《Scientific Reports》：Disarming Pseudomonas aeruginosa: repurposing vardenafil, valsartan, and olmesartan as anti-virulence and antibiofilm agents
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抗生素耐药性的迅速出现构成了关键的全球健康挑战，特别是在由铜绿假单胞菌（*Pseudomonas aeruginosa*，*P. aeruginosa*）引起的生物膜相关感染中。群体感应（quorum sensing，QS）在调节细菌毒力和生物膜形成中起着关键
抗生素耐药性的迅速出现构成了关键的全球健康挑战，特别是在由铜绿假单胞菌（*Pseudomonas aeruginosa*，*P. aeruginosa*）引起的生物膜相关感染中。群体感应（quorum sensing，QS）在调节细菌毒力和生物膜形成中起着关键作用。因此，靶向群体感应调节的毒力因子代表了一种有前景的抗毒力策略，以对抗抗生素耐药性。在这项研究中，FDA批准的药物伐地那非（vardenafil）、缬沙坦（valsartan）和奥美沙坦（olmesartan）并未显著影响十株临床铜绿假单胞菌分离株的生长。在亚抑制浓度下，这些药物显著降低了关键毒力因子的产生，包括溶血素（hemolysin）、蛋白酶（proteases）、绿脓菌素（pyocyanin）、脂肪酶（lipases），以及损害群集运动（swarming motility）和生物膜（biofilm）形成。基因表达分析证实了在五个选定分离株中群体感应相关基因的显著下调。体内实验揭示了治疗后细菌致病性的显著降低。分子对接（molecular docking）分析进一步支持了这些发现，揭示了测试药物与关键群体感应调节蛋白的有利相互作用。总的来说，这些结果强调了这些重新定位药物的抗群体感应、抗毒力和抗生物膜潜力，并建议它们可能作为传统抗生素的辅助疗法，用于治疗严重的假单胞菌感染，在局部制剂中应用。
**论文解读：伐地那非、缬沙坦和奥美沙坦对铜绿假单胞菌的抗毒力和抗生物膜作用**
**研究背景与问题**
铜绿假单胞菌（*Pseudomonas aeruginosa*）是一种革兰阴性机会性病原体，广泛分布于环境中，属于ESKAPE组的重要耐药病原体，在重症监护病房中常见。其感染涉及呼吸道、眼部、泌尿道及伤口等，导致急性或慢性感染，尤其对免疫功能低下患者威胁大。近年来，抗生素耐药性迅速上升，特别是生物膜相关感染难以清除，传统治疗面临巨大挑战。铜绿假单胞菌的致病性依赖于多种毒力因子（如溶血素、蛋白酶、绿脓菌素、脂肪酶、群集运动等）以及生物膜形成，这些过程受群体感应（quorum sensing，QS）系统严格调控。QS系统包括Las、PQS和Rhl三个层级，通过自诱导剂（autoinducers，AIs）介导信号传导，控制毒力基因表达和细菌间通讯。因此，干扰QS通路以削弱细菌毒力，而不直接杀死细菌，成为一种新型抗感染策略，即“抗毒力”策略。药物重定位（drug repurposing）利用已获批药物的已知安全性和药代动力学，可降低开发风险和时间成本。本研究选择伐地那非（vardenafil，一种高选择性磷酸二酯酶5抑制剂）、缬沙坦（valsartan，血管紧张素II受体阻滞剂）和奥美沙坦（olmesartan，血管紧张素II受体阻滞剂）作为候选药物，旨在评估它们对临床铜绿假单胞菌分离株的抗毒力和抗生物膜活性，为开发新型辅助疗法提供依据。该研究发表在《Scientific Reports》上。
**关键技术与方法**
研究人员从埃及扎加齐格大学医院（Zagazig University Hospitals）的临床标本中筛选出10株高毒力铜绿假单胞菌分离株，采用肉汤微量稀释法测定最低抑菌浓度（minimum inhibitory concentration，MIC），并以1/8 MIC作为亚抑制浓度进行后续实验。主要方法包括：采用分光光度法检测溶血素、蛋白酶、绿脓菌素、脂肪酶活性；通过群集运动平板评估运动能力；利用结晶紫染色法测定生物膜形成；使用实时荧光定量逆转录PCR（quantitative reverse transcription PCR，qRT-PCR）检测QS相关基因（*lasR*、*lasI*、*pqsA*、*fliC*、*exoS*、*pslA*）的表达，内参基因为*ropD*；体内实验采用小鼠存活模型，腹腔注射处理后的细菌；分子对接（molecular docking）分析使用LasR（PDB ID: 2UVO）、PqsR（PDB ID: 4JVC）和RhlR（PDB ID: 7R3H）蛋白结构。
**研究结果**
**1. 药物对铜绿假单胞菌生长的影响**
伐地那非、缬沙坦和奥美沙坦在1/8 MIC浓度下（伐地那非0.39–0.78 mg/mL；缬沙坦和奥美沙坦0.2–0.39 mg/mL）对10株分离株的生长无显著影响，光学密度和活菌计数与对照组无差异，证明后续抗毒力作用并非由抑菌效应引起。
**2. 药物降低溶血活性**
与未处理组相比，伐地那非、缬沙坦和奥美沙坦分别使溶血素活性降低37.97%–93.75%、30.1%–87.02%和13.97%–91.63%，差异具有统计学意义（p<0.001）。
**3. 药物降低蛋白酶活性**
蛋白酶活性抑制率分别为：伐地那非31.82%–90%，缬沙坦25.58%–76.67%，奥美沙坦28.75%–75%（p<0.001）。
**4. 药物降低绿脓菌素产量**
绿脓菌素水平下降：伐地那非27.77%–70.89%，缬沙坦26%–63%，奥美沙坦22%–60.33%（p<0.001）。
**5. 药物降低脂肪酶活性**
脂肪酶活性抑制：伐地那非27.88%–68.48%，缬沙坦20.43%–54.1%，奥美沙坦18.5%–58.77%（p<0.001）。
**6. 药物抑制群集运动**
群集运动面积减少：伐地那非15.5%–73%，缬沙坦14.17%–61.77%，奥美沙坦15%–53%（p<0.01或p<0.001）。
**7. 药物抑制生物膜形成**
生物膜生物量降低：伐地那非34.7%–63.66%，缬沙坦24%–45.95%，奥美沙坦22.7%–38.46%（p<0.001）。
**8. 伐地那非的浓度依赖性抗毒力活性**
对5株代表性分离株进一步测试，伐地那非在1/4 MIC和1/2 MIC浓度下表现出更强的抑制效果，呈剂量依赖趋势。
**9. 药物下调QS和毒力基因表达**
qRT-PCR结果显示，在5株分离株中，伐地那非显著下调*lasR*（76.67%–94.92%）、*lasI*（79.69%–90.53%）、*pqsA*（59.39%–87.5%）、*fliC*（29.29%–75%）、*exoS*（67.01%–84.61%）和*pslA*（50%–76.67%）。缬沙坦下调*lasR*（42.57%–69.22%）、*lasI*（53.35%–85.64%）、*fliC*（38.44%–67.01%）、*exoS*（29.29%–53.35%），但对*pqsA*抑制较弱（0–18.78%），对*pslA*无影响。奥美沙坦下调*lasR*（38.44%–69.22%）、*lasI*（34.02%–86.6%）、*fliC*（29.29%–59.39%）、*exoS*（38.44%–69.22%），对*pqsA*抑制12.95%–24.21%，对*pslA*无影响。
**10. 体内实验：药物降低铜绿假单胞菌致病性**
小鼠存活实验显示，注射伐地那非、缬沙坦和奥美沙坦处理后的细菌，小鼠存活率分别为80%、70%和60%，而未经处理组存活率仅20%（p<0.001）。
**11. 分子对接分析**
伐地那非与LasR受体结合得分最高（?7.49 kcal/mol），形成氢键和π-π相互作用；与PqsR受体结合得分?6.77 kcal/mol，优于天然配体。缬沙坦与RhlR受体结合得分?3.13 kcal/mol，与Trp68、Trp64形成氢键。奥美沙坦和缬沙坦与PqsR结合得分分别为?5.63和?5.32 kcal/mol，均高于天然配体。
**讨论与结论**
本研究首次证实伐地那非、缬沙坦和奥美沙坦在亚抑制浓度下能有效抑制铜绿假单胞菌的多种毒力因子和生物膜形成，且不抑制细菌生长，体现了抗毒力策略的优势。其中，伐地那非表现出最强的整体抗毒力活性，可能与其亲脂性及对QS系统的多靶点作用有关，包括与LasR和PqsR的相互作用。缬沙坦和奥美沙坦作为血管紧张素II受体阻滞剂，通过抑制*lasI*表达干扰自诱导剂合成，发挥抗QS作用。体内实验进一步验证了这些药物降低细菌致病性的能力。分子对接结果支持了药物与QS调节蛋白的结合潜力。然而，这些药物在亚抑制浓度下的浓度高于口服给药后组织治疗水平，因此全身应用受限，但可能适用于局部制剂（如烧伤、慢性伤口、眼部感染）作为传统抗生素的辅助治疗。研究局限性包括未使用QS缺陷突变株作为对照，仅评估了群集运动一种运动表型。未来研究应纳入更多对照和运动类型。
**结论**
本研究结果表明，伐地那非、缬沙坦和奥美沙坦具有作为抗毒力剂的潜力，能够选择性地削弱铜绿假单胞菌的致病性而不抑制其生长。它们通过靶向群体感应系统发挥作用，可能适用于局部制剂，作为辅助治疗策略对抗铜绿假单胞菌感染，值得进一步研究。
