蝎源抗菌肽Pantinin：对抗碳青霉烯类耐药鲍曼不动杆菌的新策略

《Microorganisms》：Scorpion Venom-Derived Peptides: A New Weapon Against Carbapenem-Resistant Acinetobacter baumannii

本文推荐：本研究深入探讨了蝎源抗菌肽（AMPs）Pantinin-1和Pantinin-2对碳青霉烯类耐药鲍曼不动杆菌（CRAB）的抗菌及抗生物膜活性。结果表明，两种肽在低微摩尔浓度下具有快速杀菌（MIC80/MBC）和破坏生物膜（抑制粘附、成熟及降解）的双重作用机制，并能下调关键毒力基因（bap、pgaA、smpA）表达，且细胞毒性低，为应对多重耐药（MDR）革兰氏阴性菌感染提供了极具前景的新型治疗候选物。

　　

抗菌及抗生物膜活性的评估

研究通过肉汤微量稀释法和时间-杀菌动力学实验评估了Pantinin-1和Pantinin-2对鲍曼不动杆菌标准菌株（ATCC BAA-747）和临床分离株（2403）的抗菌活性。结果显示，两种合成肽均以剂量依赖方式抑制细菌生长。Pantinin-1表现出最强的抗菌活性，对两种菌株的最小抑菌浓度（MIC₈₀）均为6.25 μM。Pantinin-2的MIC₈₀则为12.5 μM。值得注意的是，这些MIC值同时也等于最小杀菌浓度（MBC），表明两种肽均发挥的是杀菌效应而非单纯的抑菌作用。时间-杀菌动力学曲线进一步证实了其快速杀菌特性：Pantinin-1在1小时内即可在1× MIC和2× MIC浓度下完全清除细菌；而Pantinin-2则需要2小时才能在相应浓度下达到同等效果，其杀菌速度略慢于Pantinin-1，但与阳性对照药物庆大霉素的效果相当。

对生物膜形成不同阶段的影响

生物膜的形成是鲍曼不动杆菌产生强大耐药性和持续感染的关键因素。本研究评估了Pantinin-1和Pantinin-2在生物膜形成不同阶段（初始粘附、成熟形成以及对已形成生物膜的降解）的作用。通过结晶紫（CV）染色法定量生物膜生物量，并通过MTT法检测生物膜内细胞的代谢活性。结果表明，Pantinin-1在初始粘附阶段（2小时）表现出显著抑制作用，在6.25 μM和12.5 μM浓度下分别使生物膜生物量减少45%和50%。相反，Pantinin-2则在生物膜成熟阶段（24小时）作用更为突出，在12.5 μM和25 μM浓度下分别减少生物膜生物量40%和50%。此外，Pantinin-2对已形成的48小时成熟生物膜也显示出降解能力，在12.5 μM和25 μM浓度下分别使生物膜生物量减少50%和55%。这些结果说明两种肽在干扰生物膜生命周期方面具有互补性。

毒力基因表达的评估

为了探究抗菌肽抗毒力作用的分子机制，研究通过PCR分析了三种与鲍曼不动杆菌毒力密切相关的基因表达情况：生物膜相关蛋白基因（bap）、参与聚-β-(1-6)-N-乙酰葡糖胺（PNAG）合成的基因（pgaA）以及外膜组装蛋白基因（smpA）。研究在生物膜粘附、形成抑制和降解实验的不同时间点（分别为2小时、24小时和72小时）检测了基因表达水平。结果显示，Pantinin-1和Pantinin-2均能显著下调这些毒力基因的表达。具体而言，Pantinin-1主要在生物膜初始粘附阶段下调基因表达；而Pantinin-2则在生物膜形成抑制和成熟生物膜降解两个阶段均表现出明显的基因表达抑制作用。这表明，除了直接的膜破坏作用外，这两种肽还能通过抑制关键毒力因子的表达来削弱细菌的致病性和生物膜形成能力。

Pantinin-1和Pantinin-2对鲍曼不动杆菌表面完整性的影响

利用扫描电子显微镜（SEM）观察经不同浓度（?× MIC, 1× MIC, 2× MIC）Pantinin-1和Pantinin-2处理后的鲍曼不动杆菌细胞形态变化。与表面光滑、形态完整的未处理对照组细胞相比，经肽处理的细菌细胞表面变得粗糙，出现明显的皱缩、变形，并可见细胞外碎片，这些碎片推测是细胞膜受损后胞内物质泄漏所致。这种形态损伤的程度与肽的浓度呈正相关，2× MIC浓度下细胞的损伤最为严重，几乎看不到完整的细胞结构。这些观察结果直观地证实了Pantinin-1和Pantinin-2主要通过破坏细菌细胞膜完整性来发挥其抗菌作用，这是一种典型的膜裂解机制。

Pantinin对抗鲍曼不动杆菌的协同效应

鉴于联合疗法在治疗严重细菌感染中的优势，研究评估了Pantinin-1和Pantinin-2联合使用的效果。将两种肽分别以其半数抑制浓度（IC₅₀，Pantinin-1为3.2 μM，Pantinin-2为9.7 μM）进行联合应用。结果表明，联合用药所产生的抗菌效果显著强于各自单独使用在其MIC浓度下的效果。这种协同作用意味着在实际治疗中，可以通过联合使用较低浓度的两种肽来达到更强的杀菌效果，这有助于降低潜在毒性并减少耐药性产生的风险。

讨论

鲍曼不动杆菌作为重要的医院内感染病原体，其多重耐药（MDR）和广泛耐药（XDR）菌株的出现，尤其是对最后防线药物如多粘菌素的耐药，使得开发新型抗菌策略迫在眉睫。抗菌肽（AMPs）因其独特的作用机制，特别是通过破坏细菌细胞膜发挥快速杀菌作用而不易引发传统耐药性，成为研究热点。本研究发现，源自帝王蝎毒液的Pantinin-1和Pantinin-2对碳青霉烯类耐药鲍曼不动杆菌（CRAB）具有强效的抗菌和抗生物膜活性。Pantinin-1的抗菌效力优于Pantinin-2，这可能与其氨基酸序列和构象差异导致的与细菌膜结合亲和力不同有关。SEM结果强有力地支持了其膜裂解作用机制。两种肽的阳离子特性使其能够通过静电作用与带负电的细菌膜成分（如脂多糖LPS）结合，插入并破坏膜结构。除了直接的杀菌作用，它们还能有效干预生物膜形成的各个阶段，并下调关键毒力基因的表达，体现了其“杀菌”与“抗毒力”双重作用机制的优势。先前的研究已证实这两种肽在人类血清中稳定性良好，并对哺乳动物细胞（如HaCaT和U-87 MG细胞）毒性较低。本研究的协同效应实验进一步提示，将两种肽联合使用可能是一种有前景的治疗策略，能够增强疗效、降低有效剂量并拓宽抗菌谱。

结论

本研究证实，蝎源抗菌肽Pantinin-1和Pantinin-2是对抗碳青霉烯类耐药鲍曼不动杆菌的有效候选物。它们具备快速杀菌、破坏生物膜、抑制毒力基因表达的多重功能，且具有低细胞毒性的良好安全性特征。这些特性使其在应对由MDR/XDR鲍曼不动杆菌引起的感染方面展现出巨大的治疗潜力。未来的研究需要扩大临床菌株的测试范围，评估其体内功效，并优化其制剂和递送系统，以推动其向临床应用转化。