抗菌肽的抗生物膜机理研究进展

生物膜,也称为生物被膜,是指附着于有生命或无生命物体表面被细菌胞外大分子包裹的有组织的细菌群体。与浮游菌相比,生物膜内的细菌对抗生素的耐受性提高了10–1000倍,是造成目前细菌耐药的主要原因之一。作为一种新型抗菌制剂,抗菌肽的使用为生物膜感染的治疗提供了一种新的思路和手段。抗菌肽在抑制生物膜形成、杀灭生物膜内细菌以及消除成熟生物膜的过程中发挥了独特的优势。文中分析了近30年的数据,从细菌生物膜的结构入手,对抗菌肽可能的抗生物膜机理进行了综述,以期为抗菌肽临床治疗生物膜感染提供一定参考。     

细菌生物膜研究技术

细菌生物膜是细菌生长过程中为适应生存环境而在固体表面上生长的一种与游走态细胞相对应的存在形式。只要条件允许,绝大多数细菌都可以形成生物膜。一旦形成了生物膜细菌就具有极强的耐药性,在医疗、食品、工业、军事等诸多领域给人类社会带来了严重的危害,造成巨大的经济损失。因此,细菌生物膜已成为全球关注的重大难题,也是目前科学界研究的前沿和热点。本文结合细菌生物膜研究技术的最新进展,重点介绍了几种常用生物膜发生装置及检测量化技术,并对其原理及优缺点进行了讨论。     

微生物源抗菌肽研究概况

抗菌肽是广泛存在于生物体内的一种小分子多肽,具有分子量小、高效、稳定、作用机制独特和不易产生耐药性等特点,对细菌、真菌、寄生虫、病毒以及肿瘤细胞均有抑制作用。介绍了微生物来源,尤其是细菌源抗菌肽的结构特点、生物活性、作用机制及其在感染性疾病中的应用情况。     

家蝇幼虫抗菌肽的抗菌谱及其与抗生素的协同作用研究

研究3种家蝇幼虫抗菌肽的抗菌谱以及每种抗菌肽的最小抑菌浓度(MIC),初步探讨3种抗菌肽分别与青霉素、链霉素相结合后对抗菌活性的影响,并采用分级抑制浓度指数(Fractionalinhibitoryconcentrationindex,FIC)来定量检测抗菌肽与抗生素之间的抗菌作用关系。结果表明3种抗菌肽的抗菌谱不同,不同的抗菌肽对不同病原菌的抗菌活性不同。3种抗菌肽与链霉素、青霉素之间的抗菌协同关系因细菌种类不同。抗菌肽与抗生素之间并不是都存在协同关系,有些不相关,甚至表现为对抗关系,表明抗菌肽、抗生素与细菌三者的相互作用关系非常复杂。     

细菌群体感应对细菌生物膜形成与调控的研究进展

细菌群体感应(quorum sensing,QS)是细菌细胞之间通过感受自诱导物来调控细菌群体行为的现象。细菌生物膜(bacterial biofilm,BBF)是细菌在生长过程中为适应生存环境而吸附于惰性或活性材料表面形成的一种与浮游细胞相应的生物被膜,其结构包括细菌和自身分泌的细胞外基质(extracelluar polymeric substance,EPS)。生物膜可以保护细菌免于外界恶劣环境的影响,增加其抗药性,为细菌生长提供天然的有利屏障。细菌群体感应是细菌调控生物膜形成的重要机制之一,本文中,笔者综述了细菌群体感应在生物膜生成过程中的调控作用,分析了细菌生物膜抑制与降解策略,旨在为医药与食品工业中降低细菌耐药性和细菌抗性提供理论依据。     

细菌对抗菌肽的耐受机制

抗菌肽广谱、高特异、高生物活性等特点决定其具极大的临床应用潜力,然而抗菌肽的耐受是其药物开发必须重视和亟待克服的问题。从生物学的观点看,部分细菌可以产生抗菌肽,其必定存在逃避自身抗菌肽作用的机制;从进化的观点看,宿主和病原体之间是相互抑制、相互逃避、相互适应的关系,细菌在漫长的进化中会形成应对抗菌肽的特殊机制。抗菌肽对细菌存在多种作用机制,其核心是依赖于与细胞膜相互作用或进入细胞,进而改变膜完整性或干扰胞内生理生化反应导致细菌死亡;而细菌通过减弱抗菌肽结合、降低抗菌肽有效浓度等方式产生对抗菌肽的耐受。这些耐受机制也为抗菌肽类药物开发提供重要的启示。     

细菌生物膜与耐药性相关性研究进展

细菌生物膜是一种包裹于细胞外多聚物基质中不可逆的黏附于非生物或生物表面的微生物细胞菌落.生物膜状态下的细菌相对其浮游状态具有显著增强的耐药性,对人及动物细菌性感染具有重要研究价值.然而尽管动物细菌耐药性被广泛报道,却很少涉及细菌生物膜与其之间的相关性,本文综述了细菌生物膜的耐药机制并探讨了细菌生物膜与动物源性细菌耐药性的关系,可作为研究细菌耐药性及控制动物产品安全的参考.     

铰链结构对抗菌肽生物活性的影响及在分子设计中的应用研究进展

铰链结构,又称铰链区或转角,是部分抗菌肽序列中存在的一种特殊结构。但目前抗菌肽结构的研究多集中于标准的α-螺旋和β-折叠二级结构,对于铰链结构及其作用总结较少。铰链结构对抗菌肽生物活性有重要影响,主要原因是铰链结构能够提高抗菌肽的结构灵活性,促进其对细菌细胞膜的破坏作用或与胞内作用靶点的结合效率,进而提高抗菌肽的抗菌活性。同时,降低的抗菌肽结构刚性,消减了抗菌肽对真核细胞的毒性。文中结合了笔者课题组相关工作,就铰链结构特点、对抗菌肽生物活性的影响以及在抗菌肽分子设计方面的应用进行了综述,以期为新型抗菌肽的设计和开发提供参考。     

抗生物膜肽研究进展

细菌生物膜导致的细菌耐药性增加受到了广泛关注。抗生物膜肽是一类具有抑制和杀灭细菌生物膜独特优势的抗微生物肽,有望成为理想的抗细菌生物膜的新型抗菌药物。就抗生物膜肽与生物膜各组分间的相互作用、抗生物膜肽对生物膜形成的干预作用及其调控、抗生物膜肽目前存在的问题及其解决思路以及抗生物膜肽未来的应用领域等展开综述。     

细菌生物膜的结构及形成机制研究进展

细菌生物膜是细菌在特定条件下形成的一种特殊细菌群体结构,菌体被包裹在其自身分泌的多聚物中。近年来,有关生物膜组成结构、形成机制、抗逆性机制及其应用防治等诸方面的研究工作进展迅速,本文主要针对细菌生物膜的结构及形成机制方面的研究进展进行了介绍。     

天然抗菌肽的研究进展及应用前景

天然抗菌肽是生物体内经诱导产生的一种具有抗菌活性的小分子多肽,来源广泛。目前已从多种物种中分离纯化出千余种抗菌肽,其分子量大约在3～6kD之间,由20～60个氨基酸残基组成。天然抗菌肽具有多种生物活性,如抗细菌、抗真菌、抗病毒和抗癌细胞等作用。综述了天然抗菌肽的分类、生物活性及其作用机理和应用前景。     

家蝇抗菌肽的抑菌动力学研究及其机理初探

利用鼠伤寒沙门氏菌针刺诱导家蝇幼虫表达抗菌肽,对抗菌肽的抑菌动力学进行研究,并通过抗菌肽样品对不同细菌动力学特性的研究出发对抗菌肽抑菌作用机制进行探讨。研究发现抗菌肽样品的活性与作用时间有关,24h内出现一到两个活性峰,同一抗菌肽样品对不同细菌的抑菌动力学有差异,抗菌肽的抑菌动力学机制应该与它的的抑菌作用机制有关。通过电镜观测、细胞磷代谢、紫外吸收物测定以及抗菌肽与细菌DNA相互作用结果可知,微生物诱导家蝇表达的抗菌肽样品不仅能够造成细菌细胞的快速坍塌破裂而且能够破坏细胞核心,与DNA结合作用。抗菌肽抑菌动力学的解释：微生物诱导产物中含有两类抗菌肽,一类抗菌肽能造成细胞膜的快速坍塌破裂形成第一个活性峰;另一类抗菌肽可进入细胞,破坏细胞核心,造成紫外吸收物大量外泄形成第二个活性峰。     

生物膜定量分析仪对不同细菌早期生物膜形成能力的比较研究

目的通过生物膜定量分析仪来观察铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa PAO1),变形链球菌(Streptococcus mutans UA159)以及大肠埃希菌(Escherichia coli MG1655)生物膜形成能力的不同,并以各菌株的吸光度值A600为参考,对3种菌株早期生物膜形成能力进行比较。方法通过向生物膜培养悬液中加入与细菌直径相近的磁性小珠,利用这些小珠在磁场中受到生物膜的位移约束力的原理,采用生物膜定量分析仪,定量比较3种菌株在生物膜形成上的差别。结果实验发现铜绿假单胞菌PAO1和大肠埃希菌MG1655的细菌增长速度基本相同,但铜绿假单胞菌PAO1的生物膜形成明显快于大肠埃希菌MG1655。大肠埃希菌MG1655和变形链球菌UA159的生物膜形成速度基本相同,但大肠埃希菌MG1655的细菌增长速度明显高于变形链球菌UA159。结论不同细菌有各自的生物膜形成模式。生物膜定量分析仪作为一种高效简便的检测手段,可用于生物膜早期形成的动态分析。     

光合细菌生物膜的研究进展

光合细菌生物产氢技术能够将有机废水处理和氢气制备有效结合起来。光合细菌的产氢能力在形成生物膜后变强, 这有利于实现光合细菌的工业化应用。介绍了光合细菌生物膜的形成过程和对光合细菌生物膜形成的模拟研究, 综述了光照、流速、载体等对光合细菌生物膜的形成和产氢性能的影响。借鉴免疫学对生物膜的研究方法和技术, 并深入对光合细菌生物膜形成机理的全面认识, 提高光合细菌生物膜的性能, 是光合细菌生物膜研究的重要方向。     

粪肠球菌Fsr群体感应系统的感染调控

群体感应(quorum sensing,QS)是细菌间的一种通讯方式,是控制微生物信号传递的重要机制,它使细菌能够感知周围环境中其他细菌的存在,并对其密度的变化做出快速反应,在调控基因表达和生物膜形成过程中起着重要作用。作为粪肠球菌(Enterococcus faecalis,E. faecalis)特有的Fsr QS系统,通过调控E. faecalis毒力因子及生物膜等的表达,从而引起机体的各种感染。本综述通过阐述E. faecalis Fsr QS系统在介导毒力因子的表达及生物膜的形成中的作用,为E. faecalis所引起的感染提供理论基础。     

细菌c-di-AMP检测方法的研究进展

环二腺苷酸(cyclic diadenylate monophosphate,c-di-AMP)是一种广泛存在于细菌中的重要核苷酸第二信使分子,在病原体细菌,尤其是许多革兰阴性细菌中发挥着重要作用.研究表明,c-di-AMP在细菌生长、耐药性、抗应激、侵袭力和生物膜形成等方面担当不可取代的角色,同时参与激活和调节宿主的...     

家蝇幼虫抗菌肽MDL-2对细菌细胞渗透性及代谢功能影响

研究了家蝇幼虫抗菌肽MDL-2与细菌相互作用时,抗菌肤MDL-2对细菌细胞壁的溶解作用、细胞膜渗透性和代谢的影响.抗菌肽MDL-2在抗菌过程中首先与细菌的细胞壁相互作用,使其破裂,抗菌肽对革兰氏阴性细菌大肠杆菌细胞壁的作用有浓度依赖性,而对革兰氏阳性细菌金黄色葡萄球菌MDL-2在较低的浓度时即可发生细胞壁破坏作用;抗菌...     

抗菌肽magainin Ⅱ的密码子优化及在大肠杆菌和毕赤酵母中的表达

Magainin Ⅱ是非洲爪蟾皮肤分泌的一种抗菌肽,在低浓度下即能够对细菌、真菌、原虫、肿瘤等都具有杀伤作用,并且与同是来源于非洲爪蟾皮肤的另一种抗菌肽PGLa在杀菌、抗肿瘤等方面具有很好的协同效应。文中分别按照大肠杆菌和毕赤酵母的密码子利用频率,对抗菌肽magainin Ⅱ以及杂合抗菌肽magainin Ⅱ-PGLa,进行了密码子优化。构建了高效表达抗菌肽magainin Ⅱ的原核表达载体,经过蛋白酶切割获得纯化的抗菌肽magainin Ⅱ。同时进一步构建了杂合抗菌肽magainin Ⅱ-PGLa的分泌型毕赤酵母表达载体,实现了杂合抗菌肽在毕赤酵母中的分泌表达。本研究为magainin Ⅱ和magainin Ⅱ-PGLa的生产与应用奠定了基础。     

抗菌肽的基因工程研究进展

近年来细菌耐药性问题日趋严峻,寻找新型抗生素已迫在眉睫。抗菌肽是生物体产生的一种阳离子短肽,具有天然的抗菌活性。由于抗菌肽具有与传统抗生素不同的作用机制,不产生耐药性,因而具有重要的临床应用价值。但实践表明,抗菌肽的开发并非易事。针对近年来抗菌肽开发的基因工程策略和实践,尤其是大肠杆菌表达系统和酵母表达系统,进行了简要综述。     

细菌细胞间通讯的群感效应

自然界中的细菌大多数以生物膜的形式存在,这种存在方式增强了细菌对环境的适应性和病原菌的致病性。近年来研究表明,细菌群感效应(quorum—sensing)是调控生物膜形成和其它生物学功能的机制。细菌能够分泌特定的信号分子并感应它的浓度,当信号分子浓度达到阈值时,细菌就能够引发包括致病基因在内的相关基因的表达以适应环境的变化。由于生物膜的形成是病原菌致病性和其它要求一定细胞密度才能产生功能的基础,所以细菌群感效应的发现为防止病原菌的毒害作用提供了新的思路。