【摘 要】
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随着抗生素的大量使用,耐药菌株逐年递增,对人类健康造成严重威胁,因此需要积极探索抗生素替代药物来对抗耐药性细菌。抗菌肽具有广谱抗菌活性、对哺乳动物细胞低毒性、无残留和不易引起耐药性等优点,是一种非常有前景代替抗生素的候选药物,但是由于其抗菌效率低、易降解等缺点而难以应用。在本研究中,以猪源抗菌肽PMAP-23为模板,对其进行一系列的结构优化,以增强其抗菌活性。研究了PMAP-23及结构优化产物的作
【基金项目】
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河南自然科学基金面上项目（No.182300410030）； 河南省科技攻关（农业领域）项目（No.182102110208）；
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随着抗生素的大量使用,耐药菌株逐年递增,对人类健康造成严重威胁,因此需要积极探索抗生素替代药物来对抗耐药性细菌。抗菌肽具有广谱抗菌活性、对哺乳动物细胞低毒性、无残留和不易引起耐药性等优点,是一种非常有前景代替抗生素的候选药物,但是由于其抗菌效率低、易降解等缺点而难以应用。在本研究中,以猪源抗菌肽PMAP-23为模板,对其进行一系列的结构优化,以增强其抗菌活性。研究了PMAP-23及结构优化产物的作用机制,评价其体内外抗菌活性、稳定性和毒性,为抗菌肽的开发应用提供实验基础。本研究主要包括以下3方面内容:1、PMAP-23RI的设计及抗菌活性研究通过氨基酸替换对PMAP-23进行结构优化,根据其抗菌机制增加了N端的净正电荷和C端的疏水性设计了PMAP-23RI。测定了PMAP-23和PMAP-23RI的体内外抗菌活性、稳定性以及细胞毒性和溶血活性。结果表明,与PMAP-23相比PMAP-23RI的抑菌圈更大、MIC值更小,即PMAP-23RI的抗菌活性更强。PMAP-23与PMAP-23RI均无溶血活性和哺乳动物细胞毒性。PMAP-23RI不仅提高了鼠伤寒沙门菌SL1344感染小鼠的存活率,而且减轻了小鼠肺脏和肝脏的炎症损伤,对鼠伤寒沙门菌SL1344感染的小鼠显示出有效的治疗效果。通过氨基酸替换设计的PMAP-23RI不仅抗菌谱更广、抗菌活性更高,还具有更高的稳定性和体内治疗效果,是一种有潜力的新型抗菌药物。2、PMAP-23RI-Dec的设计及抗菌活性研究前期通过氨基酸替换设计出了抗菌性能更加优良的PMAP-23RI,通过使用癸酸修饰PMAP-23RI的C端对其进一步优化,设计了PMAP-23RI-Dec。研究了PMAP-23RI-Dec的抗菌机制以及其体内外抗菌活性和稳定性等性能。结果表明,与PMAP-23RI相比PMAP-23RI-Dec的抑菌圈更大、MIC值更小,即PMAP-23RIDec的抗菌活性更强。PMAP-23RI-Dec处理组PI染色出现大量红色荧光,表明其是通过膜作用机制来杀死细菌的。PMAP-23RI-Dec对哺乳动物细胞也不具有毒性作用。PMAP-23RI-Dec可以有效的治疗外伤感染,促进伤口愈合。对于皮下脓肿,PMAP-23RI-Dec也显示了优良的治疗效果,减小了脓肿范围,对于造成脓肿的细菌也显示了有效的杀伤效果。PMAP-23RI-Dec还可以有效治疗小鼠腹腔感染,杀死感染细菌,减轻肝脏和脾脏的炎症损伤。PMAP-23RI-Dec抗菌活性高、稳定性强、在体内仍能发挥有效的抗菌活性,是一种有应用价值的抗菌肽。3、PMAP-23RI-Dec水凝胶的制备及抗菌活性研究以PMAP-23RI-Dec为核心,通过海藻酸盐的交联作用制作抗菌肽水凝胶。通过缓释效果和对创伤感染的治疗效果综合评价PMAP-23RI-Dec水凝胶。结果表明PMAP-23RI-Dec水凝胶可以缓慢释放PMAP-23RI-Dec,在24 h时仍能发挥抗菌作用,表明其能长时间维持局部PMAP-23RI-Dec的浓度在较高水平。在治疗创伤感染过程中,PMAP-23RI-Dec水凝胶能够快速促进伤口愈合。因此,PMAP-23RI-Dec的水凝胶制剂是一种有潜力的外用治疗感染的药物。综上所述,抗菌肽的抗菌活性和正电荷、疏水性息息相关,合理的改变正电荷的数量和疏水性能够提高抗菌肽的抗菌活性。高疏水性脂肪酸修饰抗菌肽是一种可行的优化策略。抗菌肽的水凝胶制剂具有广泛的应用价值。
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