phage vB_VpaS_OWB (designated as OWB thereafter) was isolated. Electron microscopy showed that OWB had a short tail of 13 nm and a 65-nm isometric capsid (Fig. 1A). According to the International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV), OWB was classified into Podoviridae family. To determine if phage OWB is similar to previously sequenced V. parahaemolyticus phages: VPMS124 and VpaM23, we isolated genomic DNA from phage OWB, VPMS1 and VpaM and digested DNA with restriction enzyme HhaI. In the restriction profile, OWB had three distinct bands (with the size between 7 and 10 KB) that are not present in both VPMS1 and VpaM (Fig. 1B, lane 3, red arrows). Compared to VPMS1 (Fig. 1B, lane 1), OWB also had two extra bands (Fig. 1B, lane 3, green arrows). Furthermore, two bands that are present in VpaM (Fig. 1B, lane 2, black arrows) are absent in OWB (Fig. 1

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แนะนำParahaemolyticus เค็มเป็นสาเหตุของโรคอุจจาระร่วงที่เชื่อมโยงกับการบริโภคอาหารทะเลปนเปื้อน worldwide1 ในปัจจุบัน การรักษาทั่วไปสำหรับ V. parahaemolyticus ติดเชื้อเป็นยาปฏิชีวนะ อย่างไรก็ตาม เพิ่มความชุกของการดื้อยาต้านจุลชีพใน V. parahaemolyticus สันนิษฐานว่าเนื่องจากการใช้ยาต้านจุลชีพในการรักษาทางคลินิกและระบบเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ แก้ไขล่าสุด reported2, 3, 4 เช่น การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่า แยกออกทั้งหมดของ V. parahaemolyticus มีความทนทานต่อโกคอ และ cephazolin และ 50% ของการแพทย์ และสิ่งแวดล้อมแยกเป็นยาหลาย resistant2, 3, 4 โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ล่าแยกของ V. parahaemolyticus ได้แสดงให้ทนต่อการพืยาปฏิชีวนะใหม่ เช่น fluoroquinolones และคลื่นขยาย cephalosporins5 เกิดที่มีความทนทานต่อยาปฏิชีวนะหลายชนิดเค็มเป็นปัญหาระดับโลกอย่างจริงจัง และแนะนำการรักษาทางเลือก และวิธีการป้องกันจำเป็นBacteriophages lytic (phages) ที่แพร่หลายในธรรมชาติเป็นกลุ่มของไวรัสที่สามารถบุกสายพันธุ์แบคทีเรียต่าง ๆ และในที่สุด lyse cells6 แบคทีเรีย การศึกษาได้แสดงให้เห็นว่า phages มีศักยภาพในการบรรเทาโรคติดเชื้อที่เกิดจาก pathogens7 แบคทีเรียต่าง ๆ หนึ่งในข้อดีที่สำคัญสำหรับการรักษาด้วย phage คือ phages อยู่กับแบคทีเรียดื้อ- และพวกเขามักจะห้ามรบกวนประโยชน์ microbiota7, 8 ขั้นตอนแรกสำหรับ phages การบุกของพวกเขาเป็น adsorption9 ดูดซับเป็นหนึ่งในขั้นตอนซับซ้อนมากที่สุดสำหรับทั้ง lytic รอบเนื่องจาก phages ต้องรู้จักเฉพาะแบคทีเรีย components10 รับหลักซึ่งเป็นที่รู้จัก โดย phages ได้แก่โปรตีนอยู่ผิวแบคทีเรีย (เช่น นอกเมมเบรนโปรตีน) 11,12,13,14, lipopolysaccharide15 และ teichoic acids16 ความต้านทานการดูดซับ phage เกิดขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลง หรือหลอกลวง โดยการเคลือบหรือ structures17 อื่น ๆ ตัวรับเหล่านี้การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่า flagella ข้างจำเป็นสำหรับการดูดซับของ phages ไปบางสายพันธุ์แบคทีเรีย เช่น Salmonella enterica serovar Typhimurium และอโกรแบคทีเรียม sp18, 19 Phages flagellatropic เหล่านี้กำลังโต้ตอบกับ flagella เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของอนุภาค phage รอบตัวรับ อำนวยความสะดวกดังนั้น ปฏิสัมพันธ์ phage ตัวรับและดูดซับ phage ตที่ตามมา พันธุ์บางเค็ม เช่น V. parahaemolyticus และ V. alginolyticus ประกอบด้วยสองประเภทของ flagella ระบบ: flagella โพลาร์และ flagella ด้านข้าง แฟลเจลลัมขั้วโลกตั้งอยู่บนเสาเซลล์ และจำเป็นสำหรับแบคทีเรียที่ว่ายน้ำในวุ้นนุ่ม ในขณะที่ข้าง flagella เป็นแบคทีเรียที่จับกลุ่มในไม้ agar20, 21 แม้ว่า phages ที่สามารถติดเชื้อ V. parahaemolyticus ได้แยก และบางส่วนของพวกเขาจัดแสดงประสิทธิภาพการรักษาสำหรับโรคที่เกิดจาก V. parahaemolytics22, 23, 24 บทบาทของแต่ละระบบ flagella เชื้อ phage ไม่รู้จักในการศึกษานี้ เราก่อนแยกใหม่ V. parahaemolyticus phage (phage OWB) และกำหนดบทบาทของ flagella โพลาร์ และข้างในติดเชื้อ phage ผลของเราแสดงให้เห็นว่า ขั้ว flagella สามารถลดดูดซับ phage โดยการบล็อค phage ที่แนบมากับเซลล์แบคทีเรีย ตรงกันข้าม ข้าง flagella มีบทบาทน้อยในการติดเชื้อ phage วิเคราะห์เพิ่มเติมพบว่า เป็นการหมุน ไม่มีอยู่จริง ของ flagella ขั้วโลกที่ลด phage infectivity Phage OWB ลดพิษของ flagella ขั้วกลายพันธุ์ แต่ไม่ WT ต่อต้านเซลล์ HeLa ในรูปสัตว์ phage OWB ลดการล่าอาณานิคมของ mutant flagella โพลาร์ และข้างในลำไส้เล็กของกระต่ายเด็กอย่างมาก ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่า หมุนขั้ว flagella เป็นกลไกไม่ได้ระบุไว้ก่อนหน้านี้ที่ตอบความต้านทานแบคทีใน V. parahaemolyticusผลลัพธ์การแยกและจำแนกคุณลักษณะของใหม่ V. parahaemolyticus phageเรารวบรวมตัวอย่างน้ำทะเลจากมหาสมุทรแอตแลนติก และใช้ V. parahaemolyticus สายพันธุ์ RMID 221063325 สายพันธุ์ทางการแพทย์ที่เต็มทั้งขั้วโลก และข้าง flagella แยกแบคทีที่สามารถติดเชื้อ V. parahaemolyticus VB_VpaS_OWB phage ตัวใหม่ (กำหนดเป็น OWB หลัง) ถูกแยก กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแสดงให้เห็นว่า OWB มีหางที่สั้น 13 nm และ capsid 65 nm มีมิติเท่ากัน (รูปที่ 1A) ตามที่คณะกรรมการนานาชาติในระบบภาษีของไวรัส (ICTV), OWB ถูกจัดในครอบครัว Podoviridae เพื่อตรวจสอบว่า phage OWB คล้ายกับก่อนหน้านี้ ที่เรียงลำดับ V. parahaemolyticus phages: VPMS124 และ VpaM23 เราแยก DNA ออกจาก phage OWB, VPMS1 และ VpaM และย่อยดีเอ็นเอ ด้วยเอนไซม์จำกัด HhaI ในโปรไฟล์จำกัด OWB มีสามวงที่แตกต่างกัน (มีขนาดระหว่าง 7 ถึง 10 KB) ที่ไม่มีอยู่ใน VPMS1 และ VpaM (รูป 1B เลน 3 ลูกศรสีแดง) เมื่อเทียบกับ VPMS1 (รูป 1B เลน 1), OWB ยังมีวงดนตรีเสริมสอง (ลูกศรสีเขียว รูป 1B เลน 3) นอกจากนี้ มีแถบสองแถบที่อยู่ใน VpaM (รูป 1B เลน 2 ลูกศรสีดำ) ใน OWB (รูปที่ 1

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทนำ
Vibrio parahaemolyticus เป็นสาเหตุของโรคท้องร่วงที่เชื่อมโยงกับการบริโภคของ worldwide1 อาหารทะเลที่ปนเปื้อน ปัจจุบันการรักษาที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการติดเชื้อ V. parahaemolyticus เป็นยาปฏิชีวนะ แต่การเพิ่มความชุกของการดื้อยาใน V. parahaemolyticus สันนิษฐานว่าเนื่องจากการใช้งานที่กว้างขวางของยาต้านจุลชีพในการรักษาและการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำทางคลินิกระบบเมื่อเร็ว ๆ นี้ reported2,3,4 ยกตัวอย่างเช่นการศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าสายพันธุ์ทั้งหมดของ V. parahaemolyticus มีความทนทานต่อ ampicillin และ cephazolin และ 50% ของสายพันธุ์ทางคลินิกและสิ่งแวดล้อมที่มี resistant2,3,4 หลายยาเสพติด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสายพันธุ์ล่าสุดของ V. parahaemolyticus ได้รับการแสดงที่จะดื้อต่อยาปฏิชีวนะใหม่แถวหน้าเช่น fluoroquinolones และขยายสเปกตรัม cephalosporins5 การเกิดขึ้นของสายพันธุ์เชื้อ Vibrio ที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะหลายเป็นปัญหาระดับโลกอย่างจริงจังและแสดงให้เห็นว่าทางเลือกการรักษาและป้องกันกลยุทธ์ที่มีความจำเป็น.

แบคทีเรีย lytic (phages) ที่เป็นที่แพร่หลายในธรรมชาติเป็นกลุ่มของไวรัสที่สามารถบุกแบคทีเรียสายพันธุ์ต่าง ๆ และในที่สุดก็ Lyse cells6 แบคทีเรีย มีการศึกษาแสดงให้เห็นว่า phages มีศักยภาพในการบรรเทาโรคติดเชื้อที่เกิดจากเชื้อแบคทีเรีย pathogens7 ต่างๆ หนึ่งในข้อดีที่สำคัญสำหรับการรักษาด้วยการทำลายจุลินทรีย์คือการที่มีการใช้งาน phages ต่อต้านแบคทีเรียที่ทนต่อยาปฏิชีวนะและพวกเขามักจะไม่รบกวน microbiota7,8 ประโยชน์ ขั้นตอนแรกสำหรับฟาจที่จะบุกเจ้าภาพของพวกเขาคือ adsorption9 การดูดซับเป็นหนึ่งในขั้นตอนที่ซับซ้อนที่สุดสำหรับรอบ lytic ทั้งหมดเพราะต้องยอมรับ phages components10 แบคทีเรียที่เฉพาะเจาะจง ผู้รับหลักที่เป็นที่ยอมรับจาก phages ได้แก่ แบคทีเรียโปรตีนผิวอยู่ (เช่นโปรตีนเยื่อหุ้มชั้นนอก) 11,12,13,14, lipopolysaccharide15 และ acids16 teichoic ความต้านทานต่อการดูดซับทำลายจุลินทรีย์ที่เกิดขึ้นเมื่อตัวรับเหล่านี้มีการเปลี่ยนแปลงหรือหลอกลวงโดย extracellular เมทริกซ์หรือ structures17 อื่น ๆ .

การศึกษาล่าสุดได้แสดงให้เห็นว่า flagella ด้านข้างที่จำเป็นสำหรับการดูดซับของ phages สายพันธุ์แบคทีเรียบางเช่น Salmonella Typhimurium enterica serovar และ Agrobacterium sp18,19 เหล่านี้ phages flagellatropic แข็งขันโต้ตอบกับ flagella เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของอนุภาคทำลายจุลินทรีย์รอบผู้รับจึงอำนวยความสะดวกในการโต้ตอบ phage-รับการดูดซับและทำลายจุลินทรีย์ที่เกิดขึ้น บางชนิดเชื้อ Vibrio เช่น V. parahaemolyticus และ V. alginolyticus มีสองประเภทที่แตกต่างของระบบการ flagella: flagella ขั้วโลกและ flagella ด้านข้าง เฆี่ยนขั้วโลกตั้งอยู่บนเสาเซลล์และเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการว่ายน้ำของแบคทีเรียในอาหารเลี้ยงเชื้อนุ่มขณะที่ flagella ด้านข้างเป็นผู้รับผิดชอบในการจับกลุ่มแบคทีเรียใน agar20,21 ของแข็ง แม้ว่าฟาจที่สามารถติดเชื้อ V. parahaemolyticus ได้รับการแยกและบางส่วนของพวกเขาแสดงให้เห็นประสิทธิภาพการรักษาโรคที่เกิดจากโวลต์ parahaemolytics22,23,24 บทบาทของระบบ flagella แต่ละในการติดเชื้อ phage เป็นที่รู้จัก.

ในการศึกษานี้ครั้งแรกที่เราแยก ใหม่ phage V. parahaemolyticus (phage OWB) และกำหนดบทบาทของ flagella ขั้วโลกและด้านข้างในการติดเชื้อ phage ผลของเราแสดงให้เห็นว่า flagella ขั้วโลกสามารถลดการดูดซับทำลายจุลินทรีย์โดยการปิดกั้นสิ่งที่แนบมาทำลายจุลินทรีย์เซลล์แบคทีเรีย ในทางตรงกันข้าม flagella ด้านข้างมีบทบาทน้อยที่สุดในการติดเชื้อทำลายจุลินทรีย์ การวิเคราะห์เพิ่มเติมพบว่ามันหมุนไม่ได้ปรากฏกายของ flagella ขั้วโลกที่ช่วยลดการติดเชื้อ phage Phage OWB ลดลงอย่างมีนัยสำคัญเป็นพิษต่อเซลล์ของมนุษย์กลายพันธุ์ flagella ขั้วโลก แต่ไม่ WT กับเซลล์ HeLa ในรูปแบบสัตว์ phage OWB ลดลงอย่างมากของการล่าอาณานิคมขั้วโลกและด้านข้างกลายพันธุ์ flagella ในลำไส้เล็กของกระต่ายทารก ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าการหมุน flagella ขั้วโลกเป็นกลไกที่ไม่ได้ระบุก่อนหน้านี้ว่าฟาโรห์ต้านทาน bacteriophage ใน V. parahaemolyticus.

ผลลัพธ์
การแยกและลักษณะของฟาจ V. parahaemolyticus ใหม่
เราเก็บรวบรวมตัวอย่างน้ำทะเลจากมหาสมุทรแอตแลนติกและใช้สายพันธุ์ parahaemolyticus V. RMID 221063325, ความเครียดทางคลินิกที่ท่าเรือทั้ง flagella ขั้วโลกและด้านข้างเพื่อแยกเชื้อที่สามารถติดเชื้อ V. parahaemolyticus phage ใหม่ vB_VpaS_OWB (กำหนดให้เป็น OWB หลังจากนั้น) ที่แยกได้ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแสดงให้เห็นว่า OWB มีหางสั้น 13 นาโนเมตรและมีมิติเท่ากัน capsid 65 นาโนเมตร (รูป. 1A) ตามที่คณะกรรมการระหว่างประเทศเกี่ยวกับอนุกรมวิธานของไวรัส (ICTV) OWB ถูกจัดเข้าไปอยู่ในครอบครัว Podoviridae เพื่อตรวจสอบว่า phage OWB คล้ายกับลำดับขั้นตอนก่อนหน้านี้ V. parahaemolyticus phages: VPMS124 และ VpaM23 เราแยกดีเอ็นเอจาก phage OWB, VPMS1 และ VpaM และดีเอ็นเอย่อยด้วยเอนไซม์ จำกัด HhaI ในรายละเอียดของข้อ จำกัด , OWB มีสามวงดนตรีที่แตกต่างกัน (มีขนาดระหว่าง 7 และ 10 KB) ที่ไม่ได้อยู่ในทั้งสอง VPMS1 และ VpaM (รูป. 1B เลน 3 ลูกศรสีแดง) เมื่อเทียบกับ VPMS1 (รูป. 1B เลน 1), OWB ยังมีสองวงพิเศษ (รูป. 1B เลน 3, ลูกศรสีเขียว) นอกจากนี้ทั้งสองวงดนตรีที่มีอยู่ใน VpaM (รูป. 1B เลน 2, ลูกศรสีดำ) ที่มีอยู่ใน OWB (รูปที่ 1.