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S. aureus es un patógeno altamente contagioso que puede causar una variedad de infecciones, incluidas infecciones de la piel y los tejidos blandos, sepsis, meningitis, neumonía y endocarditis1. El mal uso clínico de los antibióticos ha provocado un aumento de la resistencia en S. aureus y la aparición de Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM), que supone una importante amenaza para la salud pública en muchos países2.
Aunque S. aureus no se clasifica tradicionalmente como un patógeno intracelular, la evidencia emergente sugiere que puede colonizar persistentemente las células huésped después de la invasión3. La capacidad de S. aureus para sobrevivir intracelularmente dentro de los fagocitos del huésped es cada vez más reconocida como un mecanismo que facilita la infección metastásica y la diseminación a través del huésped 4,5,6. S. aureus segrega varios factores de virulencia, que crean un ambiente inmunológico que promueve su supervivencia y complica la capacidad del huésped para eliminarlo por completo7. El regulador de genes accesorios (agr) y los elementos auxiliares estafilocócicos (Sae) son dos importantes reguladores de virulencia que están estrechamente relacionados con la supervivencia de Staphylococcus aureus en fagocitos 8,9. El sistema agr es un mecanismo de detección de quórum que regula la expresión de numerosos factores de virulencia en S. aureus. Controla la producción de toxinas y otros factores que facilitan la supervivencia y diseminación bacteriana. Durante la infección intracelular, el sistema agr desempeña un papel fundamental en la regulación de los factores de virulencia que son esenciales para la capacidad de la bacteria para evadir las respuestas inmunitarias del huésped y sobrevivir dentro de las células del huésped. Los estudios han demostrado que el sistema agr influye en la capacidad de la bacteria para escapar de los fagosomas y persistir dentro de los macrófagos. La ausencia de agr puede conducir a una reducción de la supervivencia bacteriana dentro de las células huésped y a una disminución de la virulencia10,11. El sistema Sae es un sistema regulador de dos componentes que controla la expresión de varios factores de virulencia en S. aureus. Está involucrado en la regulación de toxinas y enzimas que contribuyen a la capacidad de la bacteria para invadir y dañar los tejidos del huésped. El sistema Sae también desempeña un papel crucial en la supervivencia intracelular de S. aureus. Influye en la capacidad de la bacteria para resistir la muerte de los fagocitos del huésped y evadir la degradación autofágica12,13.
Cuando los patógenos invaden, los macrófagos tienen funciones fagocíticas, que pueden engullir y matar patógenos extraños y activar la respuesta inmune adaptativa14. La mayoría de las bacterias invasoras son fagocitadas por los macrófagos, que luego activan varios mecanismos de eliminación para eliminarlas. Sin embargo, algunas bacterias S. aureus pueden sobrevivir dentro de los macrófagos, lo que lleva a una infección persistente del huésped. Además de las proteínas bacterianas, el huésped también influye en la supervivencia y proliferación de S. aureus dentro de los macrófagos mediante la secreción de citocinas 15,16,17. Algunos estudios indican que S. aureus puede evadir la degradación al residir en los autofagosomas, creando un nicho intracelular que promueve la diseminación18. S. aureus escapa a la degradación autofágica bloqueando el flujo de autofagia (por ejemplo, LC3-II, p62) y aumentando el pH dentro de los autolisosomas después de la invasión de macrófagos19. Esta evasión inmunitaria se logra a través de la regulación de los factores de virulencia y autofagia de S. aureus, lo que conduce a infecciones persistentes y ocultas.
La eliminación de las infecciones intracelulares por S. aureus es crucial para el tratamiento de las infecciones persistentes y latentes en la práctica clínica. En la actualidad, los antibióticos son el tratamiento primario para las infecciones por S. aureus, y la vancomicina es la última línea de defensa para las infecciones por SARM20,21. Sin embargo, numerosos estudios han demostrado que los antibióticos existentes son ineficaces para eliminar el S. aureus intracelular, tanto in vivo como in vitro 22,23,24.
Actualmente no existe un estándar unificado para los diversos modelos de infección intracelular de S. aureus 25,26,27, ya que las condiciones de cada modelo difieren significativamente. En consecuencia, no se pueden aplicar los mismos criterios para evaluar la eficacia de estos modelos. En este estudio, establecimos un modelo de infección intracelular universal de Staphylococcus aureus mediante la optimización de las condiciones experimentales. Este modelo ofrece una mayor comodidad en comparación con otros, ya que permite la infección inicial de bacterias en células in vitro, seguida de la entrega de estas células infectadas en el cuerpo.
Para comprender mejor los mecanismos de la infección intracelular por S. aureus y desarrollar fármacos relacionados, establecimos modelos in vitro e in vivo . Se creó con éxito un modelo de infección intracelular estable in vitro infectando RAW264.7 y cocultivándolos con antibióticos. Luego, se extrajeron los macrófagos peritoneales y se formaron en infecciones intracelulares. Se estableció un modelo de infección intracelular en ratones mediante la inyección de estos macrófagos peritoneales.