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在抗真菌治疗中,两性霉素 B(AmB)虽强效但副作用严重,耐药问题也日益突出。研究人员针对 1,3,4 - 噻二唑衍生物展开研究,发现 AT2 和 AT10 与 AmB 联合有协同效应,且细胞毒性低。这为抗真菌治疗提供了新方案。
在真菌世界里,念珠菌(Candida)就像一群潜伏的 “小怪兽”,它们通常寄居在人体的皮肤、口腔、胃肠道和泌尿生殖道等部位。正常情况下,它们与人体和平共处,但当人体免疫力下降,比如经历癌症、器官移植、使用免疫抑制剂、抗生素、化疗或血液透析等,这些 “小怪兽” 就会变得异常活跃,引发严重的侵袭性感染。目前,念珠菌感染的治疗面临诸多挑战。常用的抗真菌药物如棘白菌素类(echinocandins,如米卡芬净、阿尼芬净、卡泊芬净)和唑类(azoles,如氟康唑、伊曲康唑、伏立康唑)虽毒性较低,但随着耐药菌株的不断出现,治疗效果大打折扣。而两性霉素 B(AmB)作为最强效且最古老的抗真菌抗生素,虽有广谱抗菌和强杀菌作用,多数念珠菌对其也保持敏感,可它的毒性却限制了自身的广泛使用,只有在严重的全身感染时才会被使用。面对这些困境,开发新的抗真菌药物和治疗方法迫在眉睫。
在此背景下,波兰 Maria Curie-Sklodowska 大学等机构的研究人员展开了一项关于 1,3,4 - 噻二唑衍生物与两性霉素 B 联合抗真菌治疗的研究。他们发现,1,3,4 - 噻二唑衍生物中的 AT2 和 AT10 与两性霉素 B 联合使用时,展现出了强大的协同效应,不仅显著提高了抗真菌效果,还没有增加对人体细胞的毒性。这一研究成果发表在《Scientific Reports》上,为抗真菌治疗开辟了新的道路。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:
- 肉汤微量稀释法:通过该方法测定最低抑菌浓度(MIC),以此评估抗生素和噻二唑类化合物的抗真菌活性。
- 棋盘微量稀释技术:用于研究噻二唑类化合物与抗生素之间的相互作用,并计算分数抑菌浓度指数(FICI)来判断协同、相加、无关或拮抗作用。
- 中性红(NR)测定法:评估噻二唑类化合物单独或与 AmB 联合对正常人体细胞的细胞毒性。
- 衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)技术:探究噻二唑类化合物与 AmB 联合作用于白色念珠菌(C. albicans)的分子机制,分析细胞成分的变化。
- 光谱分析技术:包括电子吸收光谱和荧光光谱测定,研究化合物之间的相互作用以及 AmB 的聚集状态变化。
下面详细介绍研究结果:
- 抗真菌活性研究:研究人员测试了 10 种 1,3,4 - 噻二唑衍生物对念珠菌菌株的抑制作用。结果显示,AT2 表现最为突出,对两种参考菌株的最低抑菌浓度(MIC100)在 48 小时后为 128 μg/mL,在 16 μg/mL 时就能抑制约 40% 的真菌生长。而 AT1 在高浓度下 24 小时内虽能强烈抑制真菌生长,但 48 小时后抑制效果明显下降,表明真菌可能对其产生了适应性或快速代谢。
- 噻二唑类与抗生素的相互作用:采用棋盘微量稀释法,在五种念珠菌参考菌株上进行实验。结果发现,10 种衍生物中只有 AT2 和 AT10 与两性霉素 B(AmB)有协同作用(∑FIC≤0.5)。例如,在针对白色念珠菌(C. albicans)和近平滑念珠菌(C. parapsilosis)时,AT2 和 AT10 与 AmB 在特定浓度下联合,能发挥协同抗真菌效果。同时,所有测试化合物与氟康唑均无明显相互作用,且未观察到拮抗作用。
- 细胞毒性研究:利用 NR 测定法对正常人体皮肤成纤维细胞(NHDF)和肾近端小管上皮细胞(RPTEC)进行测试。结果表明,AT2 和 AT10 单独使用时,只有在高剂量下才会对细胞产生毒性。并且,当它们与 AmB 以非毒性剂量联合使用时,不仅不会增加细胞毒性,甚至还能提高 NHDF 细胞的存活率,AT10 对 RPTEC 细胞也表现出极低的毒性,在某些组合下还可能对细胞有保护作用。
- 选择性指数计算:计算噻二唑衍生物(AT2 和 AT10)的选择性指数(SI),结果显示它们单独使用及与 AmB 联合使用时,SI 值均大于 1,这意味着这些化合物对真菌细胞的疗效大于对宿主细胞的毒性,具有潜在的治疗益处。
- ATR-FTIR 分析:通过 ATR-FTIR 分析白色念珠菌细胞在药物作用下的生物分子机制。发现与对照组相比,AT2、AT10 与 AmB 联合处理后,细胞中与细胞壁主要成分相关的红外吸收峰强度发生了变化。比如,β-1,3 - 葡聚糖(1152cm?1)和 β-1,6 - 葡聚糖(991cm?1)的峰强度显著降低,表明细胞壁结构被破坏;而甘露聚糖(961cm?1)等的峰强度增加,暗示这些多糖的生物合成可能因细胞应激而增加。
- 光谱分析协同相互作用:通过电子吸收光谱和荧光光谱分析,发现化合物的聚集状态对 AmB 与噻二唑类化合物的协同作用有重要影响。以 AT2 为例,它能使 AmB 分子单体化,表现为发射光谱增强、荧光各向异性降低;而无协同作用的 AT4 则会使 AmB 分子聚集,吸收光谱增强、荧光发射强度降低、各向异性较高。
综合研究结论和讨论部分:在众多 1,3,4 - 噻二唑衍生物中,AT2 增强念珠菌细胞对两性霉素 B 敏感性的潜力最大,与 AmB 联合对多种念珠菌,尤其是白色念珠菌、光滑念珠菌(C. glabrata)和近平滑念珠菌,展现出卓越的协同效应。AT2 和 AT10 对正常人体细胞的细胞毒性极低,这为它们在潜在的治疗应用中提供了安全性保障。其协同作用机制主要涉及破坏真菌细胞壁的完整性,影响 β- 葡聚糖和甘露聚糖的生物合成,同时,AT2 和 AT10 可能通过促使 AmB 聚集体解聚,降低了抗生素的毒性,还提高了其抗真菌的治疗效果。
这项研究意义重大,它为抗真菌治疗提供了新的联合治疗方案,有望解决当前抗真菌治疗中面临的耐药和药物毒性问题。不过,要将这些研究成果真正应用到临床实践中,还需要进一步开展体内疗效和安全性的研究。但无论如何,此次研究已经为抗真菌领域点亮了新的希望之光,为后续的研究和治疗奠定了坚实基础。