尽管全球范围内多重耐药（MDR）细菌感染的死亡人数和经济损失显著增加，但近几十年来，很少有新型抗生素成功上市，迫切需要新策略来发现抗菌新药。当前新药的研发是基于完全培养基(TSB)的抗菌敏感性试验（AST），然而抗菌药的AST通常是在体外进行，培养条件与感染环境、临床应用环境等完全不一样，与抗生素具有协同活性的天然产物因高MIC值而常常被忽视。目前出现的新抗菌药物主要是组合药物、老药新用、靶向药物设计、药物衍生合成等，但依然没有抗MRSA、VRE持留菌的研究方法[3]，这限制了新型抗胞内耐药菌药物的开发。
为了靶向细胞内MDR细菌，该研究设计了一种新的模拟持留菌生存环境的筛选模型：(1) 先测定植物天然产物与粘菌素对沙门氏菌在低磷酸盐、低镁培养基（LPM）中的协同潜力ε ̃, 其中ε ̃ = (WXY -WXWY)/ (|W̃XY -WXWY|), W为OD600 值, W̃XY是[WX, WY]最小值, 当WXY >WXWY或0时、W̃XY大于[WX, WY]最小值,那么ε ̃ = {(WXY - min [WX, WY])/ (1 - min [WX, WY])} + 1 [4]; (2) 测定植物天然产物与链霉素对MRSA在TSB培养基的协同潜力ε ̃; (3) 同时满足以上两个协同活性的植物天然产物，被用于清除胞内MRSA实验、验证其协同抗生素抗胞内MRSA活性。
该研究测定了1000种植物化合物的抗菌活性，筛选了72种具有抗菌活性的化合物（MIC为1-20 μg/mL）与链霉素和粘菌素的协同潜力。在TSB培养基中，六种黄酮类化合物与链霉素具有协同作用（ε̃≤-0.5，图2C），六种异戊烯基黄酮类化合物（光甘草醇、桑辛素、苦参黄酮、藤黄酸、异藤黄酸和新藤黄酸）与链霉素和粘菌素均具有协同作用。本研究详细评价了光甘草醇-链霉素杀菌时间曲线、协同常数FICI值、耐药性等体外抗菌活性。
为了研究光甘草醇-链霉素组合物抗菌机制，采用多组学联合分析、激光共聚焦显微镜、扫描电镜、透射电镜等研究组合物对MRSA的影响。结果发现光甘草醇-链霉素通过多靶点发挥抗菌作用：一是靶向细菌细胞膜，与细菌内膜磷脂[磷脂酰乙醇胺(PE)、心磷脂(CL)]结合，通过破坏细胞膜的完整性导致胞内的核酸和蛋白泄漏，直接导致细菌死亡且不易产生耐药性；二是下调精氨酸合成相关基因(arcA/C/C1/C2、argB2/F)，破坏其生物合成; 三是抑制细胞壁蛋白和生物膜形成关键基因(agrA/B/C/D)，并促进ROS的产生，增加菌体膜和壁的破损。
研究亮点
一个新的筛选模型，用于探索以前被忽视的植物天然产物是否能成为抗生素佐剂；
光甘草醇-链霉素组合物破坏细菌内膜磷脂、破坏精氨酸生物合成、抑制细胞壁蛋白和生物膜形成基因agrA/B/C/D，多靶点特性不容易产生耐药性；
HSLGS-S在体内和体外高效清除细胞内MDR细菌。
文章信息
Volume 375, November 2024, Pages 467-477
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参考资料
Bakkeren E, Huisman J S, Fattinger S A, et al. Salmonella persisters promote the spread of antibiotic resistance plasmids in the gut[J]. Nature, 2019, 573(7773): 276-280.
Ikuta K S, Swetschinski L R, Aguilar G R, et al. Global mortality associated with 33 bacterial pathogens in 2019: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019[J]. The Lancet, 2022, 400(10369): 2221-2248.
Wang Z-J, Qiu Y, Hou C, et al. Synthesis of hyaluronan-amikacin conjugate and its bactericidal activity against intracellular bacteria in vitro and in vivo[J]. Carbohydrate polymers, 2018, 181: 132-140.
Zhong Z, Zhou S, Liang Y, et al. Natural flavonoids disrupt bacterial iron homeostasis to potentiate colistin efficacy[J]. Science Advances, 2023, 9(23): eadg4205.
编辑 | 谢明心
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