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为解决鼠伤寒沙门氏菌(ST)感染治疗难题,研究人员开展抗菌肽 AP2 对 ST 感染影响的研究。结果显示,AP2 可缓解 ST 感染症状,调节肠道菌群。这揭示了 AP2 抗 ST 感染新机制,为相关药物研发提供思路。
在人类和动物的健康领域,鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhimurium,ST)感染是一个令人头疼的问题。它就像一个隐藏在暗处的 “健康杀手”,常常引发发热、急性肠道炎症和腹泻等症状,在短短 24 小时内就能让感染者苦不堪言。更为严重的是,这种病菌还能突破肠道上皮屏障,扩散到全身器官,对生命健康造成极大威胁。
目前,抗生素是治疗侵袭性 ST 感染的重要手段,但随着耐药性 ST 的出现,治疗变得愈发困难。此外,肠道菌群在抵抗 ST 感染中起着关键作用,可抗生素的使用会破坏肠道菌群平衡,使宿主更容易受到 ST 的侵害。在这样的背景下,寻找新的抗菌药物迫在眉睫。抗菌肽(Antimicrobial Peptides,AMPs)作为一种有潜力的候选药物,受到了研究人员的广泛关注。它存在于多种生物体中,是机体抵御微生物感染的第一道防线,不仅能抑制多种病原体,还很少诱导细菌产生耐药性。
为了探究抗菌肽在对抗 ST 感染中的作用,来自南京大学附属金陵医院和浙江大学等机构的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦在一种名为 AP2 的抗菌肽上,AP2 是天然蜂抗菌肽 IB(apidaecin IB,AP IB)的优化版本。研究人员希望通过研究,了解 AP2 是否能有效预防 ST 感染,以及其背后的作用机制。
经过一系列严谨的实验,研究人员发现,AP2 在预防 ST 感染方面表现出色。这一研究成果发表在《BMC Microbiology》杂志上,为抗菌药物的研发开辟了新的方向。
在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。首先,他们通过合成并纯化 AP2 和 AP IB 肽,利用微肉汤稀释法测定其对 ST 的最小抑菌浓度(MICs) 。在动物实验方面,将雄性 C57BL/6 小鼠分为不同实验组,通过口服灌胃给予 AP2 或无菌超纯水,之后对部分小鼠接种 ST。实验结束后,采集血清、肠道组织等样本,运用组织病理学、透射电子显微镜(TEM)、酶联免疫吸附测定(ELISA)等技术分析样本,同时对肠道菌群进行 16S rRNA 基因扩增和测序分析,还开展了粪便微生物群移植(FMT)实验。
研究结果如下:
- AP2 的体外抗菌活性:AP2 对 ST 的 MIC 为 5μg/mL,优于 AP IB 以及传统抗生素卡那霉素(Kan)和链霉素(Strep),展现出良好的抗菌潜力。
- AP2 对 ST 感染症状的缓解作用:通过动物实验发现,AP2 预处理能减轻 ST 感染小鼠的体重损失。组织病理学分析表明,AP2 可缓解 ST 感染引起的肠道急性黏膜炎症,减少炎症细胞浸润和上皮脱落等。同时,AP2 还能降低血清中促炎细胞因子(如 IL - 1β 和 IFN - γ)水平,减轻 ST 感染导致的肝损伤,这些都显示出 AP2 对 ST 感染的保护作用。
- AP2 对肠道菌群的影响:16S rRNA 基因分析显示,AP2 处理虽未显著改变肠道菌群的 α 多样性,但在门和属水平上改变了微生物群落结构。AP2 增加了拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度,降低了厚壁菌门(Firmicutes)和疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度。线性判别分析效应大小(LEfSe)分析发现,AP2 处理组中双歧杆菌属(Bifidobacterium)等有益菌的相对丰度增加,而 Akkermansia 等菌的相对丰度降低,这表明 AP2 对肠道菌群的调节可能与其抗 ST 感染作用相关。
- FMT 实验结果:将 AP2 处理小鼠的粪便微生物群移植到其他小鼠体内后,发现受体小鼠粪便和肠系膜淋巴结(MLNs)中的 ST 水平显著降低,肠道病理变化减轻,进一步证明了 AP2 调节的肠道菌群能有效抵抗 ST 感染。
研究结论和讨论部分指出,AP2 通过调节肠道菌群发挥对 ST 感染的保护作用。AP2 对肠道菌群的调节并非简单的抑制或促进某些细菌生长,而是使肠道菌群向更有利于抵抗 ST 感染的方向转变。例如,AP2 促进了双歧杆菌属、Allobaculum 等有益菌的增殖,这些菌能产生短链脂肪酸(SCFAs),抑制 ST 的生长。同时,AP2 还调节了其他细菌的丰度,如增加 Oscillospira、Bilophila 和 Desulfovibrio 等菌的含量,这些菌在调节肠道免疫和抑制炎症方面发挥重要作用。而 Akkermansia 在 AP2 处理组中的相对丰度降低,可能与减轻肠道炎症有关。
这项研究意义重大,它揭示了抗菌肽 AP2 缓解 ST 感染的新机制,为开发新型抗菌药物提供了理论依据。未来,基于 AP2 的研究有望推动相关药物的研发,为治疗 ST 感染及其他肠道病原体感染提供更有效的方法,从而改善人类和动物的健康状况。