Candida albicans-Staphylococcus aureus Polymicrobial Peritonitis Modulates Host Innate Immunity

Abstract

bDespite advances in medical device fabrication and antimicrobial treatment therapies, fungal-bacterial polymicrobial peritonitis remains a serious complication for surgery patients, those on peritoneal dialysis, and the critically ill. Using a murine model of peritonitis, we have demonstrated that monomicrobial infection with Candida albicans or Staphylococcus aureus is nonlethal. However, coinfection with these same doses leads to a 40% mortality rate and increased microbial burden in the spleen and kidney by day 1 postinfection. Using a multiplex enzyme-linked immunosorbent assay, we have also identified a unique subset of innate proinflammatory cytokines (interleukin-6, granulocyte colony-stimulating factor, keratinocyte chemoattractant, monocyte chemoattractant protein-1, and macrophage inflammatory protein-1␣) that are significantly increased during polymicrobial versus monomicrobial peritonitis, leading to increased inflammatory infiltrate into the peritoneum and target organs. Treatment of coinfected mice with the cyclooxygenase (COX) inhibitor indomethacin reduces the infectious burden, proinflammatory cytokine production, and inflammatory infiltrate while simultaneously preventing any mortality. Further experiments demonstrated that the immunomodulatory eicosanoid prostaglandin E 2 (PGE 2 ) is synergistically increased during coinfection compared to monomicrobial infection; indomethacin treatment also decreased elevated PGE 2 levels. Furthermore, addition of exogenous PGE 2 into the peritoneal cavity during infection overrode the protection provided by indomethacin and restored the increased mortality and microbial burden. Importantly, these studies highlight the ability of fungal-bacterial coinfection to modulate innate inflammatory events with devastating consequences to the host.

The altered landscape of the human skin microbiome in patients with primary immunodeficiencies

“…Whether the non-S. aureus staphylococci significantly contribute to skin disease is currently unknown; in our previous study of atopic dermatitis, we observed a significant increase in the relative abundance of S. epidermidis concurrent with increases in S. aureus . A possibility is that these other staphylococci may share a mutualistic or commensal relationship with S. aureus by enabling greater resistance to antimicrobial peptides (Peschel et al 2001;SieprawskaLupa et al 2004;Lai et al 2007) or antibiotics (Wielders et al 2001;Berglund and Söderquist 2008) or by potentiating the S. aureus toxic response as with C. albicans (Peters and Noverr 2013). Alternately, these species could take advantage of inflamed skin conditions and co-colonize with S. aureus (Nilsson et al 1998;McCrea et al 2000;Cho et al 2001;Williams et al 2002).…”

“…The presence of Aspergillus did not differ in patients on antifungal medications with activity against Aspergillus compared with patients without a history of antifungal agents with activity against Aspergillus, again highlighting the significant skin microbial differences observable in PID patients in the absence of use of antimicrobial agents. In addition, coinfection of certain C. albicans isolates with S. aureus can result in infectious synergism with enhanced toxicity and host inflammation (Peters and Noverr 2013).…”

The Phenotype and Metabolism Relationship of Blood Neutrophils in Patients With Widespread Purulent Peritonitis in the Postoperative Period Dynamics

“…Показано, что распростра-ненный гнойный перитонит (РГП) протекает на фоне иммунодефицита, а в терминальной стадии (полиорганной недостаточности) им-мунная недостаточность наиболее выражена [4,18]. Предполагается, что нарушения в иммунной системе имеют решающее значение для возник-новения различных осложнений заболевания.…”

“…Нейтрофилы представляют собой высокоре-активный тип клеток иммунной системы, они быстро мобилизуются в очаг воспаления, от их фагоцитарной активности во многом зависит эффективность противомикробной защиты ор-ганизма [4,5,18]. Доказано, что нейтрофильные гранулоциты являются не только эффекторны-ми (фагоцитирующими) клетками, но и регуля-торными, так как синтезируют широкий спектр цитокинов, которые также включаются в регу-ляторный комплекс иммуновоспалительных реакций [4,14,27].…”

“…Учи-тывая, что все регуляторные и антигенные мо-лекулы реализуют свое воздействие на клетку через рецепторы, влияя на экспрессию генов, модулируя энергетические и пластические реакции, функциональные проявления ней-трофилов не могут не иметь метаболической основы [3,12,23]. РГП сопровождается избы-точным поступлением в биологические среды организма микробных антигенов и бактери-альных токсинов, источниками которых явля-ются гнойно-деструктивные очаги в брюшной полости, перитонеальный экссудат и парали-тически измененные петли кишечника [4,18]. В связи с этим, активность внутриклеточных ферментов в нейтрофилах будет с одной сторо-ны определять уровень их реактивности, с дру-гой стороны, -модулироваться нарушениями гомеостаза, развивающимися при инфекцион-но-воспалительном процессе.…”