大黄酸对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌抗菌机制及治疗菌血症的研究

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由于抗生素的不合理使用,微生物产生了高耐药性,使得可以用来进行有效治疗的抗生素变得越来越少,导致患者的死亡率增加,加上治疗时间和医疗费用的增加,给医院和患者带来了更多困扰,因此需要寻找新的有效的抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)药物变得尤为重要。中药用于治疗感染疾病的治疗由来已久,从中药有效成分中寻找新型抗菌药物成为抗菌的一种新途径,因此本实验根据中医药多年治疗急腹症临床经验,以药效物质基础和抗菌剂量明确、副作用少、无耐药性的中药材大黄中主要化学成分大黄酸进行相关研究。目的:采用体外实验,研究大黄酸是否具有抗MRSA的活性作用和大小,探讨其体外作用机制,并采用体内动物实验进行验证。方法:(1)大黄酸安全性评价和体外抗菌活性研究:观察细胞存活率和吸光度的变化对药物进行相关的安全性评价,通过微量稀释法确定大黄酸最低抑菌浓度,不同时间点取样监测大黄酸动态杀菌效果,检测多代细菌抑菌浓度的变化,进行耐药性倾向测试。(2)大黄酸抗MRSA的体外抗菌机制初步探讨:采用流式细胞仪检测大黄酸诱导细菌凋亡的影响;建立生物膜体外模型,激光共聚焦显微镜检测不同浓度大黄酸对生物膜的影响;运用扫描电镜以及电导仪等仪器,结合免疫荧光法观察大黄酸对细胞膜和细胞壁产生的影响;并通过SDS-PAGE电泳法、PCR、琼脂糖凝胶法等检测大黄酸对菌体总蛋白合成、mecA表达的影响以及β-内酰胺酶等多方面的影响。(3)大黄酸治疗菌血症的体内药效验证:通过构建小鼠菌血症模型,并分为空白组、模型组、溶剂组和大黄酸给药组(低、中、高剂量),观察并记录每组小鼠的存活率及体重变化,同时进行小鼠的血常规、肝肾指标等检测,利用平板涂布法对每组小鼠的血液荷菌量以及内脏器官荷菌量进行计数,通过HE染色结果观察其是否发生病变,对大黄酸的体内抗菌活性进行较为全面的评估和分析。结果:(1)大黄酸安全性评价和体外抗菌活性研究:大黄酸对MRSA的最低抑菌浓度(MIC)为8μg/mL,最低杀菌浓度(MBC)为16μg/mL,且在2×MIC浓度下,大黄酸就能显著抑制MRSA的生长和繁殖,具有良好的动态抑菌效果;在耐药性测试中,细菌培养20代后,大黄酸的MIC值未发生改变,提示其不易诱导MRSA出现耐药性,另外观察到其延迟了万古霉素耐药性的出现,具有抗菌佐剂的作用。同时安全性评价实验则证明大黄酸由低到高的浓度下均未对293T细胞活力和红细胞膜产生影响,未出现细胞死亡率增加和红细胞溶血现象,提示大黄酸是一种安全有效、不易诱导耐药的抗菌药物,具成为抗菌佐剂的潜能。(2)大黄酸抗MRSA的体外抗菌机制初步探讨:不同浓度大黄酸作用4 h后菌体形态发生变化,说明大黄酸能够有效的诱导细菌进入凋亡期;结合荧光免疫法,建立生物膜模型,观察到成熟生物膜屏障下,大黄酸能够有效的抑制MRSA的生长和繁殖,并能够影响MRSA细胞质膜的去极化和细胞膜的通透性;通过SDS-PAGE凝胶电泳实验发现随着大黄酸浓度的增加,菌体总蛋白的种类和含量出现减少;采取琼脂糖凝胶电泳法和分光光度法验证了大黄酸抗菌机制与PBP2a编码基因mecA的表达以及β-内酰胺酶的过量表达无关。说明大黄酸主要通过影响MRSA细胞膜的通透性,造成细胞质膜产生强的去极化作用,导致胞质内容物大量外泄,诱导细菌的凋亡,破坏生物膜,对菌体总蛋白的种类和含量等多种方式来影响MRSA的正常生长和繁殖,从而发挥抑制和杀伤MRSA的作用。(3)大黄酸治疗菌血症的体内药效验证:与模型组相比,大黄酸给药后的小鼠体重正常,精神状态以及活跃度良好,存活率得到明显提升,除低剂量组外,存活率均为100%,同时体内血液荷菌量明显减少,其心、肝、脾、肺、肾的荷菌量也显著减低,大黄酸给药后的各组肝肾指标都出现了不同程度的降低,同时HE染色结果表明,大黄酸给药组和万古霉素组的小鼠内脏几乎无明显病变,说明大黄酸在小鼠体内表现出良好的抗菌活性。结论:本论文进行了大黄酸体外抗菌活性以及安全性验证,探讨了体外抗MRSA机制,体内验证了大黄酸抗菌效果,为研究大黄酸的抗MRSA抗菌作用机制提供理论基础和科学依据,同时有助于以大黄酸为先导化合物,筛选和研发新的抗MRSA感染药物。
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