迷迭香酸对铜绿假单胞菌生物膜的干扰及联合用药研究

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铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,PAO)致病且耐药的关键因素之一在于生命过程中形成的生物膜结构,影响PAO生长的同时并减少其生物膜的形成与扩增成为研究的重要方向。本研究以具抑菌活性的天然产物迷迭香酸(Rosmarinic acid,RA)为主体,与常见抗菌药联合使用,考察不同处理对铜绿假单胞菌的生长、生物膜的形成、毒力因子的产出及关键基因的表达等几个方面的影响,以期寻找较适宜的抗菌治疗方案,为临床相关疾病的诊治提供一定的理论依据。主要研究结果如下:(1)RA及各抗菌药对铜绿假单胞菌生长的影响利用抗菌药物迷迭香酸(RA)、头孢唑林(CEF)、氨苄西林(AMP)、环丙沙星(CIP)、阿奇霉素(AZI)处理铜绿假单胞菌,结果表明RA在较长一段时间内表现出低促高抑(hormesis effect)现象,且高浓度(28.04 mg/mL )RA的抑制作用在培养初期6 h时最为显著;四种抗菌药中CEF和AMP抑制作用较弱;高浓度CIP对PAO表现出强烈抑制性,0.8μg/mL 浓度下抑制率达68.23%;AZI对PAO的抑制作用具明显浓度效应,随其浓度的升高抑制作用不断增强,4μg/mL 时抑制率达30.19%。由此可见,CEF和AMP对PAO作用不敏感,表现一定的耐药性,而AZI作为较敏感药物,可为选择适宜抗生素提供一个参考。(2)RA及各抗菌药对铜绿假单胞菌生物膜影响通过对PAO生物膜形成过程的定量考察得知,前12 h为生物膜生物量稳定增长期,24 h后增长减缓趋于成熟。为寻找RA对PAO生物膜的最佳处理时间,进行了不同培养时间和不同加药时间两方面的试验,其结果均表明RA在生物膜形成初期有更为强烈的抑制作用。此外,利用四种抗菌药物分别处理PAO未成熟和成熟生物膜,结果表明CEF与AMP对不同状态下生物膜的形成常表现促进作用;CIP表现抑制作用;AZI对未成熟生物膜表现抑制作用,较低浓度下对成熟生物膜表现促进作用,当浓度提高至8μg/mL 时抑制率陡升至26.22%。(3)联合用药对铜绿假单胞菌生长及其生物膜的影响根据以上结果,选定25μg/mL CEF、25μg/mL AMP、0.2μg/mL CIP和2.5μg/mL AZI与RA联合使用考察其对PAO生长及生物膜的影响。结果显示,处理6 h后,除CIP组外,RA与其余抗菌药联合组均表现促进生长的作用;处理24 h后,无论RA单用还是与抗菌药联用均表现促进生长的作用。生物膜试验中,所有联用组对成熟生物膜均表现促进作用,而对未成熟生物膜表现抑制作用,其中RA:AZI=1:4配比抑制率最高达82.76%,与对照相比差异极显著(P>0.01)。由此可知,在生物膜未成熟时期用药效果远强于成熟时期。(4)联合用药对铜绿假单胞菌毒力因子产出量的影响利用RA与AZI以三个不同比例1:1/3:2/1:4联合使用处理PAO,考察不同复配处理下PAO运动能力、胞外多糖、Las A staphylolytic活性、Las A蛋白酶、绿脓菌素、鼠李糖脂、藻酸盐、细胞疏水性等相关因子的变化。结果表明,3.5 mg/mL RA:AZI=1:1对多个因子表现较强活性,例如此处理显著抑制群集性,抑制效果随AZI浓度升高而增强;对绿脓菌素产出量呈先促进后抑制现象,当AZI浓度提高至4μg/mL 时,抑制率达57.23%;对藻酸盐产出量的抑制作用呈先增后降趋势,当AZI浓度为0.5μg/mL 时抑制率为20.17%;此外,RA与高浓度AZI联合使用时可显著降低AZI对胞外多糖产出量的促进作用,例如3.5 mg/mL RA+2μg/mL AZI。(5)联合用药对铜绿假单胞菌群体密度感应系统相关基因表达量的影响基于以上不同复配药液对PAO运动能力及毒力因子产出的影响结果,选定3.5 mg/mL RA:AZI=1:1继续处理PAO标准菌悬液,考察此配比下对PAO关键基因las R/las I/fle Q表达量的变化。结果表明,三个关键基因在相同处理下的变化趋势大致相同,与对照相比,复配药液均能显著降低关键基因的表达。RA与4μg/mL AZI联用后极显著下调las R基因表达,较AZI单用时抑制率提高33%。此外也进一步验证了先前PAO生物膜及毒力因子的相关结果。本论文结果表明现有抗生素杀菌的同时有促进生物膜的形成的倾向,从而促进抗性提升。而植物成分RA在一定程度上可以减缓生物膜的形成,与现有抗生素配合具有一定的联合抑制活性,减缓抗性的产生。
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