《Bioorganic Chemistry》：Temporin-derived peptides promote MRSA-infected wound healing and protect mice from MRSA-induced pneumonia
编辑推荐：
Temporin-GHb衍生物对甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌（MRSA）的体外抗菌活性及体内疗效研究，证实其能有效清除 planktonic 和 biofilm 状态MRSA，抑制炎症因子并促进组织再生，在伤口愈合和肺炎模型中展现显著疗效且无耐药性诱导。
肖瑾|兰亚文|王蓉|魏双双|宋彦婷|胡文婷|刘俊晨|张英霞
教育部热带生物资源重点实验室，海南大学药学院，One Health协同创新中心，海口570228，中国
摘要
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）会引起危及生命的皮肤和系统感染，因此需要新的抗菌策略。从Temporin-GHb中提取的肽类GHbR、GHbK、GHb3K、GHb11K和GHbK4R在体外实验中对浮游态和生物膜态的MRSA均表现出有效的杀菌活性，且未诱导出可检测到的细菌耐药性。此外，这些肽类具有较高的生物相容性，其中GHb3K在HaCaT细胞中的细胞毒性最低，并能促进细胞迁移。在体内实验中，GHbR和GHb3K通过减少细菌负荷、抑制促炎细胞因子以及促进组织再生和重塑，有效加速了MRSA感染皮肤的愈合过程。在MRSA肺炎的小鼠模型中，它们降低了细菌负荷，减轻了肺部炎症，并加速了肺组织的恢复。这些发现凸显了Temporin衍生肽类作为对抗MRSA感染的有希望的替代方案的治疗潜力。
引言
近几十年来，抗菌药物被广泛滥用并在食物链中积累，导致了抗菌素耐药性（AMR）的出现，这已成为一个对公共卫生和经济造成重大压力的全球性挑战[1,2]。在这种危机背景下，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）因其独特的耐药性和显著的临床影响而成为一种重要的超级细菌，每年导致约50万人因从皮肤脓肿到严重肺炎和败血症等各种感染而住院[3],[4],[5],[6],[7]。美国疾病控制与预防中心（CDC）在综合考虑了多种因素后，将MRSA认定为一种严重的公共卫生威胁，这些因素包括可用的治疗选择、相关死亡率、对医疗系统的负担、社区影响、感染率以及抗生素耐药性的发展[8]。为了研究这种广泛存在的医疗相关威胁的治疗策略，本研究选择了MRSA菌株ATCC 43300作为研究对象。该菌株作为全球流行的USA100（ST5）谱系的代表菌株，是研究医院获得性（HA-）MRSA感染的关键模型菌株，常用于研究抗生素耐药性和新型疗法的有效性[9]。使用这一菌株确保了我们的实验结果具有重要的临床和抗菌研究意义。
伤口愈合是一个关键且复杂的生理过程，对于受伤后恢复皮肤完整性和稳态至关重要[10,11]。这一高度协调的一系列事件可以大致分为三个连续且相互关联的阶段：止血/炎症阶段、增殖/上皮再生阶段和重塑阶段[12]。在皮肤损伤中，MRSA感染会破坏这些阶段，使急性伤口转变为慢性不愈合的病变。此外，研究表明，显著的炎症反应、组织损伤以及感染过程中逐渐加重的器官功能障碍是导致葡萄球菌感染相关死亡率增加的原因[13]。
根据2019年全球疾病负担（GBD）研究，包括肺炎和毛细支气管炎在内的下呼吸道感染影响了全球4.89亿人[14]。MRSA是医疗相关肺炎（HCAP）和医院获得性肺炎（HAP）的重要致病因素，常常导致快速的肺损伤和急性呼吸窘迫综合征[15]。万古霉素仍是治疗MRSA感染的主要药物。然而，持续的选择压力导致了耐药菌株的出现，如万古霉素中介金黄色葡萄球菌（VISA）和万古霉素耐性金黄色葡萄球菌（VRSA），从而降低了这种抗生素的临床效果[15]。此外，其临床应用受到多种因素的限制，包括需要高剂量、抗菌作用延迟、潜在的肾毒性、组织分布不佳以及口服生物利用度不足[16,17]。
抗菌肽（AMPs）是多种生物体内先天免疫系统的组成部分，已被研究作为新型抗菌剂。这些肽通常通过破坏细菌膜完整性来消灭病原体，而不会促进耐药性的产生，因此为对抗MRSA治疗中常见的耐药性问题提供了有希望的替代方案[18,19]。两栖动物Hylarana guentheri的皮肤是AMPs的丰富来源，其中Temporins是自然界中已知最小的肽类，由10-14个氨基酸残基组成[20]。它们具有正电荷和线性结构，形成两亲性α-螺旋[19]。从H. guentheri皮肤中分离出的Temporin-GHb（GHb）是一种含有13个氨基酸的肽，具有抗菌特性。在这项研究中，我们旨在开发一种疗效增强且毒性降低的MRSA治疗候选物。我们评估了这些GHb衍生肽在体外的抗菌性能和细胞毒性，并评估了它们在MRSA诱导的急性肺炎和局部皮肤感染小鼠模型中的保护作用。
章节摘录
肽类和细菌菌株
GHb及其衍生肽类（GHbR、GHbK、GHb3K、GHb11K、GHbK4R）由Jier生化公司（中国上海）采用Fmoc固相合成法合成。这些肽类通过C18柱（4.6 × 250 mm，5 μm，ChromCore 120）进行高效液相色谱（HPLC）纯化，纯度超过95%，分子量通过质谱法确定（图S6-S17）。氨基酸序列和理化性质见图1A。使用前将肽类溶解在无菌水中。
GHb衍生肽类的体外抗菌活性和耐药性特征
与母体GHb相比，这些衍生肽类表现出更强的抗菌效果，对MRSA和临床菌株的最低抑菌浓度（MIC）值降低了16-32倍（图1B）。定量分析显示，大多数衍生肽类的MIC值在3.1至6.2 μM之间，最低杀菌浓度（MBC）值在3.1至12.5 μM之间，除了GHb11K，它仅表现出抑菌活性（MIC = 6.2 μM），但未能达到杀菌效果（MBC > 50 μM）。
为了评估其自组装潜力，
讨论
耐抗生素病原体的出现对现代医学治疗构成了持续的挑战[31]。抗菌肽（AMPs）的发展为抗感染治疗提供了一种有前景和创新的方法。基于对母体肽Temporin-GHb（GHb）的阳离子和两亲性特性的合理设计，我们通过改变其净电荷（从+1到+3）和疏水矩来设计了一系列衍生物。
结论
总之，本研究展示了从Temporin-GHb衍生出的肽类对MRSA的抗菌效果。我们的研究发现，除了GHb11K外，GHb衍生肽类对MRSA具有杀菌作用，并且在体内表现出较低的毒性。值得注意的是，在MRSA感染的伤口愈合模型中，GHbR和GHb3K不仅对耐药细菌表现出强大的杀菌效果，还能促进伤口愈合。
CRediT作者贡献声明
肖瑾：撰写——原始草稿、方法学、实验设计、数据管理。兰亚文：撰写——原始草稿、方法学、实验设计、数据管理。王蓉：指导、资金筹集。魏双双：方法学、实验设计。宋彦婷：数据管理。胡文婷：数据管理。刘俊晨：数据管理。张英霞：指导、项目管理、资金筹集。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了海南省重点研发项目（项目编号：ZDYF2025SHFZ033）、国家自然科学基金（项目编号：32560221和82460695）、东方国家现代农业产业园基金会（项目编号：3.1）以及海南大学One Health协同创新中心（项目编号：XTCX2022JKB05）的支持。
