Murine response to the opportunistic bacterium Pseudomonas aeruginosa infection in gut dysbiosis caused by 5-fluorouracil chemotherapy-induced mucositis

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Resumo

Aims: This manuscript aims to explain the relationship between mucositis caused by 5-FU over gut bacterial species and susceptibility to opportunistic infection caused by P. aeruginosa. Main methods: BALB/c mice were intraperitoneally treated with PBS or 5-FU. Bodyweight and faecal consistency were checked daily. Mice faecal DNA was extracted, and bacterial phylogenetic groups were analysed using qPCR or high-throughput sequencing. Immunofluorescence was used to evaluate BMDM activation by mice-treated faecal content. Mice were challenged intratracheally with virulent P. aeruginosa, and the CFU and histology were analysed. Faecal microbiota were transplanted to evaluate the gut microbiota and resistance to pulmonary P. aeruginosa recovery. Key findings: The animals treated with 5-FU presented mucositis with great weight loss, altered faecal consistency, bacterial gut dysbiosis and histological changes in the intestinal mucosa. Mice under 5-FU treatment were more susceptible to lung infection by the bacteria P. aeruginosa and had more extensive tissue damage during their lung infection with greater pro-inflammatory gene expression. It was observed that the mucositis remained in the groups with 5-FU even with the FMT. The results caused by mucositis in animals that received allogeneic FMT were reversed, however, with a decrease in P. aeruginosa susceptibility in animals treated with 5-FU and allogeneic FMT compared to animals treated with 5-FU and autologous FMT. Significance: Treatment with 5-FU in a murine model makes it more susceptible to pulmonary infection by the bacterium P. aeruginosa, FMT offers an opportunity to protect against this susceptibility to infection.

Abstract

Objetivos: Este manuscrito visa explicar a relação entre a mucosite causada por 5-FU sobre espécies bacterianas intestinais e a suscetibilidade à infecção oportunista causada por P. aeruginosa. Principais métodos: Camundongos BALB/c foram tratados intraperitonealmente com PBS ou 5-FU. O peso corporal e a consistência fecal foram verificados diariamente. O DNA fecal dos camundongos foi extraído e os grupos filogenéticos bacterianos foram analisados usando qPCR ou sequenciamento de alto rendimento. A imunofluorescência foi usada para avaliar a ativação de BMDM pelo conteúdo fecal tratado pelos camundongos. Os camundongos foram desafiados intratraquealmente com P. aeruginosa virulenta, e o UFC e a histologia foram analisados. A microbiota fecal foi transplantada para avaliar a microbiota intestinal e a resistência à recuperação pulmonar de P. aeruginosa. Principais descobertas: Os animais tratados com 5-FU apresentaram mucosite com grande perda de peso, consistência fecal alterada, disbiose intestinal bacteriana e alterações histológicas na mucosa intestinal. Camundongos tratados com 5-FU foram mais suscetíveis à infecção pulmonar pela bactéria P. aeruginosa e apresentaram dano tecidual mais extenso durante a infecção pulmonar, com maior expressão gênica pró-inflamatória. Observou-se que a mucosite permaneceu nos grupos com 5-FU mesmo com o TMF. Os resultados causados pela mucosite em animais que receberam TMF alogênico foram revertidos, no entanto, com diminuição da suscetibilidade à P. aeruginosa em animais tratados com 5-FU e TMF alogênico em comparação aos animais tratados com 5-FU e TMF autólogo. Significância: O tratamento com 5-FU em um modelo murino o torna mais suscetível à infecção pulmonar pela bactéria P. aeruginosa; o TMF oferece uma oportunidade de proteção contra essa suscetibilidade à infecção.

Assunto

Mucosite, Fluoruracila, Disbiose, Transplante de microbiota fecal, Infecções oportunistas

Palavras-chave

Mucositis, 5-FU, Dysbiosis, Faecal microbiota transplant, Cancer chemoterapy, Opportunistic infection

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0024320522005902

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