Staphylococcus aureus escapes killing from extracellular histones through plasminogen binding and activation by staphylokinase or tissue plasminogen activator

Abstract

Trabalho Final de Mestrado Integrado, Ciências Farmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2017Staphylococcus aureus is a commensal-bacterium that colonizes more than 20% of the human population. It is found mostly in the nasal mucosa, but in most cases it does not cause disease. However, in case of cuts or at hospital level in surgical situations, S. aureus may spread into the tissues and cause various lesions and may even lead to a potentially life-threatening-situation. Currently, there is an increasing number of strains resistant to antibiotic therapy. In Portugal, the prevalence of MRSA is around 50%, being one of the highest rates in Europe. Therefore, it is urgent the need for new forms of treatment, in order to prevent worst scenarios of antibiotic resistances. The immune system plays a very important role as the first line of defense against microorganisms. Activation of neutrophils may ultimately lead to the occurrence of a process called NETosis. This process leads to the release of NETs, these are composed by filaments networks containing histones and other components. Extracellular histones are known to have high bactericidal capacity. In this way, the formation of NETs allows to trap and kill these bacteria. However, S. aureus will have managed a way to escape this bactericidal-effect. Based on the article: "Streptococcus pyogenes exhaust killing from extracellular histones through plasminogen binding and activation by streptokinase", we tried to transpose this proposal to the particular case of Staphylococcus aureus. Thus, in this work, we show that as the bacteria of this article, S. aureus can also bind plasminogen to its surface proteins. It is also analyzed whether the activation of plasminogen by staphylokinase or tissue plasminogen activator can degrade the histones and thus this bacterium can escape from their bactericidal-effect. Although histones have demonstrated a high bactericidal-capacity, a way to prevent them from being degraded by plasmin has to be developed in future projects.Staphylococcus aureus é uma bactéria comensal que coloniza mais de 20% da população humana. Encontra-se sobretudo na mucosa nasal, mas na maioria dos casos não origina doença. Contudo em caso de cortes ou em situações cirúrgicas, a nível hospitalar, S. aureus poderá entrar nos tecidos e provocar diversas lesões, podendo mesmo pôr em risco a vida do doente. Atualmente, cada vez é maior a quantidade existente de estirpes resistentes à antibioterapia. Em Portugal, a prevalência de S. aureus resistente à meticilina (MRSA) encontra-se por volta dos 50%, sendo uma das maiores taxas a nível europeu. Portanto, urge a necessidade de novas formas de tratamento, de modo a conseguir impedir cenários desastrosos de resistências por parte desta bactéria. O sistema imunitário desempenha um papel bastante importante como primeira linha de defesa contra diversos microrganismos. A ativação dos neutrófilos poderá em ultima instância levar à ocorrência de um processo designado NETosis. Este processo origina a libertação de NETs, estas são redes de filamentos contendo histonas e outros componentes. As histonas extracelulares são conhecidas por ter grande capacidade bactericida. Deste modo, a formação de NETs permite aprisionar e matar estas bactérias. Contudo, S. aureus terá arranjado uma forma de conseguir escapar a este efeito bactericida. Com base no artigo: “Streptococcus pyogenes exhaust killing from extracellular histones through plasminogen binding and activation by streptokinase” tentámos transpor esta proposta para o caso do Staphylococcus aureus. Sendo assim, neste trabalho, foi mostrado que tal como a bactéria deste artigo, também S. aureus consegue ligar plasminogénio nas suas proteínas de superfície. Foi também analisado se a ativação do plasminogénio por estafilocinase (SAK - fator de virulência produzido pela bactéria) ou pelo ativador tecidular do plasminogénio (tPA - produzido por células endoteliais) consegue degradar as histonas e deste modo esta bactéria consegue escapar ao efeito bactericida das mesmas. Apesar das histonas terem demonstrado uma grande capacidade bactericida, ainda tem que ser desenvolvida uma forma de evitar que estas sejam degradadas pela plasmina