《Squalamine和Claramine A1分散铜绿假单胞菌生物膜的研究》

推荐 为解决铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）生物膜导致的慢性感染问题，研究人员开展了关于Squalamine和Claramine A1的研究。结果显示这两种化合物能在亚抑菌浓度下分散生物膜，且作用机制可能不同，为治疗相关感染提供了新思路。

　　

论文解读
铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）是一种机会致病菌，可引发多种急性和慢性感染，像肺炎、败血症、尿路感染以及手术部位感染等。尤其对于患有慢性肺部疾病，特别是囊性纤维化的人群而言，它极具危险性。并且，部分细菌株已对最后一线的碳青霉烯类抗生素产生耐药性，这使得世界卫生组织将其列为急需研发新抗生素的对象。此外，当铜绿假单胞菌在生物膜内生长时，会对多种抗生素产生高度耐受性。细菌生物膜是由细菌聚集在自身产生的胞外基质中所形成的社区，这种基质包含胞外多糖、蛋白质、脂质、核酸以及外膜囊泡等成分。它不仅能让细胞凝聚并附着于表面，促进生物膜支架的形成，还能保护细菌免受外界侵害，包括抗生素和免疫系统相关效应物的攻击。生物膜相关的感染在人类大多数组织特异性感染或者与医疗植入物相关的感染中都起着关键作用，并且这些感染往往对宿主免疫反应表现出显著的耐受性，还会引发过度的炎症反应，进而导致组织损伤和感染扩散。同时，生物膜对多种抗菌疗法也展现出了惊人的韧性。鉴于这些问题，迫切需要研发新的抗生素和/或治疗策略来对抗铜绿假单胞菌，特别是其生物膜相关形式。

为解决上述问题，来自国外的研究人员开展了针对Squalamine和Claramine A1的研究。Squalamine是一种阳离子氨基甾醇，具有广谱抗菌活性，能增强多种抗生素类别的活性，并且是一种膜活性分子，可通过类似洗涤剂的机制破坏革兰氏阴性菌的外膜。而Claramine A1是一种水溶性化合物，合成相对容易，对多种革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，包括耐药菌株都表现出抗菌活性。研究人员探究了它们对铜绿假单胞菌生物膜的影响，结果发现亚抑菌浓度的Claramine A1和Squalamine能够分散预先形成的铜绿假单胞菌生物膜，并且不影响细菌生长。其中，Claramine A1能增加膜流动性，而Squalamine则无此效果。虽然二者的结构差异主要体现在它们的精胺和亚精胺部分，但研究还发现精胺能分散生物膜并增加膜流动性，而亚精胺则不能。

研究人员为开展研究用到以下主要关键技术方法：采用微孔板稀释法测定最小抑菌浓度（MIC）；通过在不同浓度化合物存在下培养铜绿假单胞菌，观察其生长情况来评估对浮游生长的影响；利用结晶紫染色法评估生物膜形成和分散情况；运用共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）结合COMSTAT2软件分析生物膜结构；采用荧光各向异性法评估膜流动性；通过SYTO 9/碘化丙啶双染法评估细菌活力；利用实时定量聚合酶链反应（RT - qPCR）检测基因表达情况。

研究结果显示，在浮游生长方面，Squalamine和Claramine A1在各自测试浓度下均未影响铜绿假单胞菌H103的生长，不过Claramine A1在10 μM时会使生长动力学略有降低。在生物膜形成方面，Squalamine从1 μM到0.001 μM可使生物膜形成减少约25% - 37%，Claramine A1在10 μM时抑制效果显著，约达55%。在生物膜分散方面，二者均能使预先形成的24小时铜绿假单胞菌生物膜分散，在不同浓度和处理时间下呈现出不同的分散效果，其中Claramine A1在某些情况下的分散效果更强。通过CLSM观察和COMSTAT2分析，发现Squalamine和Claramine A1处理后生物膜的生物量、平均厚度和最大厚度均显著降低。在精胺和亚精胺部分，精胺能分散生物膜并增加膜流动性，而亚精胺则无此作用。在膜流动性方面，荧光各向异性实验表明Claramine A1和精胺可增加铜绿假单胞菌的膜流动性，而Squalamine和亚精胺则不能。在细菌活力方面，Squalamine和Claramine A1在1 μM时不影响浮游细菌的生长，且二者均未改变生物膜内受损细胞的比例，而精胺会使生物膜内受损细胞比例略有增加。在抗生素协同作用方面，Claramine A1能增强多西环素对铜绿假单胞菌的活性，而Squalamine、精胺和亚精胺则无此效果。在对耐多粘菌素铜绿假单胞菌的作用方面，Claramine A1和精胺对该耐药菌株的生物膜有一定分散作用，但未激活相关的耐药适应机制。

研究结论表明，Squalamine和Claramine A1在亚抑菌浓度下可有效分散铜绿假单胞菌生物膜，且二者作用机制可能不同，精胺在其中也起到了一定作用。这一研究具有重要意义，为开发针对铜绿假单胞菌生物膜相关感染的治疗策略提供了新的思路和潜在的药物候选。特别是Claramine A1，由于其合成相对容易，更具有进一步研究和临床应用的潜力。同时，该研究也提示了进一步探索氨基甾醇衍生物以及它们与传统抗生素或噬菌体联合应用治疗慢性铜绿假单胞菌感染的必要性，并且后续还需深入研究其分子机制，以更好地推动这些化合物走向临床应用。