研究针对炭疽杆菌(B. anthracis)的甾醇靶向化合物的抑制作用:膜微域可能是潜在的作用靶点
《Research in Microbiology》:Investigating inhibitory effect of sterol targeting compounds against
B. anthracis: Membrane Microdomain a probable target
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炭疽杆菌膜微域(MMd)作为致病性关键调控点,本研究通过抗真菌化合物(酮康唑、特比萘芬、制霉菌素)靶向MMd,发现其能显著抑制肉芽肿巨噬细胞结合、毒素分泌及孢子形成,同时与红霉素协同作用降低MIC值。 MMd靶向策略为新型抗菌方案开发提供依据。
Vikas Kumar Somani|Somya Aggarwal|V.S. Radhakrishnan|Tulika Prasad|Rakesh Bhatnagar
分子生物学与基因工程实验室,生物技术学院,贾瓦哈拉尔·尼赫鲁大学,新德里,印度
摘要
目的
本研究旨在通过评估已知抗真菌化合物(称为筏相关脂质生物合成抑制剂(RALBIs)对Bacillus anthracis病理生理学的影响,来探讨膜微域(MMd)在Bacillus anthracis毒力中的作用。
材料与方法
测试了三类FDA批准的抗真菌化合物——唑类(酮康唑)、烯丙胺类(特比萘芬)和多烯类(制霉菌素)对B. anthracis的作用。这些化合物作用于参与MMd相关脂质生物合成的不同酶。研究了它们对孢子形成、毒素分泌、巨噬细胞相互作用、细胞膜流动性以及生物膜形成的影响。此外,还评估了它们与传统抗生素的协同作用潜力。
结果
RALBIs显著减弱了B. anthracis的致病特性,包括减少与巨噬细胞的结合、降低毒素分泌以及抑制孢子形成。处理还改变了生长动力学、形态、生物膜发育和细胞膜流动性。重要的是,RALBIs与红霉素联合使用显著降低了其对B. anthracis的最小抑制浓度(MIC)。
结论
这些发现强调了膜微域作为B. anthracis毒力的关键调节因子,并表明RALBIs是具有前景的辅助治疗剂。通过靶向MMd,甾醇抑制剂可以破坏多种致病途径并提高抗生素的疗效,从而凸显了它们作为新型抗菌策略的潜力。
部分摘录
引言
真核生物中的膜微域(MMd)或脂质筏是由脂质和信号/转运蛋白组成的小集合体,在细胞过程(包括信号传导、蛋白质分泌、分子转运以及宿主-病原体相互作用)中起着关键作用1, 2。使用甾醇抑制剂破坏这些MMd会导致膜完整性的破坏,进而引起膜通透性改变、膜流动性变化以及药物敏感性改变(3)。
细菌菌株、培养基和材料
本研究使用了非毒性的Bacillus anthracis Sterne 34F2 (pXO1+ pXO2-)实验室菌株。除孢子形成研究外,所有实验均在脑心浸液(BHI)培养基中进行,培养基中分别不含(对照组)或含有筏相关脂质生物合成抑制剂(RALBIs):酮康唑(15 μg/ml)、制霉菌素(60 μg/ml)和特比萘芬(40 μg/ml)。这三种抑制剂的储备溶液均制备在DMSO中,所有处理组中的最终DMSO浓度相同。
RALBIs影响了B. anthracis的体外生长
细菌生长的变化是其与环境压力因素生理不相容的重要指标。因此,首先在RALBIs存在的情况下研究了B. anthracis的生长情况,以评估以MMd为靶点的抗菌策略的可行性。RALBIs作用于脂质生物合成途径的不同环节:特比萘芬抑制角鲨烯环氧酶,从而阻断角鲨烯-2,3-环氧物的合成;酮康唑抑制麦角甾醇的合成
结论
本研究表明,MMd在B. anthracis的毒力中起着关键作用。使用特征明确的抗真菌抑制剂——酮康唑、制霉菌素和特比萘芬——发现它们对关键致病过程(包括膜流动性、毒素分泌、孢子形成和巨噬细胞结合)有显著影响。重要的是,这些化合物具有非毒性,降低了快速产生耐药性的可能性,同时显示出与红霉素的协同作用潜力。
作者贡献声明
Vikas Kumar Somani:撰写初稿、数据可视化、验证。V. S. Radhakrishnan:撰写初稿、数据可视化、验证、正式分析、数据管理。Somya Aggarwal:撰写与编辑、撰写初稿、数据可视化、验证、研究、正式分析、数据管理、概念构思。Rakesh Bhatnagar:撰写与编辑、撰写初稿、研究、资金争取。Tulika Prasad:撰写与编辑
未引用参考文献
31.; 35.; 36.; 38.; 44..
致谢
VS感谢DST-SERB的支持,SA感谢DHR提供的奖学金。TP感谢JNU的UPEII计划、DST-PURSE II以及ANRF/PAIR/000029/PAIR-A的支持。RB感谢DBT提供的BSLIII设施及其他资源。作者们感谢JNU提供的基础设施支持。