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文獻解讀丨中國農(nóng)業(yè)大學(xué)沈建忠團隊在廣譜抗菌增效劑研發(fā)上取得重要進展
5月18日,，微生物學(xué)期刊Nature Microbiology在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院沈建忠院士團隊題為“A broad-spectrum antibiotic adjuvant reverses multidrug resistant Gram-negative pathogens”的文章,。該研究發(fā)現(xiàn)了一種新型廣譜抗菌增效劑,，能夠恢復(fù)多重耐藥革蘭氏陰性菌對多種抗菌藥物的敏感性，為合理用藥和治療多藥耐藥病原菌感染提供了新策略,。15:42 2020/7/2
使用儀器：島津LCMS-8045
抗菌藥物的大規(guī)模,、不合理使用加速了耐藥性細菌的產(chǎn)生和傳播，導(dǎo)致多種抗菌藥物對細菌感染的療效降低,，甚至無效,。為保障人類健康和畜牧業(yè)健康持續(xù)發(fā)展，開發(fā)有效的治療方案和尋找新型抗菌藥物或抗菌增效劑勢在必行,。新型抗菌藥物及替代物的研發(fā)成本高昂,，周期長；相較于新藥開發(fā),，提高現(xiàn)有抗菌藥物的療效,，成本相對較低，且安全高效,，成為近年的研究熱點,。目前臨床上常用的抗菌增效劑主要有兩類，分別是上世紀七十年代和八十年代上市的磺胺增效劑和β-內(nèi)酰胺酶抑制劑,。這兩類增效劑均只能增強某一類抗菌藥物的治療效果,，但隨著多重耐藥菌特別是革蘭氏陰性耐藥菌的廣泛流行，由于其作用機制的單一性已導(dǎo)致這兩類增效劑在臨床上的應(yīng)用價值凸顯不足,。
尋找新型廣譜抗菌增效劑是提高現(xiàn)有抗菌藥物療效,，延長其使用壽命的重要措施。在該研究中,，*報道了一種新型線性短鏈廣譜抗菌增效劑SLAP-S25,，可以提高多種臨床常用抗菌藥物如四環(huán)素,、萬古霉素、氧氟沙星,、利福平和多粘菌素對多重耐藥大腸桿菌以及其它耐藥的革蘭氏陰性菌的抗菌效果,。研究表明SLAP-S25和多粘菌素聯(lián)合應(yīng)用恢復(fù)了10種不同的多粘菌素耐藥革蘭氏陰性菌對多粘菌素的敏感性，但對肺炎克雷伯菌則需采用SLAP-S25和其他種類抗菌藥聯(lián)用策略,。同時,，SLAP-S25和多粘菌素聯(lián)合應(yīng)用有效抑制了87株臨床分離的多粘菌素耐藥大腸桿菌的生長。此外,，SLAP-S25不僅能恢復(fù)攜帶多粘菌素耐藥基因mcr的革蘭氏陰性菌對多粘菌素的敏感性,，還能降低其用藥量，為保障多粘菌素類藥物作為抗革蘭氏陰性菌感染的“后一道防線”提供了新思路和技術(shù)支持,。
圖1 SLAP-S25增強多種抗菌藥物對革蘭氏陰性菌的抗菌效果
通過構(gòu)效關(guān)系分析揭示SLAP-S25的苯環(huán)側(cè)鏈是其發(fā)揮作用的活性中心,。發(fā)現(xiàn)SLAP-S25與革蘭氏陰性菌外膜主要成分脂多糖（LPS）結(jié)合后破壞外膜完整性，導(dǎo)致外膜通透性增加,。有趣的是,，SLAP-S25與LPS的結(jié)合不受MCR酶修飾的影響。隨后,，SLAP-S25靶向識別細菌內(nèi)膜的磷脂酰甘油（PG）,，推測其與PG頭部基團的磷酸根結(jié)合，增加細菌內(nèi)膜的通透性,。SLAP-S25通過雙重作用大大提高了革蘭氏陰性菌內(nèi)膜和外膜的通透性,，促進多種抗菌藥物在細菌的胞內(nèi)累積，從而發(fā)揮增效作用,。值得注意的是PG作為細菌內(nèi)膜組分中普遍存在的膜磷脂分子,，但在哺乳動物中含量很低。這進一步解釋了SLAP-S25的高選擇性和安全性,，保障了低細胞毒性和溶血性,，有較好的成藥潛力。
圖2 SLAP-S25靶向識別磷脂酰甘油（PG）
在三種動物感染模型,，包括大蠟螟細菌感染模型,，小鼠腹膜炎-敗血癥模型,，小鼠腿部感染模型中，SLAP-S25與多粘菌素聯(lián)合應(yīng)用顯著提高了多耐藥大腸桿菌感染大蠟螟和小鼠的存活率,，降低了小鼠心,、肝、脾,、肺,、腎等臟器中的細菌載量,。此外,，在腿部感染模型中,，SLAP-S25及多粘菌素聯(lián)合應(yīng)用也顯著降低了小鼠腿部的細菌載量,。
圖3 SLAP-S25和多粘菌素聯(lián)合應(yīng)用具有良好的體內(nèi)治療效果
以上結(jié)果表明，SLAP-S25是一種新型抗菌增效劑的先導(dǎo)化合物,，具有較理想的成藥性,。同時,，新發(fā)現(xiàn)的藥物作用靶點PG為活性分子篩選和新型抗菌藥物開發(fā)提供了新思路,。后續(xù)將圍繞SLAP-S25的作用機制展開深入的研究,，為其臨床應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持，實現(xiàn)多重耐藥革蘭氏陰性病原菌感染的高效治療,。
圖4 SLAP-S25作用機制示意圖
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院博士研究生宋玫蓉和劉源為共同第一作者，引進的“杰出人才”朱奎教授和沈建忠院士為共同通訊作者,。本研究獲得了國家自然科學(xué)基金（31922083、21861142006）和高層次引進人才科研啟動經(jīng)費等項目資助,。
文獻題目：《A broad-spectrum antibiotic adjuvant reverses multidrug resistant Gram-negative pathogens》
使用儀器：島津LCMS-8045
第一作者：宋玫蓉、劉源
共同通訊作者：朱奎,、沈建忠
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41564-020-0723-z
聲明
1、文章來源：中國農(nóng)業(yè)大學(xué),。
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