亚油酸与头孢唑林协同治疗金黄色葡萄球菌生物膜相关导管感染的研究

【字体: 时间:2025年05月22日 来源:Applied and Environmental Microbiology 3.9

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  本推荐聚焦金黄色葡萄球菌(S. aureus)导管生物膜感染难题,探讨亚油酸(LA)联合头孢唑林(CFZ)的协同疗法。该组合在体外、体内均显著抑制生物膜,调节趋化因子水平,且无明显细胞毒性,为临床治疗提供新方向。

  
金黄色葡萄球菌(S. aureus)是导致导管相关感染的重要病原菌,其形成的生物膜(由胞外聚合物 EPS 构成,含蛋白质、碳水化合物和胞外 DNA)显著增强抗菌药物耐药性,尤其在腹膜透析患者中易引发腹膜炎等严重并发症。传统高浓度抗生素治疗虽有效,但存在损伤宿主免疫系统、改变导管理化性质等弊端,因此亟需安全有效的联合治疗策略。

材料与方法


研究选用S. aureus ATCC6538 菌株,以胰蛋白胨大豆肉汤(TSB)培养。亚油酸(LA,溶于二甲基亚砜)和头孢唑林(CFZ,溶于去离子水)作为干预药物。通过 96 孔板静态生物膜形成试验、硅垫(模拟导管材料)生物膜试验、滴流反应器连续流动试验等,结合结晶紫染色、共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)观察,测定生物膜量、体积及厚度。采用分数抑菌浓度指数(FICI)评估 LA 与 CFZ 的协同效应,并通过乳酸脱氢酶(LDH)释放、细胞增殖实验及肝肾功能指标(肌酐、血尿素氮 BUN、天冬氨酸转氨酶 AST、丙氨酸转氨酶 ALT)检测药物毒性。在体内实验中,将生物膜包被硅垫植入小鼠腹腔,腹腔注射药物后测定器官中趋化因子(MCP-1)和细胞因子(IL-6)水平。

关键结果


单药作用特征


LA 在浓度 > 125 μM 时显著抑制S. aureus生长,而低浓度(<125 μM)即可抑制 57%~90% 生物膜形成,且不影响细菌增殖,提示其通过非杀菌机制(如干扰群体感应信号)发挥抗生物膜作用。CFZ 则表现出浓度依赖性杀菌及抗生物膜活性,>0.34 μM 时可抑制 90% 以上细菌生长和生物膜形成,其作用直接依赖抗菌活性。

协同效应评估


在 96 孔板和硅垫模型中,LA(25~50 μM)与 CFZ(0.1~0.4 μM)联合使用时,FICI 值均≤0.5,显示协同作用。例如,25 μM LA+0.2 μM CFZ 在硅垫模型中 FICI=0.10,生物膜抑制率达 86%。滴流反应器模拟导管流动环境时,该组合使生物膜体积减少 70%、厚度减少 58%,并显著降低 EPS 中碳水化合物和蛋白质含量(抑制率 27%~59%),表明其可破坏生物膜结构完整性。

体内外安全性验证


25 μM LA 处理人网膜间皮细胞 72 h,LDH 释放和细胞增殖率与对照组无显著差异,证实无明显细胞毒性。小鼠腹腔注射 LA 后,肌酐、BUN、AST、ALT 等指标均在正常范围内,表明肝肾功能未受损伤。

炎症调控作用


在小鼠腹膜炎模型中,LA 与 CFZ 联合治疗使腹膜、肾、肝、脾中 MCP-1 水平降低 15%~29%,IL-6 水平也呈下降趋势(虽未达统计学显著),提示该组合可减轻S. aureus感染引发的炎症反应。

结论与意义


本研究证实,天然产物亚油酸(LA)与抗生素头孢唑林(CFZ)的协同组合,通过增强抗菌活性、破坏生物膜结构及下调趋化因子表达,有效控制S. aureus导管生物膜感染,且在体外和体内均表现出良好安全性。该疗法为解决腹膜透析等场景中导管相关感染提供了新策略,有望减少高剂量抗生素的使用及其副作用,具有重要临床转化潜力。未来需进一步探索其分子机制及开展临床前毒性评估,以推动临床应用。

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