The Study of stress- and ManLAM-related gene expression patterns in clinical isolated mycobacterium tuberculosis under a multi-stress model combined with isoniazid

การศึกษารูปแบบการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับความเครียดและ การสร้างแมนแลมของเชื้อ Mycobacterium tuberculosis ที่แยกได้ทางคลินิกภายใต้แบบจำลองมัลติสเตรสร่วมกับยาไอโซไนอะซิด

Name: Phyo, Zayar

LCSH: Tuberculosis

LCSH: Stress (Psychology)

LCSH: Mycobacterium

LCSH: Isoniazid

Abstract: Isoniazid stands as a frontline antibiotic utilized in the treatment of tuberculosis (TB), predominantly impacting the mycolic acid component within the cell wall of Mycobacterium tuberculosis (Mtb). It also affects the formation of lipoarabinomannan (LAM), an essential glycolipid in the cell envelope of Mtb. Despite the effectiveness of antibiotics for TB treatment, drug tolerance development in mycobacteria frequently stems from their adaptation to the hostile environment within the host, leading to treatment failure. Herein, we investigated mycobacterial adaptation to the isoniazid exposure in the host-mimicked conditions by focusing on the stress response genes (virS, icl1, whiB3, tgs1) and LAM-related genes (lprG, p55, lmeA, mptA, embC). Mtb H37Rv and mono-isoniazid resistant (INH-R) were cultivated in the host-mimicked multi-stress condition (MS) with or without isoniazid and the relative expressions of these gene candidates were measured using real-time PCR. In INH-R strain, treatment with isoniazid in multi-stress conditions caused the significant upregulation of tgs1, and LAM precursor-lipomannan (LM) synthesis and its transport genes (lprG, p55, lmeA, embC). In the case of H37Rv, all LAM-related genes and tgs1 were downregulated whereas other stress response genes were upregulated, remarkably in icl1 and whiB3. It was shown the critical role of stress response genes especially tgs1 in LAM regulation, potentially contributing to cross tolerance to other drugs in INH-R strain. The findings of this study propose a link between diverse gene expression patterns in different Mtb phenotypes and their distinct tendencies for developing drug resistance. These insights could contribute to the advancement of new strategies for treating and eliminating TB.

Abstract: ไอโซนัยอะซิดเป็นยาปฏิชีวนะหลักที่ใช้ในการรักษาวัณโรค ออกฤทธิ์ต่อส่วนประกอบของกรดมัยโคลิกภายในผนังเซลล์ของเชื้อ Mycobacterium tuberculosis (Mtb) นอกจากนี้ยังส่งผลต่อการสร้างไลโปอะราบิโนแมนแลม (LAM) ซึ่งเป็นไกลโคลิพิดที่จำเป็นต่อผิวเซลล์ของเชื้อวัณโรค แม้ว่ายาปฏิชีวนะจะมีประสิทธิภาพในการรักษาวัณโรค แต่เชื้อมัยโคแบคทีเรียสามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมภายในโฮสต์ ทำให้การรักษาไม่มีประสิทธิภาพ ในการศึกษานี้ได้ทดสอบการปรับตัวของเชื้อมัยโคแบคทีเรีย ให้เข้ากับการทดสอบกับไอโซไนอาซิดในสภาวะจำลองการติดเชื้อภายในเซลล์โฮสต์ โดยศึกษายีนที่ตอบสนองต่อความเครียด (virS, icl1, whiB3, tgs1) และยีนที่เกี่ยวข้องกับ LAM (lprG, p55, lmeA, mptA, embC) Mtb สายพันธุ์ H37Rv และสายพันธุ์ดื้อต่อยาโมโนไอโซไนอาซิดขนานเดียว (INH-R) เลี้ยงในสภาวะความเครียดหลายรูปแบบ (Multi-stress) ที่มี หรือไม่มีไอโซไนอาซิด ศึกษาการแสดงออกของยีนดังกล่าวด้วยวิธีเรียลไทม์พีซีอาร์ พบว่าสายพันธุ์ INH-R มีการแสดงออกของยีนควบคุมการสังเคราะห์ ไลโปแมนแนน (LM) ของ tgs1 และ LAM และยีน (lprG, p55, lmeA, embC) อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ในสภาวะความเครียดหลายรูปแบบที่มีไอโซไนอาซิดของเชื้อไวต่อยา H37Rv ยีนที่เกี่ยวข้องกับ LAM และยีน tgs1 ทั้งหมดลดการแสดงออก ในขณะที่ยีนตอบสนองต่อความเครียดอื่นๆ มีการแสดงออกเพิ่มขั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยีน icl1 และยีน whiB3 จากการศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงบทบาทที่สำคัญของยีนที่ตอบสนองต่อความเครียดโดยเฉพาะ tgs1 ในการควบคุม LAM ซึ่งอาจมีส่วนช่วยในการทนต่อยาอื่น ๆ ในสายพันธุ์ INH-R การค้นพบครั้งนี้พบความเชื่อมโยงระหว่างรูปแบบการแสดงออกของยีนที่หลากหลายในฟีโนไทป์ของ Mtb ที่แตกต่างกัน และแนวโน้มที่แตกต่างกันในการพัฒนาการดื้อยา ข้อมูลดังกล่าวสามารถนำไปสู่ความก้าวหน้าของกลยุทธ์ใหม่ในการรักษาและกำจัดวัณโรค

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Bordin Butr-Indr

Role: Advisor

Created: 2024

Modified: 2025-02-10

Issued: 2025-02-10

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Medical Technology

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	651135805.pdf	2.46 MB	1	2025-02-11 09:56:03

ใช้เวลา

0.032606 วินาที