多黏菌素通过调控钙稳态与应激反应增强卡泊芬净对烟曲霉菌的抗真菌效力

这篇研究揭示了抗菌药物多黏菌素(COL)通过破坏烟曲霉菌(A. fumigatus)细胞膜通透性和钙稳态，显著增强棘白菌素类药物卡泊芬净(CAS)的杀菌活性。研究发现COL与蛋白激酶C(PkcA)和转录因子SltA相互作用，通过干扰钙离子(Ca2+)平衡使原本抑菌的CAS转化为杀菌剂。该组合在肺上皮细胞、大蜡螟和线虫感染模型中均显示协同效应，为抗真菌药物联用提供了新策略。

　　

引言

真菌感染每年导致超过250万人死亡，烟曲霉菌(A. fumigatus)作为机会性病原体引发的侵袭性肺曲霉病(IPA)死亡率居高不下。面对日益严峻的抗真菌药物耐药问题，本研究通过筛选5297种化合物库，发现抗菌药多黏菌素(COL)能显著增强棘白菌素类药物卡泊芬净(CAS)和结构独特的细胞壁靶向药物艾瑞芬净(IBX)的活性。

结果

增效化合物的鉴定

通过最小有效浓度(MEC)筛选，发现四种能增强CAS活性的化合物：乐卡地平(LER)、抑肽酶、环状生长抑素和COL。其中COL与CAS联用可将抑菌浓度的CAS(0.2 μg/mL)转化为完全杀菌组合，10 μM COL与0.2 μg/mL CAS处理48小时后完全抑制菌落形成。

膜通透性与线粒体损伤机制

荧光染色显示COL+CAS处理使80-95%菌丝摄取碘化丙啶(PI)，显著高于单药处理。线粒体GFP标记菌株显示该组合引发90%线粒体碎片化，ATP产量降低60%，表明其通过破坏膜完整性诱发凋亡样死亡。值得注意的是，该过程不伴随组蛋白H2A解离，提示为非典型死亡途径。

关键信号通路解析

化学基因组学筛选发现COL敏感性与钙代谢相关基因密切关联：

1. 蛋白激酶C(PkcA)条件突变体在木糖限制条件下对COL敏感性增加4倍
2. 转录因子SltA缺失株对COL的敏感性提高3倍，外源添加Ca²⁺可完全逆转此表型
3. 钙离子成像显示COL+CAS处理使胞质Ca²⁺响应值降低56%，证实其干扰钙稳态

治疗潜力验证

在感染模型中：

• 人肺上皮细胞共培养显示COL(40 μM)+CAS(50 μg/mL)使真菌负荷降低75%
• 大蜡螟感染模型生存率从0%提升至60%
• 线虫模型生存期延长3倍
  细胞毒性实验证实该组合对A549肺细胞和HepG2肝细胞无显著毒性。

讨论

本研究阐明COL通过双重机制增强CAS疗效：一方面竞争性置换细胞膜Ca²⁺/Mg²⁺破坏渗透平衡，另一方面通过PkcA-SltA轴干扰钙信号传导。特别值得注意的是，COL能克服临床分离的fks1突变株对CAS的耐药性，与IBX联用对S678P/S679P突变株仍保持活性。这种"老药新用"策略为应对棘白菌素耐药提供了即时解决方案，其作用机制图谱也为开发新型抗真菌组合奠定理论基础。