Staphylococcus aureus parasitizes mammary epithelial cells to weaken the infection defense barrier.

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19174
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 42:Veterinary medical science, animal science, and related fields
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Kobayashi Ken 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (30449003)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 乳腺上皮細胞 / 細胞内寄生 / 黄色ブドウ球菌 / 乳産生 / タイトジャンクション

Outline of Final Research Achievements

Mammary epithelial cells (MECs) prevent microbial infection by secreting antimicrobial components and forming tight junctions (TJs) during lactation. However, Staphylococcus aureus is an intracellular parasite whose mastitis is intractable. In this study, we fluorescently labeled the cell membranes and actin fibers in MECs, which produce antimicrobial components and form TJs, and the cell wall in intracellular parasites for investigating how intracellular parasites parasitize MECs in vitro. The results showed that the intracellular parasites invade MECs while wrapped in the cell membrane and that the intracellular parasites selectively parasitize MECs with inadequate cell adhesion structures. We also found that lipoteichoic acid from Staphylococcus aureus causes weakening the TJ barrier and alteration of the milk production ability in MECs in vitro.

Free Research Field

乳腺の細胞生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

乳牛の乳生産は乳房炎の発症によって著しく低下する。黄色ブドウ球菌は乳房炎起炎菌の一つであり、細胞内寄生菌でもある。また、黄色ブドウ球菌による乳房炎は難治性であることが知られている。従来、黄色ブドウ球菌の乳房炎治療に関する研究は細菌レベル、ウシ個体レベルで抗生物質を中心に行われてきた。しかし、本研究の結果、黄色ブドウ球菌などの細胞内寄生菌は細胞内と細胞外の両面から乳腺上皮細胞に作用し、感染拡大を進めている可能性が示された。今後、本研究の成果から得られた知見に基づき、黄色ブドウ球菌の感染拡大過程を明らかにすることによって、その過程を防ぐことによる効果的な治療法が導き出されると判断される。