基于CiteSpace分析铜绿假单胞菌耐药性研究热点与趋势

【背景】铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是临床引发感染的主要病原菌之一,对多种抗菌药物均有耐药性,临床治疗难度大,对该病原菌耐药性的研究一直备受关注。【目的】基于CiteSpace可视化功能,探究铜绿假单胞菌耐药性研究现状、热点与发展趋势。【方法】利用文献计量分析法,以2014–2021年中国知网(CNKI)、万方数据库(Wanfang)、Web of Science (WoS)共8 996篇铜绿假单胞菌耐药性的中英文文献为分析样本,运用Citespace软件对文献发文量、作者合作网络、国家和机构合作网络、文献共被引及期刊分析、关键词聚类、突现等方面进行分析,以探究该研究主题的研究热点及趋势。【结果】英文文献发文量增长速度高于中文文献;我国文献发文量仅次于美国、印度,在该领域科研成果贡献度较高,国际学术影响力较大;中英文文献中均对院内感染疾病和耐碳青霉烯类铜绿假单胞菌持高关注度。然而,中文文献较关注铜绿假单胞菌耐药性的临床防治问题,英文文献则较关注铜绿假单胞菌耐药性的基础研究。【结论】国内外铜绿假单胞菌耐药性研究对院内感染疾病及新型耐药菌的产生与防治关注度最高,暗示以上研究主题是该领域的研究热点与趋势。     

铜绿假单胞菌cntRLMN操纵子介导锌离子摄取的功能鉴定

【目的】本研究以铜绿假单胞菌PAO1 (Pseudomonas aeruginosa PAO1,菌种编号ATCC15692)为对象,研究cntRLMN在锌离子摄取中的功能。【方法】在ΔznuBC的基础上,以同源重组的方法构建了cntRLMN的各种突变菌株,通过质粒接合转移的方法构建其互补菌株及lacZ转录融合报告菌株,运用β-半乳糖苷酶酶活检测研究了Zur蛋白对cntRLMN的转录调控,凝胶阻滞实验(EMSA)检验Zur蛋白与cnt启动子及cnt启动子的突变片段的体外结合,并进一步通过生长曲线分析对cntRLMN中cntR、cntL、cntN等基因的锌离子摄取功能进行了分析和鉴定。最终,通过构建大蜡螟幼虫的侵染模型来研究cntRLMN对铜绿假单胞菌毒力发挥的影响。【结果】lacZ转录融合的酶活分析显示cntRLMN受Zur蛋白的负调控,其表达以Zur蛋白依赖的方式受锌离子饥饿的诱导;EMSA实验的结果显示cntRLMN的启动子可以与His-Zur结合形成DNA-蛋白质复合体,结合位点为GCGTTATAGTATATCAT;生长曲线和大蜡螟幼虫侵染实验的分析结果显示ZnuBC和CntRLMN的功能存在互补性,仅znuBC和cntRLMN双缺失突变时菌株在限锌培养条件下的生长和对大蜡螟幼虫的毒性才受到显著抑制,说明CntRLMN代表另一种独立的锌离子摄取系统。【结论】cntRLMN是受Zur直接负调控的另一种独立的铜绿假单胞菌锌离子摄取系统,对铜绿假单胞菌毒力的发挥起重要作用。     

铜绿假单胞菌fur基因缺失突变株的构建及其表型分析

铁摄取调节蛋白(ferric uptake regulator, Fur)是控制铜绿假单胞菌铁代谢和毒力的关键调节因子。许多课题组尝试构建铜绿假单胞菌fur的缺失突变株均失败,因此铜绿假单胞菌的fur一直被认为是必需基因,这导致其生物学功能一直未得到全面的解析。【目的】构建铜绿假单胞菌fur的缺失突变株,并对该突变株的表型进行分析。【方法】以铜绿假单胞菌PAO1为亲本菌株,通过同源重组的方法构建fur缺失突变株,研究该基因对铜绿假单胞菌生长、铁载体生物合成、抗氧胁迫能力、鞭毛形成、生物被膜形成和毒力等的影响。同时,通过遗传分析对fur缺失突变株生长缺陷表型的原因进行探究。【结果】本研究成功构建了铜绿假单胞菌fur基因的缺失突变株,发现缺失突变fur极大地限制了铜绿假单胞菌的生长能力,并降低了该菌对限铁环境的生长适应性,但不影响该菌对高铁环境的生长适应性。铜绿假单胞菌Δfur的这种生长缺陷表型是细胞生长增殖变慢造成的,而不是诱导细胞死亡引起的。然而,其他异源的fur基因能完全互补Δfur的这种生长缺陷表型,暗示铜绿假单胞菌的Fur蛋白在功能上不存在独特性。尽管Fur与毒素-抗毒素系统PacTA存在功能关联性,但是铜绿假单胞菌Δfur的这种生长缺陷表型却与PacT毒素无关。除了影响铜绿假单胞菌的生长表型,缺失突变fur还使铜绿假单胞菌丧失了对铁载体生物合成的抑制作用,导致该菌对H₂O₂更敏感并丧失了鞭毛的形成能力,同时降低了该菌对大蜡螟幼虫的毒力。此外,缺失突变fur还显著提升了铜绿假单胞菌的胞内环二鸟苷酸(cyclic diguanylate, c-di-GMP)水平,从而诱导pelF和pslA基因的表达,进而促进铜绿假单胞菌生物被膜的形成。【结论】fur是可以缺失的非必需基因,在铜绿假单胞菌的正常生长、铁载体生物合成、抗氧胁迫能力、鞭毛形成、生物被膜形成和毒力等方面都发挥着十分重要的作用,这为针对铜绿假单胞菌的疫苗和抗菌药物开发奠定了基础。     

铜绿假单胞菌生物被膜组成及其受群体感应系统和c-di-GMP调控的研究进展

作为人类条件性感染的前三大病原菌之一的铜绿假单胞菌,是一种革兰氏阴性细菌,对免疫功能低下和囊性纤维化患者可以造成严重和持续性感染。造成这种持续感染的原因主要是由于细菌接收外界信号后,在自身调控网络的协同作用下,会依附于固体表面,并产生胞外多糖、基质蛋白和胞外DNA等大分子物质形成高度结构化的膜状复合物将自身包裹形成生物被膜群体结构。生物被膜可以有效帮助细菌定殖、提高细菌对抗菌物质和宿主免疫反应的抵抗能力、促进群落细菌的细胞-细胞之间的信号交流等,是临床治疗中病原菌慢性感染和反复感染最重要的原因之一。本篇综述重点介绍了铜绿假单胞菌生物被膜的各组成成分及其在生物被膜形成中的重要功能,并进一步阐述了群体感应系统(las、rhl、pqs与iqs)和c-di-GMP对铜绿假单胞菌生物被膜形成的调控作用。通过本篇综述可以更清晰地了解细菌生物被膜形成和调控的过程,为开发新的治疗生物被膜感染策略提供帮助。     

铜绿假单胞菌锌离子摄取系统的研究进展

锌作为一种结构、催化和信号的成分,在许多生理过程中起着关键的作用。它也是病原微生物生长所必需的,不但参与病原微生物代谢和各种毒力因子的调控,而且是病原微生物在宿主中感染和定殖所必需的。铜绿假单胞菌侵染宿主发挥毒力时,宿主会采取营养免疫的策略来限制体内环境中游离的锌离子浓度而抑制该病原菌的感染和定殖。反过来,铜绿假单胞菌则通过自身的锌离子摄取系统克服宿主的营养免疫防御。本综述重点介绍了铜绿假单胞菌中已知的3种锌离子摄取系统(ZnuABC摄取系统、HmtA摄取系统和CntRLMN摄取系统)和锌摄取调控蛋白Zur,同时分析了其他潜在的锌离子摄取途径,并进一步阐述了铜绿假单胞菌锌离子摄取系统在其侵染宿主发挥毒力时和抵御宿主营养免疫时发挥的重要作用。系统总结铜绿假单胞菌对锌离子的摄取过程,旨在为靶向锌离子摄取系统的新型抗铜绿假单胞菌药物的开发提供指导。     

靶向破坏铜绿假单胞菌生物被膜的定向蛋白投放技术

【目的】随着合成生物学的发展,通过在细菌体内设计合成复杂、多功能的基因线路进行靶向治疗已经取得巨大进展。虽然这种使用细菌作为治疗传递系统,选择性地在体内释放有效治疗成分的方式具有极大优势,但是如何使细菌在代谢负荷增加较低的情况下有效地分泌功能蛋白并发挥作用依旧是一个难题。【方法】针对这一难题,本研究提供了一种新的策略,即以细菌中广泛存在的蛋白类杀菌素和丝状噬菌体等相关编码基因作为生物模块,通过对铜绿假单胞菌的这些内源生物模块的重新编排和组装,构建了一种能在特定条件下裂解并投放功能蛋白的工程菌。为了评价工程菌中构建的生物模块能否工作,本研究选择胞外多糖水解酶PelA和PslG作为工程菌投放的功能蛋白,以此构建了工程菌PAO1102。通过对铜绿假单胞菌生物被膜的破坏实验、抑制形成实验以及抗生素耐药性实验,检验PAO1102对铜绿假单胞菌生物被膜的破坏和预防效果。【结果】与对照组相比,工程菌PAO1102的处理可以显著破坏已形成的生物被膜并抑制生物被膜的形成,同时还可显著增强生物被膜中的细菌对妥布霉素的敏感性,且这些功能主要通过外界Pf4丝状噬菌体侵染并使工程菌裂解而释放功能蛋白这一途径实现的。【结论】本研究所构建的工程菌可以作为一种微生物工具,用于靶向破坏铜绿假单胞菌生物被膜。在后续的研究中可根据不同的需求,在工程菌中表达不同的功能基因并实现功能蛋白的定向投放,从而执行不同的生物学功能。     

拮抗植物病原真菌链霉菌菌株ZH-356的鉴定及其生防评价

[目的]对实验室分离到的菌株ZH-356进行鉴定并评价其对植物病原真菌的生物防治效果,为研发针对植物真菌病害的生防菌剂提供理论指导。[方法]通过平板对峙法确定菌株ZH-356抗菌谱,并通过16S rRNA基因序列分析确定其种属,利用离体枝条的苹果树腐烂病菌感染预防试验和患腐烂病苹果树的防治试验评价其生防效果。[结果]菌株ZH-356鉴定为链霉菌属,与直丝紫链霉菌(Streptomyces rectiviolaceus)相似性最高,为99.71%。抗菌谱试验表明,菌株ZH-356对苹果树腐烂病菌、小麦赤霉病菌、小麦根腐病菌和番茄早疫病菌等多种植物病原真菌均具有较强的抑制作用,这种抑制作用可导致苹果树腐烂病菌菌丝变粗、交叉扭曲、分支变少且容易断裂。此外,ZH-356产生的抑菌活性物质对温度和酸碱度具有高度稳定性,并且该活性物质只存在于其胞内,只有当ZH-356遇到植物病原真菌时才会被分泌出来以抑制它们的生长。在离体枝条的苹果树腐烂病菌感染预防试验中,ZH-356对苹果树腐烂病防效可达94%以上,而在患腐烂病苹果树的防治试验中,ZH-356菌制剂对苹果树腐烂病的防效高达100%。[结论]链霉菌ZH-356抑菌谱广,对多种植物病原真菌均具有良好的拮抗活性,可作为防治植物真菌病害的生防菌株,为基于ZH-356菌株的生防菌剂的开发和防治苹果树腐烂病等植物真菌病害奠定了基础。     

遮荫对高山羊齿光合生理特性的影响

为揭示高山羊齿(Davallia mariesii)的光响应机制,对5种不同遮荫处理的盆栽高山羊齿的生长状态、光合特性和叶绿素荧光参数进行测定。结果表明,随着遮荫水平的增加,高山羊齿叶形不断变大、叶色不断加深。在70%遮荫下,高山羊齿生长势好,叶片硬脆有光泽,且产孢率低,孢子成熟延迟。叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b随遮荫水平的提高而增加,但在90%遮荫时下降;而叶绿素a/b、光饱和点、光补偿点和暗呼吸速率的变化则与之相反,且遮荫程度较深与无遮荫间的光饱和点有极显著差异。在5种遮荫处理下,70%时叶绿素荧光参数Fm、φPo、ψO、φEo、TRO/RC、ABS/RC、ETO/RC都达到最大。因此,70%遮荫的光抑制最小,光能利用率最大,光合能力最强,最有利于高山羊齿的生长。     

铜绿假单胞菌群体感应信号分子PQS的功能多样性研究进展

铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是一种革兰氏阴性条件致病菌,可对免疫功能低下或损伤的患者造成持续性感染。铜绿假单胞菌能成功感染离不开其自身产生的毒力因子,而这些毒力因子大多数都受群体感应系统(quorum sensing,QS)调控。铜绿假单胞菌有4个QS系统,分别为las系统、rhl系统、pqs系统和iqs系统。2-庚基-3-羟基-4-喹诺酮(Pseudomonas quinolone signal,PQS)作为铜绿假单胞菌pqs系统的信号分子,不仅能够调控许多毒力因子的表达,也能够影响一些微生物和宿主的多种生理过程。本文总结了PQS多种生物学功能,如介导QS系统、调控生物被膜形成、介导外膜囊泡产生及铁摄取、调节宿主免疫活性、介导细胞毒性作用,以及提供种群保护等。本文旨在突出铜绿假单胞菌PQS的功能多样性,并为PQS新功能研究和抗菌药物的研发提供指导。     

酸枣果抗菌增敏活性成分的提取及生物学活性研究

采用不同极性的溶剂,从野生酸枣果和木枣果中由低极性到高极性依次提取获得不同极性范围的提取物,通过检测其抗菌作用和提取物与抗生素的协同抗菌作用,从中筛选具有抗菌增敏作用的活性提取物,并经活性追踪的柱层析分离纯化进一步得到活性精提物,通过GC-MS分析确定其组成成分,最后检测了该活性精提物的生物学活性。结果表明:(1)在所有的枣果提取物中仅酸枣果氯仿提取物具有广谱的抗菌作用,并能显著增强铜绿假单胞菌对氨苄青霉素的敏感性,而其他提取物均无相应的生物学活性。(2)由酸枣果氯仿提取物进一步精制得到的Fr.2a组分,经GC-MS初步分析显示它包含49.59%1,3-二氯丙醇、5.49%1,1-二氯甲醚、0.96%六氯乙烷、7.81%1,1,2,3-四氯-2-丙烯、1.33%月桂酸、1.34%十四酸、0.87%棕榈油酸、7.37%棕榈酸、9.75%邻苯二甲酸二丁酯、2.02%反式-13-十八碳烯酸、1.88%油酸酰胺、3.06%β-香树精、0.93%α-菖蒲醇、6.20%羽扇豆醇和1.42%乌索醛等成分。(3)酸枣活性提取物Fr.2a与多种抗生素联用显示出广泛的协同抗菌作用,同时Fr.2a呈剂量依赖性地促进微生物生物膜的形成,降低微生物的运动性和显著抑制牛奶中微生物的生长。该研究结果为酸枣果的药用产品和天然防腐剂的开发奠定了基础。