金荞麦抗肺炎支原体的作用机理研究

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肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae,MP)是儿童和青少年社区获得性肺炎(community acquired pneumonia,CAP)的主要病原体之一,可导致急性上、下呼吸道炎症以及肺外并发症。大环内酯类抗生素是治疗儿童支原体感染的首选药物。但随着大环内酯类抗生素的滥用,导致MP对此类药物的耐药率在亚洲地区高达90%;随之大量出现的MP耐药菌株,给临床治疗带来挑战,但目前仍无针对治疗耐药MP的药物。中医药在防治MP感染有着独特的优势,除了可以直接抑制支原体外,还可以从整体调节机体状态达到标本兼治的目的。因此筛选具有抗耐药MP的中药并探究其潜在的抗MP机制,可为临床利用中药治疗提供理论依据。金荞麦是一种治疗肺脓肿的传统中药,具有显著的抗氧化,抗肿瘤,抗菌等作用。对细菌性痢疾、麻风肺炎、慢性支气管炎、盆骨炎等疾病亦具有一定疗效。但其抗MP的作用,至今尚未有人报道。前期我们建立了MP分离培养体系并建立了菌株系,进行抗MP药物筛选,发现金荞麦乙醇提取部分(多酚含量高)有显著的抗MP作用,特别是对耐药MP更敏感。鉴于此,我们进一步探究了金荞麦抗MP的作用机理。本课题主要从肺炎支原体、细胞实验和动物实验三个层面,探究了金荞麦多酚提取物及其单体抗MP的作用:(1)肺炎支原体研究,通过生长代谢抑制实验,发现金荞麦多酚提取物中多酚含量越高抗MP效果越好。通过CFU计数,发现金荞麦多酚75%具有浓度和时间依赖抑制耐药菌株M19及标准菌株15531、29342,其MIC50及MIC90值分别为0.625mg/m L及1.25mg/m L,但对M19的杀菌作用更明显。由于MP对宿主细胞的黏附是其致病的关键,在此过程中MP黏附蛋白P1、P30,以及黏附辅助蛋白P65、HMW3发挥至关重要的作用。通过q RT-PCR实验检测,发现单独金荞麦多酚75%处理MP,可显著降低II型菌株M19和29342黏附蛋白P1、P30,但黏附辅助蛋白P65、HMW3 m RNA的表达略有上升。已知红霉素等大环内脂类抗生素可通过结合细菌核蛋白50s亚基,抑制m RNA移位阻止肽链延长等,终止蛋白质合成。Trm B t RNA(guanosine(46)-N7)-methyltransfera(Trm B)是一种t RNA甲基转移酶,参与N(7)-甲基鸟嘌呤-t RNA的生物合成途径,对t RNA转运功能至关重要,其功能受损会影响蛋白质翻译过程。在用金荞麦多酚75%处理MP后,发现可显著降低Trm B的表达,破坏t RNA的功能抑制翻译进程。经网络药理学筛选及生物实验验证,筛选出单体木犀草素抑制MP作用效果最佳。木犀草素处理MP后,发现其同样可显著降低P1、P30以及Trm B m RNA表达,但P65、HMW3 m RNA的表达略有上升。进一步通过蛋白组学测序探究其抗MP机理。发现经木犀草素处理后的MP共有32个蛋白差异表达,其中Trm B结果与实验结果一致,但还需进一步差异蛋白表达分析并进行生物学验证。(2)细胞实验研究,MP感染细胞后用金荞麦多酚75%及木犀草素进行处理,通过q RT-PCR实验检测,发现两种药物均可显著降低MP黏附蛋白P1、P30以及黏附辅助蛋白P65、HMW3的表达,从而降低MP的黏附能力。CARDS TX(Community Acquired Respiratory Distress Syndrome Toxin,CARDS TX)是MP中一种独特的细胞毒素,其在MP感染期间表达上调,引起细胞空泡化最终导致细胞死亡。鉴于此,在用金荞麦多酚75%及木犀草素处理MP后,发现均可显著降低M19 CARDS TX的表达,从而降低对细胞的毒力作用。同时MTT检测发现用药物处理受感染A549细胞,可明显恢复其增值活力。(3)动物实验研究,在用109CCU/ML MP对小鼠感染5天后,分别用169mg/kg金荞麦多酚75%、50mg/kg罗红霉素、50mg/kg木犀草素对小鼠进行7天灌胃给药。发现感染后小鼠体重一直下降,而给药后小鼠体重逐渐回升至正常小鼠体重。且各组小鼠的肺湿重无明显差异。在对各组肺组织进行MP涂布计数,发现金荞麦多酚75%对M19清除率可达到50.7%,木犀草素清除率为44.9%,罗红霉素清除率为25.2%。然后对各组小鼠肺组织进行了细胞免疫因子检测,发现相比M19模型组金荞麦多酚75%及木犀草素能明显降低IL-1β、IL-6、TNF-α、HMGB1、IL-17A的表达,说明金荞麦及木犀草素可改善MP感染小鼠体内的炎症情况。综上所述,研究发现金荞麦及其单体木犀草素可能通过降低MP的黏附能力以及毒力能力,从而降低对细胞的损伤作用;并可能通过抑制蛋白质翻译进程起抗MP作用;此外金荞麦多酚75%提取物及木犀草素可改善耐药及标准MP感染小鼠的炎症情况。此课题为金荞麦治疗支原体肺炎及其抗耐药MP提供一定的理论依据。
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