AI-2类抑制剂对铜绿假单胞菌PAO1及其QS突变菌群体感应作用的研究

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近年来,随着抗生素的不合理使用,细菌耐药性广泛存在,给临床治疗细菌感染性疾病带来了巨大挑战。铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,PA)是重要的院内获得性感染致病菌,对多种抗生素产生了耐药性,也出现了很多PA的基因缺陷型菌株。PA的致病性主要与其毒力表达有关,抑制PA毒力是治疗细菌感染的关键。群体感应(Quorum Sensing,QS)是一种细菌细胞间群体行为,在调节PA毒力方面起着关键作用。有研究指出,自诱导分子2(Autoinducer-2,AI-2)是QS中重要的信号分子,不但传递细菌种内的信号而且也能介导种间的交流。PA自身不能产生AI-2,但可以感受环境中的AI-2分子,感应AI-2类群体感应抑制剂(Quorum Sensing Inhibitor,QSI)的作用。在本研究中,我们用已筛选出的AI-2类QSI Str7410在体外和体内对PAO1及其QS缺陷型菌株(PAO1-Δlas R,PAO1-Δrhl R,PAO1-Δpqs R,PAO1-Δlas RΔpqs R)中QS的作用进行了研究。首先,在体外的实验中,Str7410对PAO1及其QS缺陷型菌株没有生长抑制作用;Str7410抑制了PAO1及其突变菌株生物被膜的形成,并且Str7410与抗生素美罗培南(MEPM)联用可以显著提高抗生素对生物被膜细胞的敏感性。另外,我们还证实Str7410可以显著降低PAO1毒力因子(绿脓菌素、鼠李糖脂)的产生和群集(Swarming)运动。在m RNA水平,q PCR实验结果表明Str7410可以降低QS相关基因的表达水平。在体内实验中,Str7410与MEPM联用可以显著提高受PAO1感染秀丽隐杆线虫C.elegans N2的存活率。Str7410不仅对单一菌种PAO1的QS有抑制作用,还可以在菌种间减弱PAO1的QS作用。我们研究了Str7410对PAO1及其QS缺陷菌与金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,SA)ATCC 25923共同培养后对PAO1的QS作用。将两种细菌共同培养后,SA可以促进PA毒力因子的表达,而Str7410可以不同程度抑制与SA共同培养后PA的QS,包括生物被膜的产生、Swarming运动、毒力因子的产量等,从而减少PA的毒性。另外,我们通过q PCR在m RNA水平上检测到Str7410在菌种间相互作用中对PA的QS基因表达下调。在体内实验中,Str7410与MEPM的联合使用可以显著提高受PA与SA共同感染秀丽隐杆线虫C.elegans N2的存活率。综上所述,本文研究了AI-2类QS抑制剂Str7410对PA及其QS缺陷型菌株,在种内和种间的QS抑制作用。通过体外和体内的研究表明,Str7410可以抑制PA及其QS缺陷型菌株毒力因子的表达,从理论上对PA的耐药性提出了可行的解决策略,在实践上为临床抗菌药物的研发提供了新思路。
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