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为探究达托霉素(daptomycin)对黏附金黄色葡萄球菌(S. aureus)的疗效,研究人员开展了相关研究。通过多种技术分析发现,临床相关浓度的达托霉素能快速清除指数生长期的黏附菌,但随着生物膜形成其效果减弱。该研究为优化临床策略提供了依据。
在医疗领域,细菌对生物材料的定植一直是个令人头疼的大问题。金黄色葡萄球菌作为常见的医疗器械定植菌,常常引发严重感染,给患者带来极大痛苦,不仅延长住院时间,还增加了发病率和死亡率,同时也加重了医疗经济负担。尽管人们一直努力防止细菌黏附和生物膜形成,但效果不佳。抗生素虽被广泛使用,可耐药病原体的出现让其效果大打折扣。
在这样的背景下,法国索邦大学(Sorbonne Université)、巴黎 - 萨克雷大学(Université Paris - Saclay)等机构的研究人员开展了一项重要研究。他们聚焦于达托霉素对黏附金黄色葡萄球菌的作用,该研究成果发表在《BMC Research Notes》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。时间 - 杀菌曲线分析(time - kill curve assay)用于量化达托霉素处理不同时间后细菌的存活数量;共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)结合活 / 死染色实验,观察细菌细胞膜的受损情况;原子力显微镜(AFM)实时检测细菌细胞壁的结构和力学性能变化;扫描电子显微镜(SEM)则从微观层面展示细菌细胞壁的形态改变。
下面来看具体的研究结果:
- 达托霉素对黏附金黄色葡萄球菌的杀菌活性:研究发现,达托霉素对不同生长状态的金黄色葡萄球菌杀菌活性不同。在浮游菌的指数生长期,达托霉素杀菌效果显著,6 小时能使细菌数量对数减少 2,24 小时减少 4.2。对于黏附的指数生长期细菌,前 6 小时与浮游菌敏感性相似,但 24 小时会出现细菌数量回升。而对于静止期浮游菌和生物膜内的细菌,最初 6 小时只有抑菌作用,24 小时细菌还会重新生长。这表明达托霉素对活跃分裂的细胞更有效,随着生物膜发展,细菌对达托霉素的敏感性降低。
- 达托霉素对黏附金黄色葡萄球菌的作用动态:通过 CLSM 观察,添加达托霉素 5 分钟内,约 85% 黏附的指数生长期细菌受损,说明达托霉素能快速作用于细胞膜。AFM 检测发现,达托霉素处理后,细菌细胞表面的纳米级人字形图案迅速改变,10 分钟内变得粗糙,高度差显著增加,但细胞表面整体刚度不变,意味着是局部机械破坏而非整体改变。
- 细菌细胞壁对达托霉素作用的结构响应:SEM 图像显示,达托霉素处理 30 分钟后,约 4% 的细胞表面出现严重地形改变,如形成孔洞,部分细胞在隔膜处破裂;处理 3 小时后,表面改变的细菌比例增加到 15%,部分细胞壁从隔膜区域完全去除,细菌内部结构也发生改变并出现泄漏。不过,大部分细胞表面仍保持完整,说明抗生素对细胞壁的作用较慢。研究人员推测,达托霉素可能干扰了肽聚糖和磷壁酸前体的转运,导致细胞壁在压力下机械破裂,而在静止期细菌中未观察到这种形态变化也支持了这一推测。
综合研究结论和讨论部分,该研究首次对达托霉素在金黄色葡萄球菌黏附初期的作用进行评估,揭示了达托霉素对指数生长期黏附菌的杀菌效果以及随着生物膜形成其效果减弱的现象。这一成果为深入理解达托霉素的抗菌机制提供了新视角,强调了进一步研究优化临床策略的必要性,有助于开发更有效的抗菌治疗方案,对改善临床治疗效果、减轻患者负担具有重要意义。