在瓜实蝇（Galleria mellonella）幼虫中开发出Actinomadura madurae菌的颗粒模型

《International Journal of Mental Health Promotion》：The development of an Actinomadura madurae grain model in Galleria mellonella larvae

本研究建立了首个针对 Actinomadura madurae 的体内模型，利用 Galleria mellonella 幼虫感染该病原体，观察到幼虫存活率与 grains 形成。结果显示，两种 Actinomadura madurae 菌株感染均显著降低幼虫存活率，grains 在72小时后 melanized，但标准抗生素（trimethoprim-sulfamethoxazole 和 amikacin）单独或联合治疗均未增强生存率。摘要长度：98字。

　　本研究旨在开发一种新的体外模型，用于研究由 *Actinomadura madurae* 引起的 actinomycetoma（细菌性肉芽肿）的病灶形成机制及现有抗生素的治疗效果。*Actinomadura madurae* 是一种广泛分布于全球各地的致病菌，能够引起肉芽肿性感染，主要表现为皮肤下形成大型、无痛、类似肿瘤的肿块，并伴有脓液的排出。这种感染在热带和亚热带地区较为常见，但近年来也出现在温带地区，如法国、美国、意大利和澳大利亚等地。然而，由于在体外环境中无法形成典型的肉芽肿病灶，因此研究该疾病及其治疗方法的体外模型具有重要价值。

在本研究中，研究人员选择了 *Galleria mellonella* 蚂蚁幼虫作为实验对象，这是一种常用于感染模型研究的无脊椎动物，因其免疫系统与哺乳动物有相似之处，同时在伦理和操作上更具优势。此前已有研究成功在 *G. mellonella* 幼虫中建立了 eumycetoma（真菌性肉芽肿）的病灶模型，如由 *Madurella mycetomatis* 和 *Falciformispora senegalensis* 引起的真菌性肉芽肿。然而，对于 actinomycetoma，尤其是由 *A. madurae* 引起的细菌性肉芽肿，尚未建立有效的体外模型。因此，本研究尝试建立第一个 *A. madurae* 的肉芽肿模型，以进一步探索其病理特征及抗微生物药物的治疗效果。

研究中使用了 *A. madurae* 的两个菌株，DSM43236 和 DSM44005，分别来源于患者和日本土壤。通过将这两种菌株注入 *G. mellonella* 幼虫的特定部位，研究人员观察到了病灶的形成过程。结果显示，病灶在感染后24小时内开始形成，并在72小时内完全黑色化。这种黑色化现象在人类患者中并不存在，这可能与 *G. mellonella* 的免疫系统不同有关。此外，研究人员还对现有标准治疗药物 trimethoprim-sulfamethoxazole（复方新诺明）和 amikacin（阿米卡星）的疗效进行了评估，发现这些药物在治疗 *A. madurae* 感染的 *G. mellonella* 幼虫时，并未显著提高其存活率。这表明，可能由于药物无法有效穿透肉芽肿病灶，导致治疗效果不佳。

为了验证这一假设，研究人员对药物的毒性进行了评估。结果显示，无论是单独使用复方新诺明还是阿米卡星，还是两者的组合，都不会对未感染的 *G. mellonella* 幼虫造成显著毒性。然而，在感染后的 *G. mellonella* 幼虫中，药物的疗效并未表现出明显改善。这一发现可能意味着药物在体内与病灶中的黑色素形成了一定的结合，从而影响了其对病原体的杀灭能力。此外，由于 *A. madurae* 在体外对这两种药物均表现出敏感性，因此其在体外的抗药性可能不是导致治疗失败的主要原因。

研究人员还通过组织学分析比较了 *G. mellonella* 幼虫中形成的病灶与人类患者中的病灶。结果显示，尽管在形态和结构上相似，但幼虫中的病灶具有更明显的黑色素沉积，这可能是导致药物疗效降低的关键因素之一。黑色素的形成通常与宿主的免疫反应有关，特别是在 *G. mellonella* 幼虫中，黑色素是由宿主的酚氧化酶（phenoloxidases, PO）反应产生的。这一过程不仅有助于抑制病原体的生长，还可能形成物理屏障，阻碍药物的有效渗透。

此外，研究人员还探讨了不同剂量对幼虫存活率的影响。随着感染菌株数量的增加，幼虫的存活率显著下降，这表明 *A. madurae* 的致病力与感染剂量密切相关。然而，无论使用哪种药物治疗，存活率并未明显提高，这提示在体外模型中，药物对病灶的穿透力和作用机制可能受到限制。因此，建立更精确的体外模型对于评估抗微生物药物的疗效至关重要。

本研究的意义在于，它为 actinomycetoma 的研究提供了一个新的、经济且伦理上可行的模型。通过 *G. mellonella* 幼虫，研究人员能够更便捷地观察病灶的形成过程，并评估药物的治疗效果。此外，该模型还可以用于筛选潜在的新型抗微生物药物，特别是在面对当前治疗方案效果有限的情况下。由于 *A. madurae* 在全球范围内广泛分布，且其感染形式在人类中较为复杂，因此这一模型对于深入理解该病的发病机制和治疗策略具有重要意义。

在讨论部分，研究人员指出，尽管 *A. madurae* 在体外对某些抗生素表现出敏感性，但在体内形成的病灶可能由于黑色素的存在而降低了药物的疗效。这与之前的研究结果一致，即在某些其他细菌性感染模型中，黑色素可能影响药物的渗透和活性。因此，未来的抗微生物药物开发可能需要考虑如何克服黑色素对药物作用的阻碍。此外，研究还提到，目前的治疗方案在人类中对 *A. madurae* 感染的疗效有限，而对 *Nocardia brasiliensis* 感染则表现出较好的效果。这可能与不同病原体的生物特性及宿主免疫反应的差异有关。

综上所述，本研究为 actinomycetoma 的研究提供了一个重要的体外模型，并揭示了药物治疗效果不佳的可能原因。通过 *G. mellonella* 幼虫模型，研究人员能够更深入地了解 *A. madurae* 的致病机制及抗微生物药物的作用过程。这一发现不仅有助于提高对肉芽肿性感染的认识，也为未来的药物研发和临床治疗提供了新的思路。此外，该模型的建立还展示了在生物医学研究中，利用无脊椎动物作为替代模型的优势，特别是在伦理和成本方面。随着更多相关研究的开展，这一模型有望成为研究 actinomycetoma 及其治疗策略的重要工具。