铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,PA)又称绿脓杆菌,是一种非发酵型革兰阴性杆菌,它通过分泌一系列的毒力因子例如外毒素A、绿脓素、蛋白酶、弹性蛋白酶,以及形成生物被膜等协助自身适应新的环境和侵袭宿主。PA通过群体感应系统控制的毒力表型展现它的高感染能力和毒害作用。群体感应系统是一种菌体密度感应调控系统,目前已知由三大感应系统组成:las系统、rhl系统和pqs系统。这三大群体感应系统相辅相成,互相组成了一个反馈调控回路,las系统作为整个群体感应系统的最上层调控rhl系统和pqs系统。las系统和rhl系统属于N-酰基高丝氨酰内脂(N-acylhomoserine lactone,AHL)调控系统,在这两个AHL系统中,las系统由lasI合成酶催化合成N-(3-oxododecanoyl)-L-homoserine lactone(3-oxo-C12-HSL),rhl系统由rhlI合成酶催化合成N-(butyryl)-L-homoserine lactone(C4-HSL),las和rhl系统合成的3-oxo-C12-HSL和C4-HSL作为自诱导分子(auto-inducer,AI)又正反馈激活lasR和rhlR,从而诱导其对应的合成酶产生更多的信号分子。在喹诺酮(Pseudomonas quinolone signal,PQS)群体感应系统中,pqsABCD基因簇编码产物先合成2-庚基-喹诺酮(2-Heptyl-4-quinolone,HHQ),它是2-庚基-3-羟基-4-喹诺酮(2-heptyl-3-hydroxy-4-quinolone,PQS)的前体分子,进一步在单加氧催化酶pqsH的作用下,HHQ转换成为PQS。当3-oxo-C12-HSLs,C4-HSLs和PQS信号分子各自与其系统对应的同源转录调节子lasR,rhlR,pqsR等相互作用时,其形成的复合物参与调控了下游毒力因子相关基因的表达,从而调控毒力因子的产生。PA群体感应系统中las、rhl和pqs系统相互构成反馈调节回路,共同调控了下游诸多毒力因子的产生及释放,但是各个群体感应系统具体调控的外分泌毒力因子有所差别。据文献报道,las和rhl系统共同调控了弹性蛋白酶和碱性蛋白酶,rhl系统调控了弹性蛋白酶、溶血素、绿脓素和鼠李糖脂,pqs系统调控了载铁体蛋白的分泌等,但PA群体感应系统对毒力因子尤其是分泌型毒力因子的调控及其详尽机制仍有待深入研究。由于群体感应系统对细菌的生存繁殖至关重要,在当今抗生素耐药的大环境下,许多研究旨在发现新的治疗手段或者药物来抑制群体感应系统从而减缓PA的感染情况,比如新合成的QS抑制剂G1和群体感应裂解酶AHL-lactonase(AiiA)。不仅仅是人工合成药物,学者还从植物或者水果中提取了相应的活性成分,这些活性物质被证明也具有抑制PA的群体感应系统的作用,从而达到预防或者减轻铜绿菌的感染。大蒜素,是来源于百合科葱属植物大蒜的鳞茎中提取的一种有机硫化合物,在用于抗细菌感染中,有学者发现大蒜素对PA具有良好的抑制毒力因子产生和生物膜形成的作用,但是其具体的抑制毒力的机制暂不明确。本实验通过大蒜素处理PA,进一步研究大蒜素抑制PA的作用机制。实验结果显示,大蒜素能够通过抑制pqs和rhl群体感应系统信号分子合成基因及其调控基因,从而抑制C4-HSL和PQS信号分子的产生,使得群体感应系统调控下游毒力因子的能力减弱,最后减弱了PA相关的毒力因子,例如弹性蛋白酶、绿脓素和绿色荧光素等的产量。进一步研究表明,在大蒜素干预铜绿菌生命活动的过程中,pqs系统和rhl系统应对大蒜素的应激各自发挥了不同的反馈调控作用。Pqs系统主要调控了绿色荧光素的分泌,并且通过调控rhl系统间接调控了rhl系统主要调控的绿脓素、弹性蛋白酶和鼠李糖脂的分泌。上述结果表明大蒜素在PA感染中的潜在作用,并且阐明了大蒜素作为一个抑菌药物在抑制铜绿菌感染中的部分机制。