DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-03837-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40825955
تاريخ النشر: 2025-08-19
المؤلف: M. F. Silva وآخرون
الموضوع الرئيسي: بروسيلا: التشخيص، الوبائيات، العلاج
نظرة عامة
تبحث الدراسة في الاستجابة الالتهابية التي تسببها Brucella spp.، مع التركيز بشكل خاص على Brucella abortus 2308 وطفرته المخففة Δ virB2، باستخدام نموذج إسفنجي صناعي. تُعرف البروسيلوز، وهي مرض حيواني مزمن، بتأثيراتها المعيقة على كل من البشر والماشية، حيث تُعتبر B. abortus مسببة أمراض هامة. تكشف الدراسة أن B. abortus 2308 يمكن أن تعيش وتتكاثر داخل الإسفنجة الصناعية، بينما تفشل Δ virB2 في إقامة عدوى مستمرة، مما يبرز دور نظام الإفراز من النوع الرابع (T4SS) في تعديل الالتهاب.
من الجدير بالذكر أن B. abortus 2308 كانت قادرة على تحفيز تدفق أقل من الخلايا الالتهابية والوسائط، بالإضافة إلى تقليل تكوين الأنسجة الليفية الوعائية بعد 14 يومًا من الزرع، مقارنةً بكل من الفئران الضابطة والفئران المصابة بـ Δ virB2. بالإضافة إلى ذلك، أدت العدوى بـ B. abortus 2308 إلى إطالة وجود البلعميات (Mφ وM1) وزيادة نسبة الخلايا اللمفاوية CD8+ T في الإسفنجة. تشير هذه النتائج إلى أن B. abortus 2308 لديها القدرة على تثبيط الالتهاب في الجسم الحي، مع لعب T4SS دورًا حاسمًا في تشكيل الاستجابة الالتهابية الحادة داخل هذا النموذج الصناعي.
الطرق
في هذه الدراسة، تم استخدام إناث الفئران BALB/c التي تتراوح أعمارها بين 6-8 أسابيع للتحقيق في الاستجابة الالتهابية بعد العدوى بـ Brucella abortus. تم الاحتفاظ بالفئران في ظروف محكومة في حظيرة حيوانات بمستوى أمان حيوي 3، مع الموافقة على جميع الإجراءات من قبل لجنة أخلاقيات البحث على الحيوانات (CEUA-UFMG، البرازيل، البروتوكول 91/2018) وتمت وفقًا لإرشادات ARRIVE. شمل التصميم التجريبي ثلاث مجموعات: الفئران المصابة بـ B. abortus 2308 من النوع البري، وتلك المصابة بالسلالة الطافرة B. abortus ΔvirB2، ومجموعة ضابطة تم تلقيحها بمحلول ملحي مخفف بالفوسفات (PBS).
تم إجراء زراعة الإسفنجة تحت الجلد في المنطقة العنقية لكل فأر، تلتها تلقيح إما بـ PBS أو بمستحضر بكتيري يحتوي على 1 × 10^4 CFU من السلالات المعنية. تم قتل الفئران بعد 7 و14 يومًا من زراعة الإسفنجة (dpsi) لإجراء تحليلات بكتريولوجية، هيستولوجية، وكيميائية حيوية للاستجابة الالتهابية. ركزت تجربة لاحقة على تحليل تدفق الخلايا الالتهابية المجمعة من المجموعات المصابة والضابطة بعد 14 يومًا من الزراعة. تهدف هذه المنهجية إلى توضيح ديناميكيات الاستجابة المناعية المرتبطة بعدوى B. abortus.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود علاقة كبيرة بين المتغيرات المستقلة والنتائج الملاحظة، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيم p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج اتجاهًا واضحًا في سلوك النظام قيد الدراسة، كما هو موضح من خلال التمثيلات البيانية المضمنة. تدعم النتائج الفرضيات الأولية وتوفر رؤى حول الآليات الأساسية المعنية، مما يبرز الآثار المحتملة للبحث المستقبلي والتطبيقات في المجال ذي الصلة.
المناقشة
تبحث الدراسة في دور Brucella abortus، وخاصة نظام الإفراز من النوع الرابع (T4SS)، في تعديل الاستجابة الالتهابية في نموذج إسفنجي صناعي. أظهرت السلالة من النوع البري (WT) B. abortus 2308 أنها تؤسس عدوى جهازية وأحمال بكتيرية أعلى بكثير مقارنةً بالسلالة الطافرة ΔvirB2، التي تفتقر إلى T4SS وظلت غير قادرة على الاستمرار في المضيف. غيرت السلالة WT الملف الالتهابي، مما أدى إلى انخفاض في درجة الهستوباثولوجيا وتأخير تكوين الأنسجة الحبيبية، كما يتضح من انخفاض مستويات عامل نمو الورم بيتا 1 (TGF-β1) بعد 14 يومًا من الزراعة. من الجدير بالذكر أن وجود خلايا عملاقة متعددة النوى لوحظ فقط في مجموعات ΔvirB2 والضابطة، مما يشير إلى أن B. abortus يمكن أن تعدل نشاط البلعميات والاستجابة الالتهابية العامة.
علاوة على ذلك، وجدت الدراسة أنه بينما لم تؤدِ عدوى B. abortus إلى زيادة كبيرة في تدفق العدلات، إلا أنها عززت نشاط البلعميات، خاصة من خلال إنتاج إنترفيرون غاما (IFN-γ)، وهو أمر حاسم لاستجابة مناعية Th1. أظهرت الإسفنجات المصابة نسبة أكبر من البلعميات M1 والخلايا اللمفاوية CD8+ T، مما يشير إلى تحول نحو استجابة مناعية أكثر فعالية ضد العامل الممرض داخل الخلايا. بشكل عام، تسلط النتائج الضوء على الطبيعة المراوغة لـ B. abortus، التي يمكن أن تتلاعب باستجابة المناعة لدى المضيف لصالح استمرارها، مع لعب T4SS دورًا حاسمًا في هذا التعديل.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-03837-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40825955
Publication Date: 2025-08-19
Author(s): M. F. Silva et al.
Primary Topic: Brucella: diagnosis, epidemiology, treatment
Overview
The research investigates the inflammatory response induced by Brucella spp., specifically focusing on Brucella abortus 2308 and its attenuated mutant Δ virB2, using a synthetic sponge model. Brucellosis, a chronic zoonotic disease, is known for its debilitating effects on both humans and cattle, with B. abortus being a significant pathogen. The study reveals that B. abortus 2308 can survive and replicate within the synthetic sponge, while Δ virB2 fails to establish a persistent infection, highlighting the role of the type IV secretion system (T4SS) in modulating inflammation.
Notably, B. abortus 2308 was found to induce a lower influx of inflammatory cells and mediators, as well as reduced fibrovascular tissue formation at 14 days post-implantation, compared to both control and Δ virB2-infected mice. Additionally, infection with B. abortus 2308 prolonged the presence of macrophages (Mφ and M1) and increased the percentage of CD8+ T lymphocytes in the sponge. These findings suggest that B. abortus 2308 has the capacity to inhibit inflammation in vivo, with the T4SS playing a critical role in shaping the acute inflammatory response within this synthetic model.
Methods
In this study, female BALB/c mice aged 6-8 weeks were utilized to investigate the inflammatory response following infection with Brucella abortus. The mice were housed under controlled conditions in a biosafety level 3 vivarium, with all procedures approved by the animal research ethics committee (CEUA-UFMG, Brazil, protocol 91/2018) and conducted in accordance with ARRIVE guidelines. The experimental design included three groups: mice infected with wild-type B. abortus 2308, those infected with the mutant strain B. abortus ΔvirB2, and a mock control group inoculated with phosphate-buffered saline (PBS).
Sponge implantation was performed subcutaneously in the cervical region of each mouse, followed by inoculation with either PBS or bacterial inoculum containing 1 × 10^4 CFU of the respective strains. Mice were euthanized at 7 and 14 days post-sponge implantation (dpsi) for bacteriological, histological, and biochemical analyses of the inflammatory response. A subsequent experiment focused on flow cytometric analysis of inflammatory cells collected from the infected and control groups 14 days post-implantation. This methodology aims to elucidate the immune response dynamics associated with B. abortus infection.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicates a significant correlation between the independent variables and the observed outcomes, with statistical analyses revealing p-values less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant.
Additionally, the results demonstrate a clear trend in the behavior of the system under study, as illustrated by the graphical representations included. The findings support the initial hypotheses and provide insights into the underlying mechanisms at play, highlighting the potential implications for future research and applications in the relevant field.
Discussion
The study investigates the role of Brucella abortus, particularly its type IV secretion system (T4SS), in modulating the inflammatory response in a synthetic sponge model. The wild-type strain (WT) B. abortus 2308 was shown to establish systemic infection and significantly higher bacterial loads compared to the ΔvirB2 mutant strain, which lacks a functional T4SS and was unable to persist in the host. The WT strain altered the inflammatory profile, leading to a lower histopathological score and delaying granulation tissue formation, as evidenced by reduced levels of tumor growth factor-beta 1 (TGF-β1) at 14 days post-implantation. Notably, the presence of multinucleated giant cells was observed only in the ΔvirB2 and mock groups, indicating that B. abortus can modulate macrophage activity and the overall inflammatory response.
Furthermore, the study found that while B. abortus infection did not significantly increase neutrophil influx, it did enhance macrophage activity, particularly through the production of interferon-gamma (IFN-γ), which is crucial for a Th1 immune response. The infected sponges exhibited a greater proportion of M1 macrophages and CD8+ T lymphocytes, suggesting a shift towards a more effective immune response against the intracellular pathogen. Overall, the findings highlight the stealthy nature of B. abortus, which can manipulate the host’s immune response to favor its persistence, with the T4SS playing a critical role in this modulation.