香草醛"促膜通窍"提高耐药铜绿假单胞菌对亚胺培南敏感性的机制研究
Mechanism of vanillin increasing the susceptibility of drug-resistant Pseudomonas aeruginosa to imipenem through an"tong qiao"effect
摘要目的:前期研究表明中药开窍药安息香中主要成分香草醛能降低膜结构的稳定性、提高渗透率,基于此考察香草醛能否提高铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,PA)对其一线用药亚胺培南的敏感性,并探讨其增效作用的可能机制.方法:以PA标准菌株ATCC27853和临床分离多重耐药PA(PA2019~32)为实验对象,倍比稀释法测定亚胺培南和香草醛的最低抑菌浓度(MIC);微量棋盘法测定联合用药指数(FIC);基于所得FIC指数,测定联合用药的时间杀伤曲线;采用illunima二代测序平台,比较ATCC27853在有无香草醛干预下的转录组改变,采用基因组比对、差异鉴定、通路分析和表型分析确定核心靶标;结合亚胺培南进入PA菌体机制,RT-qPCR检测香草醛对转运通路pae01501中oprD基因表达的影响;尾静脉注射最小致死量(MLD)PA2019~32构建小鼠细菌感染模型,造模后分别灌胃给予140mg/kg香草醛,31.2mg/kg庆大霉素及相同剂量香草醛+庆大霉素,262.4mg/kg的亚胺培南以及等剂量香草醛+亚胺培南,通过考察120h内各组动物死亡率进一步验证药物联用是否增强药物的体内抗感染保护作用.结果:单用香草醛对PA基本无抗菌作用(MIC>512μg/mL);针对ATCC27853,亚胺培南单用及与香草醛联用的MIC值分别为2和1μg/mL,针对PA2019~32两者MIC值分别为4和2μg/mL;两者联用时,针对ATCC27853及PA2019~32的FIC值均为0.5625;单用亚胺培南时两菌株从8h至48h均呈现明显增殖;1/2MIC亚胺培南+1/16MIC香草醛联用时,两菌株均出现增殖停滞;转录组学共组装比对出7134个基因,香草醛可显著改变ATCC27853转录本的整体轮廓,其中差异性表达基因共623,含425个上调基因和198个下调基因;GO和KEGG分析表明上调基因主要富集于ABC转运体和不同环境下的微生物应激通路,下调通路中显著富集的有多种糖和核酸原料代谢等通路;香草醛显著增强两菌株外膜孔蛋白oprD基因表达量,并且呈现出显著的量效关系;在体内动物实验结果显示,120h内模型组小鼠存活率为8.3%,香草醛为16.7%;单用亚胺培南和庆大霉素小鼠存活率分别为33.3%和8.3%,当香草醛与亚胺培南及庆大霉素联合使用后小鼠存活率可提高至50.0%和41.7%,药物联用后明显提高了模型小鼠生存率.结论:香草醛与亚胺培南联用虽为相加作用,但联用具有显著的时间杀伤优势,能停滞两菌株的生长繁殖.这一作用与香草醛抑制多种糖和核酸原料代谢有关.最为重要的是,香草醛可改变细菌外膜转运体的多种功能,特别是可剂量依赖性地升高亚胺培南进入胞体所需要的OprD蛋白的基因表达.因此"促膜开窍"很可能是香草醛提高药物抗菌效应的关键机制.
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