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在感染性疾病中,微生物生物膜感染造成了极大的治疗难题。随着真菌-细菌混合微生物生物膜在伤口和医疗器械上的发现,使得新抗菌剂的开发需要兼顾抗菌谱的多样性。白色念珠菌(Candida albicans)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是真菌-细菌混合生物膜中普遍存在的共生菌株,共形成生物膜时它们表现出对常见抗生素协同增强的耐药性。抗生素的耐药性问题日益严重,使得耐药菌株感染的临床治疗捉襟见肘,而抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs)引起了抗菌剂开发领域越来越广泛的关注。作为先天免疫的基本组成部分,AMPs被认为不易产生重大耐药性且抗菌谱广泛,对细菌、真菌、病毒和寄生虫等均有抗菌活性。广谱AMP鲎素(Tachyplesin I,TP1)源自中国鲎(Tachypleus tridentatus)的血液,却受限于高哺乳动物细胞毒性,因此鲜有研究开发利用TP1的高抗菌活性。通过改变第11位氨基酸序列,得鲎素类似物抗菌肽TP11A(KWCFRVCYRGACYRRCR)保留了鲎素的抗菌优势,且比鲎素的毒性低64倍,显示出极大的开发前景。TP1和TP11A对多种细菌、真菌均有良好的抗菌活性,然而缺乏其抗生物膜活性的相关数据,将应用于感染疾病中考察其实际疗效的研究也相当匮乏。本研究探究了TP1、TP11A的抗生物膜活性和相关机制,考察TP11A的合适递送方式及作为混合伤口感染治疗剂的潜力。(1)TP1、TP11A体外活性比较:对白色念珠菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性、抗生物膜活性、以及对皮肤细胞的细胞毒性。通过微量二倍稀释法测定的TP11A的MIC90(抑制90%微生物生长的最低药物浓度)分别为24μg/m L;2μg/m L(白色念珠菌SC5314;金黄色葡萄球菌ATCC 6538),表明TP11A基本保留了TP1的抗菌活性。结晶紫染色和涂板计数的结果显示TP1与TP11A的抗生物膜活性相似,均对金黄色葡萄球菌单种生物膜有良好的杀灭和抑制能力,且能强烈抑制白色念珠菌单种生物膜和白色念珠菌-金黄色葡萄球菌混合生物膜的生长。利用细胞计数试剂盒(cck)-8法检测TP1、TP11A对人类角质形成细胞Ha Ca T以及小鼠成纤维细胞NIH3T3的细胞毒性,结果证实了TP11A具有比TP1更高的皮肤细胞相容性。以上结果表明,TP11A具有比TP1更有前途的抗菌剂开发应用潜力。(2)TP11A的抗菌和抗生物膜机制:活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生,混合生物膜形态学变化,q RT-PCR。利用激光扫描共聚焦显微镜探测DCFH-DA荧光染料的显色情况,结果表明TP11A介导ROS生成机制来杀死白色念珠菌、金黄色葡萄球菌。场发射扫描电镜用于观察白色念珠菌-金黄色葡萄球菌混合生物膜的三维结构,TP11A显著抑制了金黄色葡萄球菌的黏附及混合生物膜的成熟。q RT-PCR进一步调查了生物膜和毒力相关基因的表达,在TP11A处理的混合生物膜中,白色念珠菌的菌丝产生和粘附的关键基因显著变化,其中hwp 1显著下调,而als1和als3显著上调,多个研究证实hwp 1的缺失会导致生物膜缺陷及发育不成熟,在本研究中TP11A诱导的生物膜发育滞缓可能与hwp 1被下调有关,als1和als3的上调可能是白色念珠菌在hwp 1基因下调后产生的负反馈调节;另一方面,TP11A全面下调了混合生物膜中金黄色葡萄球菌生物膜和毒力相关基因的表达,涉及粘附相关基因ica A和fnb B,群体感应(QS)系统调节因子agr A,主要毒力基因hla,耐药外排泵基因nor A,和全局应激调节因子Sig B,显示出TP11A对混合生物膜中金黄色葡萄球菌强效杀灭和抑制活性的分子学基础。(3)TP11A治疗白色念珠菌-金黄色葡萄球菌混合伤口感染的疗效:递送方式,白色念珠菌-金黄色葡萄球菌混合感染伤口模型。AMP易受伤口环境影响而发生酶解、水解、氧化或光解,为了改善TP11A在体内抗感染研究中的应用和相容性,我们尝试了仿生纳米囊泡和聚(D,L-丙交酯)-聚(乙二醇)-聚(D,L-丙交酯)(PLEL)凝胶来递送TP11A。结果显示,TP11A会破坏巨噬细胞仿生纳米囊泡的完整性,二者并不适配;而通过简单地将TP11A添加到PLEL中可以创建一种原位热敏凝胶系统PLEL@TP11A,能够实现在皮肤伤口局部的固定和持续释放。为了考察体内疗效,构建了白色念珠菌-金黄色葡萄球菌混合感染伤口小鼠并进行给药。结果显示TP11A和PLEL@TP11A均有效减少多微生物伤口感染中的细菌和真菌负荷,加速伤口愈合过程,促进上皮化和血管生成。基于上述发现,本研究证明了鲎素抗菌肽TP11A用于对抗生物膜和混合感染的潜力,揭露了白色念珠菌-金黄色葡萄球菌混合生物膜受TP11A抑制的分子学基础,为TP11A在生物膜和感染领域的进一步开发与研究奠定基础。