穿心莲内酯通过质子动力势恢复猪链球菌对氨基糖苷类抗生素敏感性的研究及其意义

【字体: 时间:2025年02月13日 来源:BMC Veterinary Research 2.3

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  为解决多重耐药猪链球菌(S. suis)感染治疗难题,河南科技大学等研究人员开展穿心莲内酯(AP)恢复S. suis对氨基糖苷类抗生素敏感性的机制研究。结果显示 AP 能增强抗生素活性,降低细菌载量。该研究为临床治疗提供理论依据。

  在现代医学领域,细菌耐药性问题如同一场愈演愈烈的 “超级风暴”,严重威胁着人类和动物的健康。随着抗生素的广泛使用,多重耐药细菌不断涌现,其中多重耐药猪链球菌(Streptococcus suis,简称S. suis)尤为棘手。S. suis作为一种人畜共患病原体,可引发败血症、脑膜炎等严重疾病,给全球养猪业带来巨大经济损失,也对公共卫生安全构成重大挑战。传统抗生素在面对这些耐药菌时疗效大打折扣,开发新型抗菌策略迫在眉睫。在这样的背景下,河南科技大学等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究,其成果发表在《BMC Veterinary Research》上。
研究人员为探寻对抗多重耐药S. suis的新方法,将目光聚焦于穿心莲内酯(Andrographolide,AP)。AP 是穿心莲中的主要生物活性化合物,以往研究发现它具有多种生物活性,但在抗菌领域尤其是针对S. suis与氨基糖苷类抗生素协同作用的机制尚不明晰。

为开展此项研究,研究人员运用了多种关键技术方法。通过非靶向代谢组学技术,分析 AP 处理前后S. suis代谢物的变化情况,以探究其代谢通路的改变;利用 pH 敏感荧光探针 BCECF-AM 检测细菌细胞内的 ΔpH,从而评估质子动力势(Proton Motive Force,PMF)的变化;构建小鼠感染模型,在体内评估 AP 联合抗生素的治疗效果 。

研究结果如下:

  1. AP 的抗菌活性及对氨基糖苷类抗生素的增效作用:采用肉汤微量稀释法测定 AP 对S. suis的最低抑菌浓度(Minimum Inhibitory Concentration,MIC)为 250μg/mL,亚 MIC 浓度的 AP 对细菌生长无显著影响。分级抑制指数测定显示,AP 与氨基糖苷类抗生素对S. suis具有强大的协同作用,其中 AP 与链霉素(Streptomycin Sulfate,SM)的协同效果最为显著,可使 SM 的 MIC 从 320μg/mL 降至 40μg/mL。对其他耐药菌株的研究发现,AP 与氨基糖苷类抗生素的协同作用在多种耐药致病菌中均存在,且 AP 能显著降低氨基糖苷类抗生素诱导的耐药发生率。
  2. 联合使用的杀菌及抑制生物膜作用:杀菌曲线实验表明,单独使用 10μg/mL 的妥布霉素(Tobramycin,TOB)或 250μg/mL 的 AP 抗菌活性较弱,而二者联合使用则展现出卓越的杀菌效果,细菌载量较阴性对照显著降低。生物膜抑制和清除实验发现,AP 与亚 MIC 浓度的氨基糖苷类抗生素联合使用,能有效抑制S. suis生物膜的形成和成熟生物膜的清除,扫描电子显微镜观察结果也证实了这一点。
  3. AP 对 PMF 及 TOB 摄取的影响:调整培养基 pH 后研究发现,AP 主要通过改变细菌细胞内 pH 梯度影响 PMF,BCECF-AM 检测显示 AP 可使S. suis细胞内 pH 显著升高,且 AP 处理后的大肠杆菌运动能力增强,进一步证明 AP 对 PMF 的促进作用。同时,与单独使用 TOB 相比,AP 和 TOB 联合处理使S. suis细胞内 TOB 含量显著增加。
  4. 非靶向代谢组学分析结果:非靶向代谢组学分析表明,AP 处理后S. suis的丙酮酸代谢显著上调,三羧酸循环(Tricarboxylic Acid Cycle,TCA)加速,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide Adenine Dinucleotide,NADH)生成增多,这与 PMF 的增强密切相关 。
  5. AP 联合用药的体内安全性和有效性:体内实验显示,AP 在高浓度下对红细胞溶血活性极低,对 RAW264.7 细胞毒性较小。在小鼠感染模型中,AP 与 TOB 联合使用能有效减轻S. suis感染引起的肺部炎症,降低各器官细菌载量,病理分析表明联合治疗效果优于单一药物治疗。

综合研究结论和讨论部分,该研究揭示了 AP 通过提升S. suis的 PMF,促进 TOB 的细胞摄取,恢复S. suis对氨基糖苷类抗生素的敏感性。同时,AP 可上调S. suis的丙酮酸代谢,加速 TCA 循环,增加 NADH 生成,进一步增强 PMF。这一研究成果为临床治疗S. suis感染提供了新的理论依据,AP 有望成为氨基糖苷类抗生素的有效佐剂,为解决细菌耐药性问题开辟了新途径。但目前对 AP 与氨基糖苷类抗生素协同作用的具体机制仍需进一步深入研究,以便更充分地发挥其在抗菌治疗中的潜力。
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