将盐酸布南胺重新用作一种针对耐万古霉素肠球菌膜的强效抗菌剂

《mSystems》：Repurposing bunamidine hydrochloride as a potent antimicrobial agent targeting vancomycin-resistant Enterococcus membranes

耐万古霉素肠球菌（VRE）感染治疗面临抗菌药物选择困难及耐药性问题，本研究评估了抗寄生虫药物BUN作为新型抗菌剂的潜力。BUN通过靶向破坏细菌膜完整性（主要作用于磷脂酰甘油）实现高效杀菌，MIC 2-4 μg/mL，且对生物膜和persister细胞具有显著抑制及清除作用。分子动力学模拟证实BUN与细菌膜中DOPG（类似PG）存在特异性非极性相互作用，导致膜结构 destabilization。体内实验显示BUN能有效降低小鼠伤口及皮下脓肿中的细菌负荷（2 log CFU/mL），促进愈合且无显著毒性。BUN低耐药性诱导潜力（15天未显示MIC上升）及广谱活性（对部分金黄色葡萄球菌有效）凸显其临床应用价值，为药物重定位策略提供了范例。

　　本研究围绕抗药性问题展开，特别关注了耐万古霉素肠球菌（VRE）这一严重威胁临床治疗的病原体。随着抗生素耐药性的不断上升，传统的治疗手段逐渐失效，迫使科学家们寻找新的抗菌策略。细菌膜作为细菌细胞的关键结构，因其在维持细胞完整性、能量生产和代谢调节中的重要作用，成为抗菌药物研发的新靶点。研究发现，针对细菌膜的破坏策略能够有效克服耐药性问题，提供一种新的抗菌思路。本文中，我们重点研究了盐酸苯胺丁醇（BUN）对VRE的抗菌活性及其作用机制，BUN展现出强大的杀菌效果，不仅对VRE有效，也对万古霉素敏感肠球菌（VSE）具有显著的抗菌活性。研究还揭示了BUN在抑制生物膜形成和清除生物膜中的持久细胞方面的潜力，这些发现为治疗多重耐药感染提供了新的希望。

VRE的临床挑战主要体现在其多重耐药特性、在医院环境中的传播能力以及治疗选择的有限性。这类细菌不仅在免疫功能受损的患者中造成严重威胁，还可能通过水平基因转移将耐药基因传播给其他病原体，如金黄色葡萄球菌（S. aureus），从而扩大耐药性的范围。因此，寻找新的抗菌药物显得尤为迫切。本研究指出，BUN作为一种已被批准的抗寄生虫药物，其抗菌潜力和作用机制值得进一步探索。BUN的抗菌效果不仅体现在其对游离细菌和生物膜相关VRE的快速杀菌能力，还在于其对生物膜中持久细胞的清除作用，这些细胞通常对常规抗生素具有较高的耐药性。

为了评估BUN的抗菌活性，我们采用了多种实验方法，包括最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）测定、杀菌动力学分析、生物膜抑制与清除实验、荧光染色、电子显微镜观察以及分子动力学模拟。实验结果显示，BUN对VRE的MIC值范围为2至4 μg/mL，而MBC值则在2至8 μg/mL之间。这种低浓度即可达到显著的杀菌效果，提示BUN具有较高的治疗性价比。此外，BUN对生物膜的抑制作用在4 μg/mL时即可观察到，而在8 μg/mL时能够显著清除已形成的生物膜，显示出其在处理生物膜相关感染方面的潜力。在对持久细胞的清除实验中，BUN在1× MIC浓度下即表现出显著的杀菌效果，且在2× MIC浓度下可在1小时内完全清除生物膜中的持久细胞，这一效果远优于传统抗生素如万古霉素和达托霉素，后者即使在10× MIC浓度下也仅表现出有限的杀菌能力。

BUN的作用机制研究进一步揭示了其对细菌膜的破坏特性。通过SYTOX Green和DiSC3(5)荧光分析，我们观察到BUN能够增加细菌膜的通透性并导致膜电位的丧失。电子显微镜下的观察也显示，BUN处理后的细菌细胞出现了明显的形态变化，如细胞收缩、膜破裂和细胞内容物泄漏。这些现象表明，BUN通过破坏细菌膜的完整性来实现杀菌效果。分子动力学模拟进一步支持了这一结论，显示BUN主要与细菌膜中的磷脂酰甘油（PG）发生相互作用，这种选择性的结合有助于破坏膜结构，而对哺乳动物细胞膜则影响较小。这提示BUN具有良好的靶向性和较低的细胞毒性，为临床应用提供了安全性的保障。

在生物膜的可视化研究中，我们采用了共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）技术，对BUN处理后的生物膜进行了详细的结构分析。结果显示，BUN在抑制生物膜形成方面表现出显著效果，同时在清除成熟生物膜方面也具有较强的能力。这些结果不仅支持了BUN的抗菌活性，还强调了其在处理复杂感染环境中的潜在价值。值得注意的是，BUN对生物膜中持久细胞的清除效果显著优于传统抗生素，这一特性对于治疗顽固性感染具有重要意义。

为了评估BUN在实际应用中的安全性，我们进行了体外和体内毒性实验。体外实验显示，BUN在人类皮肤成纤维细胞（HSF）和HaCaT角质形成细胞中表现出较低的细胞毒性，其半数抑制浓度（IC50）远高于其MIC值。这表明，在治疗浓度下，BUN对哺乳动物细胞的影响较小，具有良好的生物相容性。体内实验进一步验证了这一结论，显示BUN在治疗过程中未引起显著的组织损伤或器官功能异常。血常规和生化指标均未显示出异常变化，而组织病理学分析也表明BUN在主要器官中未造成病理损害，这为其临床应用提供了有力的支持。

BUN在体内治疗VRE感染中的效果也得到了验证。通过建立小鼠皮下脓肿模型和伤口感染模型，我们发现BUN能够有效减少细菌负荷，促进伤口愈合，并降低炎症反应。这些效果不仅体现在细菌数量的减少，还体现在伤口大小的缩小和炎症因子水平的下降。这表明，BUN不仅具有直接的抗菌作用，还可能通过调节宿主免疫反应来增强治疗效果。这种双重作用机制为BUN在临床治疗中的应用提供了更广泛的前景。

此外，BUN在诱导细菌耐药性方面的潜力较低，这一特性对于长期治疗尤为重要。与传统抗生素如万古霉素相比，BUN在连续多次传代后仍能保持稳定的抗菌活性，未出现明显的耐药性选择。这可能与其作用机制有关，因为BUN通过破坏细菌膜结构实现杀菌，而细菌对膜结构的改变通常需要较长时间，从而降低了耐药性的发生概率。这种低耐药性风险使得BUN在临床治疗中具有更大的应用价值。

研究还探讨了BUN在体内的药代动力学特性。结果显示，BUN在不同给药途径下表现出不同的血浆浓度-时间曲线，其半衰期和生物利用度因给药方式而异。这种药代动力学特征提示，BUN可能需要优化给药方案或采用先进的制剂技术，以确保在治疗期间能够维持足够的血浆浓度。尽管如此，BUN在体内的快速清除和中等程度的系统暴露并未显著影响其抗菌效果，这为其在局部应用中的可行性提供了支持。

本研究的意义在于，它不仅揭示了BUN作为一种抗寄生虫药物在抗菌方面的潜力，还为药物再利用策略提供了新的思路。随着抗生素耐药性的全球蔓延，传统的抗菌药物逐渐失去其有效性，而药物再利用则为开发新型抗菌药物提供了一条捷径。通过重新评估已批准药物的抗菌特性，可以快速推进其在临床中的应用，避免重复进行长期的安全性和有效性研究。BUN的抗菌效果和低毒性特征使其成为药物再利用的优秀候选药物。

综上所述，BUN在抗菌活性、生物膜清除能力、低耐药性诱导潜力以及良好的生物相容性方面表现出色。这些特性使其在治疗多重耐药感染方面具有重要的应用前景。尽管在某些方面仍需进一步优化，如药代动力学特性和长期安全性，但BUN的总体表现已经显示出其在抗菌领域的巨大潜力。未来的研究可以围绕这些方面展开，以确保BUN能够成为一种安全有效的新型抗菌药物。