Molecular responses of non-typeable Haemophilus influenzae to the human respiratory environment
(2025) MOBN03 20242Degree Projects in Molecular Biology
- Abstract
- Non-typeable Haemophilus influenzae (NTHi) is a commensal with opportunistic tendencies that reside in the human nasopharynx. Since the implementation of the H. influenzae serotype b vaccine, NTHi infection has significantly increased worldwide and is of particular concern to society’s most vulnerable such as young children, elders and immunocompromised individuals. Diseases associated with NTHi are acute otitis media, pneumonia and exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. NTHi possesses multiple surface-bound compounds that have several functions in the bacterium’s colonization and immune evasion. Furthermore, NTHi exhibits a large genetic diversity since they are non-clonal. Therefore, it is important to further... (More)
- Non-typeable Haemophilus influenzae (NTHi) is a commensal with opportunistic tendencies that reside in the human nasopharynx. Since the implementation of the H. influenzae serotype b vaccine, NTHi infection has significantly increased worldwide and is of particular concern to society’s most vulnerable such as young children, elders and immunocompromised individuals. Diseases associated with NTHi are acute otitis media, pneumonia and exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. NTHi possesses multiple surface-bound compounds that have several functions in the bacterium’s colonization and immune evasion. Furthermore, NTHi exhibits a large genetic diversity since they are non-clonal. Therefore, it is important to further investigate the pathogenic and adaptation abilities of NTHi in the human respiratory tract. In this project, the hope was to identify behavioral patterns in 11 NTHi strains when cultured in brain-heart infusion broth (BHI) or a niche-simulating medium (NSM) at nasal, body or fever-associated temperature. The fibronectin-binding capacity as well as the resistance to complementmediated killing was assayed by flow cytometry and a serum bactericidal assay, respectively. However, the assays yielded somewhat inconclusive results as the phenotypes observed were predominantly straindependent. Transcriptomic analysis revealed that multiple genes were significantly differentially expressed in NSM compared to BHI at body temperature, whilst one set off genes was of particular interest, the “abc” operon, that was selected for further characterization. A simple bioinformatic analysis revealed that this operon was well-conserved in NTHi and encoded an ABC transporter. Knockout mutants were generated in which the first two genes of the operon – sbp and tmd1 – were replaced with the chloramphenicol acetyltransferase gene (cat). The ΔsbpΔtmd knockout strains did not exhibit any difference in growth fitness compared to wildtype, but they did exhibit a considerable difference in susceptibility to complement-mediated killing when cultured in NSM. This finding may indicate a direct or indirect role that is worth investigating further. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Kost och konsekvens: Halsbakteriens anpassning till olika miljöer
Det är inte helt ovanligt att en normal förkylning övergår i en envis infektion som behöver behandlas med antibiotika. Detta beror på att vissa bakterier som vanligtvis lever fredligt i våra luftvägar plötsligt tar chansen att angripa oss när vårt försvar är som svagast. En sådan bakterieart är icke-typbar Haemophilus influenzae (NTHi). Varje år drabbas många människor av lung- eller öroninflammation till följd av NTHis besvärliga beteende. Särskilt utsatta riskgrupper är yngre barn, äldre och människor med nedsatt immunförsvar. NTHi har en mycket varierad arvsmassa, vilket tillåter den att överleva i olika miljöer i vår kropp och till och med hämma viktiga delar av vårt... (More) - Kost och konsekvens: Halsbakteriens anpassning till olika miljöer
Det är inte helt ovanligt att en normal förkylning övergår i en envis infektion som behöver behandlas med antibiotika. Detta beror på att vissa bakterier som vanligtvis lever fredligt i våra luftvägar plötsligt tar chansen att angripa oss när vårt försvar är som svagast. En sådan bakterieart är icke-typbar Haemophilus influenzae (NTHi). Varje år drabbas många människor av lung- eller öroninflammation till följd av NTHis besvärliga beteende. Särskilt utsatta riskgrupper är yngre barn, äldre och människor med nedsatt immunförsvar. NTHi har en mycket varierad arvsmassa, vilket tillåter den att överleva i olika miljöer i vår kropp och till och med hämma viktiga delar av vårt immunförsvar. Det finns ännu inte ett fungerande vaccin
mot NTHi, och framställandet av ett sådant försvåras av NTHis genetiska variation.
För att kunna dra några slutsatser kring hur NTHi anpassar sig till olika miljöer och orsakar sjukdom har vi på Riesbeck-labbet vid Lunds Universitet undersökt denna bakteries beteende i olika näringsmiljöer. Vi började med undersöka hur väl NTHi kan etablera sig i våra luftvägar. Detta gjordes genom att utsätta NTHi för en strukturell komponent av människors luftvägsyta, nämligen fibronektin. Hur mycket fibronektin som binds in av NTHi mättes med hjälp av en fluorescerande molekyl som endast fäster till fibronektin som har bundit till bakterien. Vi undersökte även hur väl NTHi hämmar komplementsystemet i blodet för sin överlevnad. Komplementsystemet är en viktig del av människans immunförsvar och består av en rad olika proteiner som samarbetar för att aktivera varandra och döda en bakterie. Genom att utsätta NTHi för komplementsystemet och mäta antalet levande bakterier regelbundet kan man undersöka hur väl NTHi lyckas undkomma det. Med dessa tester kunde vi påvisa att olika NTHi-varianter beter sig mycket olika, och att detta sannolikt beror på dess stora genetiska variation.
Transkriptomik ger lovande resultat i jakten på NTHi-bekämpning
Med hjälp av modern transkriptomik kunde vi sekvensera all genetisk information som NTHi använder sig av i olika näringsmiljöer. Sekvenseringen visade att bakterien behöver olika delar av din arvsmassa i olika situationer, t ex i våra luftvägar. Efter en grundlig dataanalys kunde vi peka ut gengruppen abc som en möjlig viktig funktion när NTHi anpassar sig till nya miljöer. Genom att på konstgjord väg ta bort abc-generna från NTHis arvsmassa kan vi undersöka vilken roll genen spelar i bakteriens sjukdomsframkallande förmågor. Preliminära data visar att abc-generna kan ha en möjlig roll i NTHis förmåga att hämma komplementsystemet. Hur den lyckas göra det och vad det kan innebära för vår bekämpning av allvarliga NTHi-infektioner återstår att se. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9213748
- author
- Dalence, Silvana
- supervisor
- organization
- course
- MOBN03 20242
- year
- 2025
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- language
- English
- id
- 9213748
- date added to LUP
- 2025-10-10 14:42:13
- date last changed
- 2025-10-10 14:42:13
@misc{9213748,
abstract = {{Non-typeable Haemophilus influenzae (NTHi) is a commensal with opportunistic tendencies that reside in the human nasopharynx. Since the implementation of the H. influenzae serotype b vaccine, NTHi infection has significantly increased worldwide and is of particular concern to society’s most vulnerable such as young children, elders and immunocompromised individuals. Diseases associated with NTHi are acute otitis media, pneumonia and exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. NTHi possesses multiple surface-bound compounds that have several functions in the bacterium’s colonization and immune evasion. Furthermore, NTHi exhibits a large genetic diversity since they are non-clonal. Therefore, it is important to further investigate the pathogenic and adaptation abilities of NTHi in the human respiratory tract. In this project, the hope was to identify behavioral patterns in 11 NTHi strains when cultured in brain-heart infusion broth (BHI) or a niche-simulating medium (NSM) at nasal, body or fever-associated temperature. The fibronectin-binding capacity as well as the resistance to complementmediated killing was assayed by flow cytometry and a serum bactericidal assay, respectively. However, the assays yielded somewhat inconclusive results as the phenotypes observed were predominantly straindependent. Transcriptomic analysis revealed that multiple genes were significantly differentially expressed in NSM compared to BHI at body temperature, whilst one set off genes was of particular interest, the “abc” operon, that was selected for further characterization. A simple bioinformatic analysis revealed that this operon was well-conserved in NTHi and encoded an ABC transporter. Knockout mutants were generated in which the first two genes of the operon – sbp and tmd1 – were replaced with the chloramphenicol acetyltransferase gene (cat). The ΔsbpΔtmd knockout strains did not exhibit any difference in growth fitness compared to wildtype, but they did exhibit a considerable difference in susceptibility to complement-mediated killing when cultured in NSM. This finding may indicate a direct or indirect role that is worth investigating further.}},
author = {{Dalence, Silvana}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Molecular responses of non-typeable Haemophilus influenzae to the human respiratory environment}},
year = {{2025}},
}