铜绿假单胞菌群体感应系统研究进展

群体感应系统是一种细胞密度依赖的基因表达系统,其广泛存在于细菌性病原体中,是细菌细胞通讯方式的一种。群体感应系统可利用细菌释放的信号分子不断监控周围细菌的密度。当细菌密度达到阈值时,群体感应系统网络将启动,参与调控生物被膜、细菌毒力等特定基因的表达,从而使临床抗感染治疗失败。而通过抑制群体感应系统,可一定程度上治疗铜绿假单胞菌引起的感染。本文通过查阅近年国内外相关文献,对铜绿假单胞菌群体感应系统研究进展进行总结,为临床铜绿假单胞菌治疗提供新的方向,即群体感应系统抑制剂有可能成为治疗铜绿假单胞菌感染的新策略。     

铜绿假单胞菌群体感应抑制剂研究进展

铜绿假单胞菌是一种常见的机会致病菌,可在人群中引起严重的急性和慢性感染,是病人在医院期间发生感染的第三大致病菌。铜绿假单胞菌多种毒力因子的分泌以及生物被膜的形成都是受一种被称为群体感应(Quorum Sensing,QS)的胞间信号传导系统调控的。QS使细菌能够根据细胞密度变化进行基因表达的调控。通过抑制QS来治疗铜绿假单胞菌感染是一个很有前景的发展方向。本文将就近年来铜绿假单胞菌群体感应抑制剂的研究进展进行综述。     

植物精油对铜绿假单胞菌群体感应系统的抑制作用研究进展

群体感应（quorum sensing,QS）是细菌个体与个体之间的一种交流机制,广泛存在于细菌中。铜绿假单胞菌是人类的一种条件致病菌,它具有至少3种QS系统,即las、rhl和pqs系统,且各系统之间存在着级联调控关系,它们共同作用调控着该菌众多毒力基因的表达和毒力因子的产生。近年来,通过抑制铜绿假单胞菌的QS系统以控制其毒力和致病力,成为一种新型的铜绿假单胞菌感染防控策略。植物精油是一种天然的群体感应抑制剂（quorum sensing inhibitors, QSI）,多种精油活性化合物都能抑制铜绿假单胞菌的QS系统,而且尚未发现细菌对其产生耐药性。基于此,梳理了铜绿假单胞菌QS系统的组成及其级联调控关系,简要介绍了植物精油的QS抑制机制和抑制活性,并重点综述了萜烯类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、含硫含氮化合物4类精油化合物对铜绿假单胞菌QS系统抑制作用的研究进展,以期为从天然化合物中发现和筛选安全、高效的细菌QSI的相关研究提供参考,并为致病菌的防控奠定理论基础。     

铜绿假单胞菌中群体感应系统研究进展

群体感应系统(Quorum-sensing system,QS)是一个依赖于细胞数量的基因调控系统。系统中的自诱导物(Autoinducer或AI)随细胞的数量增加而变化,当细胞数达到一定数量时,系统中的自诱导物达到一定的域值时可以与一类转录调节蛋白结合,开始诱导或抑制数量众多的基因表达,使细菌表现多细胞特性的群体行为。同时,群体感应系统受到许多外界环境因素的影响,其调节途径是一个极其复杂的级联过程。此外,以群体感应系统为药物靶点来筛选新型抗菌药物越来越受到人们的重视。结合作者本人的工作及铜绿假单胞菌中群体感应系统的最新研究进展,对该系统在铜绿假单胞菌中的作用及其调控途径进行分析、探讨和总结。     

铜绿假单胞菌群体感应系统缺陷株生物膜形成和结构定量分析

目的研究群体感应(quorum sensing,QS)系统在铜绿假单胞菌生物膜(biofilm,BF)形成中的作用。方法体外建立QS系统完整的铜绿假单胞菌野生型PAO1菌株与QS系统缺陷(lasI rhlI基因缺陷△lasI△rhlI)型菌株生物膜模型,通过SYT09/PI荧光探针标记,结合激光共聚焦显微镜摄取BF不同层面的图片,经图像结构分析(ISA)软件分析获得QS系统lasI rhlI缺陷株、PAO1菌株BF相关空间结构参数。结果培养第3天PAO1菌株可形成较厚、有孔状通道的成熟BF结构,而△lasI△rhlI菌株仅形成明显稀薄的早期BF结构,△lasI△rhlI菌株的3 dBF厚度为(6.62±0.31)μm,PAO1菌株为(21.64±0.57)μm(t=0.205,P0.05),区域孔率(areal porosity,AP)分别为0.902±0.006、0.970±0.003;平均扩散距离(average diffusion distance,ADD)和结构熵(textural entropy,TE)在△lasI△rhlI菌株分别为1.571±0.019和6.586±0.110;在PAO1菌株分别为1.467±0.015和5.213±0.111,△la-sI△rhlI菌株AP较PAO1菌株低(t=0.335,P0.05);而ADD、TE较PAO1菌株高(t=0.289,t=0.300,P0.05)。结论lasI rhlI基因缺陷明显影响铜绿假单胞菌的BF形成能力,QS系统在铜绿假单胞菌BF形成中发挥重要作用。     

铜绿假单胞菌群体感应系统介导的呼吸道病原菌种间互作研究进展

细菌性慢性呼吸道感染是严重威胁人类健康和制约社会经济发展的常见疾病。呼吸道环境和结构的复杂性导致慢性感染病灶常常定植着多种病原菌,如铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa、金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus、大肠埃希氏菌Escherichia coli、肺炎克雷伯氏菌Klebsiella pneumoniae、鲍曼不动杆菌Acinetobacter baumannii和白色念珠菌Candida albicans等。这些病原菌在慢性呼吸道感染的发展过程中进化出了合作、竞争、共生等复杂的种间关系,通过形成相对稳定的群落系统使多种病原菌成为一个整体来应对呼吸道各种苛刻的生存条件,从而导致呼吸道感染针对性治疗的失败或病情反复。目前国际上关于病原菌种间互作关系的研究正处于起步阶段,临床证据表明铜绿假单胞菌的定植与慢性呼吸道感染的发生、发展息息相关,并且该菌可以利用群体感应系统来主导与其他病原菌的互作与共存。因此,本文围绕群体感应系统综述了铜绿假单胞菌与其他常见呼吸道感染病原菌的种间关系和互作机理,可加深人们对病原菌种间互作与慢性呼吸道感染相关疾病关联性的认识,并为进一步临床治疗方案的改进、疾病控制和新型抗感染药物的研发提供新视角、新方向。     

铜绿假单胞菌群体感应抑制物筛选系统的构建及其应用

针对调控铜绿假单胞菌致病基因表达的群体感应系统,将相关基因lasI和rhlA的启动子域与蔗糖致死基因相融合,构建出一个能通过菌体生长量来检测群体感应系统小分子抑制物的筛选体系。并在特定条件下,对一系列中药提取物进行筛选,同时用荧光筛选系统对结果进行验证。以此筛选出3种中药提取物对铜绿假单胞菌群体感应系统有不同程度的抑制作用。这3种中药分别隶属于爵床科、败酱科和萝藦科植物。本研究所构建的筛选体系能有效地筛选群体感应系统的抑制物,为进一步了解和控制细菌的致病感染过程和新药物的研究提供了一个有用的工具。     

基于铜绿假单胞菌群体感应系统的潜在抗菌中草药筛选研究CSCD

铜绿假单胞菌借助体内的群体感应系统,促进多种毒力因子的表达,产生耐药性,已成为治疗临床感染的一大难题,寻找新的抗菌药物迫在眉睫。本文选取广西常见中草药2733味,建立活性成分库。将库中的小分子与群体感应通路中较为重要的5个耐药相关蛋白进行柔性对接,从中筛选中草药,最终得到小分子配体17个,对应得到可作为潜在群体感应抑制剂的中药材7味,分别是五倍子、苎麻根、羊蹄甲、火炭母、叶下珠、水松、多花野牡丹。相关耐药株抑菌试验证实了所选中药的有效性。     

维拉帕米对铜绿假单胞菌群体感应抑制作用的体外研究

考察维拉帕米对铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa, PA）群体感应（Quorum sensing, QS）的抑制作用。测定维拉帕米最小抑菌浓度(Minimal inhibit concentration,MIC) ;构建培养环境,考察维拉帕米对PA生长的影响,绘制生长曲线;毒力因子表达实验中,分别考察维拉帕米对PA弹性蛋白酶表达、蛋白水解酶表达和绿脓毒素表达的影响。结果表明,维拉帕米MIC₅₀为128 μg/mL,MIC₉₀为512 μg/mL,最低抑菌质量浓度范围为128~512 μg/mL时,具有较好抑菌活性;生长曲线表明,维拉帕米质量浓度为16 μg/mL时,开始抑制PA的生长,随着浓度的增加,抑制作用逐渐增大;当维拉帕米质量浓度为512、256、128、64、32、16 μg/mL时,明显抑制弹性蛋白酶表达（P<0.01）,质量浓度为8 μg/mL时,对弹性蛋白酶有一定抑制作用（P<0.05）,维拉帕米质量浓度为512、256、128、64、32 μg/mL时,明显抑制蛋白水解酶的活性和绿脓毒素的表达（P<0.01）,当质量浓度为16 μg/mL时,对蛋白水解酶活性和绿脓毒素的表达有一定抑制作用（P<0.05）;维拉帕米对QS的抑制有浓度依赖。维拉帕米对PA的QS有明显抑制作用,体外可明显抑制PA生长,可作为抗菌增效的潜在开发药物。     

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。     

A phage-encoded anti-activator inhibits quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa

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A mathematical model for quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa

The bacteria Pseudomonas aeruginosa use the size and density of their colonies to regulate the production of a large variety of substances, including toxins. This phenomenon, called quorum sensing, apparently enables colonies to grow to sufficient size undetected by the immune system of the host organism. In this paper, we present a mathematical model of quorum sensing in P. aeruginosa that is based on the known biochemistry of regulation of the autoinducer that is crucial to this signalling mechanism. Using this model we show that quorum sensing works because of a biochemical switch between two stable steady solutions, one with low levels of autoinducer and one with high levels of autoinducer.