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以Cathelicidin序列为模板设计合成抗菌肽的抗菌特性研究

来源:伴沃教育
山东医药2011年第51卷第52期 以Cathelicidin序列为模板设计合成 抗菌肽的抗菌特性研究 陈曼 ,胡启飞 。陈登榜h,吴民泸 ,代娟 ,赖翼 ,段佳慧。 (1成都医学院,成都610083;2丽珠集团四川光大制药有限公司) 摘要:目的研究以Cathelicidin序列为模板设计合成的抗菌肽对金黄色葡萄球菌的抗菌特性。方法 根据 NCCLS的方法,测定合成的抗菌肽对游离金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度(MBC);配制 5%的红细胞悬液,与抗菌肽混合孵育后测定540 nm的吸光度;金黄色葡萄球菌的过夜培养物加入80 g/m1的抗 菌肽,37℃培养4 h,每隔1 h测定菌落数,比较在抗菌肽作用下活菌数随时间的变化。结果抗菌肽的MIC为16 g/ml,MBC为128 g/ml;100 g/ml抗菌肽的溶血性小于10%;抗菌肽作用4 h后,金黄色葡萄球菌活菌数(5.63 ±0.10)lg(cfu/m1),与对照组相比有显著性差异(P<0.05)。结论通过序列设计人工合成的抗菌肽对金黄色葡 萄球菌有较强的活性,且溶血性较小。 关键词:抗菌肽;金黄色葡萄球菌;抑菌作用 中图分类号:Q514.3 文献标志码:A 文章编号:1002-266X(2011)52-0019-03 Biological activities of a synthetic antimicrobial peptide derived fr0m the cathelicidin farnily CHEN Man ,HU Qi-fe ,CHEN Deng-bang,WU Min—lu,DAI Juan, , ,D J7V Jia—hui (1 Chengdu College ofMedicine,Chengdu 610083,P_R.China) Abstract:Objective To study the efect of synthetic antimianrobila peptide derived from the Cathelicidin family on staphyoccocus aureus.Methods According to the method of NCCLS,the minimal inhibitory concentration(MIC)and the minimal bactericidal concentration(MBC)of the synthetic antimierobila peptide against staphyoecocus aureus were deter— mined.Peptide was incubated with a freshly prepared e ̄hrocm suspension rfom human blood(5%of normal hematocrit) nad released hemoglobin which was determined photometircally at 540 nm.The peptide(80 xIg/m1)was added to all over- night cuhure of staphyoccocus aumlls.This culture was placed at 37℃and sampled every hour for 4 h and viable bacterila numbers were determined.Results The MIC was 16 Ixg/ml and hte MBC Was 128 g/m1.The peptide exhibited hemolyt— ic activity below 10%at 100 g/m1.After 4 h the vible bacteria in group A(antibacterila peptide)was signiifcantly de- creased comp ̄ed with that in rgoup C(contro1)(尸<0.05).Conclusion The synthetic antimicrobial peptide possesses obvious anti—bacterila effect on staphyoccocus aureus and displays less hemolytic activity. Key words:antimicrobial peptide;staphyloccocus aureus;antibacterial activity 抗菌肽引起人们的广泛重视与它独特的杀菌机 时副作用降低_3]。2010年1月一2011年5月我们 制和不易产生耐药性有关,同时其抗菌谱广、杀菌活 进行本研究,使用的抗菌肽设计模板来自于抗菌肽 力强,被认为是能够替代抗生素的首选药物,具有良 家族Cathelicidin,是通过序列对比设计合成的多肽 好的应用前景…。但是直接提取或者人工合成的 链 J,由18个氨基酸组成,本研究将测定此抗菌肽 抗菌肽在杀菌的同时经体外实验证实其产生了一定 对金黄色葡萄球菌的抗菌活性及对人红细胞的溶血 的副作用,如溶血性、细胞毒性等 』。研究人员试 性等。 图通过在天然抗菌肽分子组成及结构的基础上,通 1材料与方法 过保留和去除一部分氨基酸,重新设计合成一些新 1.1 材料 抗菌肽序列为GIIBRIBKⅪGⅡFKKYG, 的多肽,这些多肽能够继承原肽链的生物学活性,同 由成都凯捷生物医药科技发展有限公司合成,纯度 92.14%;金黄色葡萄球菌G ,为本实验室保存;氨苄西 林购于成都飞奥生物技术有限公司。 基金项目:四川省教育厅科研项目(09ZC078)。 1.2金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度(MIC)和最 通讯作者,E—mail:kafeijiabingkuai@126.corn 低杀菌浓度(MBC)测定采用NCCLS推荐的微量 19 稀释试验。2 mg/ml的抗菌肽溶液用水解酪蛋白 (MH)肉汤培养基在96微孔板上倍比稀释,使终浓 度在512~1 ml间成倍比降低,每孔体积100 XIl。 分别加入10 CFU/ml的金黄色葡萄球菌菌液0.1 ml,37℃孵育24 h,观察结果。以不出现云雾状生 长的最小肽浓度为MIC。取未浑浊的孔中液体1O 接种在MH琼脂平板上,37 cc孵育24 h,计算菌 落数,以能杀死99.9%的细菌的最小肽浓度为 MBC。做2个平行实验。 1.3 溶血性分析 枸橼酸钠抗凝全血在1 500 r/min离心10 min后得到人红细胞。用等渗的20 mmol/L的磷酸盐缓冲液(pH 7.4)清洗3次,悬浮 到正常红细胞压积的5%。用相同的缓冲液将抗菌 肽稀释成不同浓度,分别取体积960 ill加入40 l 的红细胞悬液,37℃孵育30 min,1 500 r/rain离心 10 min,在540 nm波长下测定上清液的吸光度。等 量的缓冲液和红细胞悬液混合后,超声完全破碎红 细胞,离心后的上清液作为对照组。 1.4对金黄色葡萄球菌活力的动力学检测 金黄 色葡萄球菌在20 ml LB液体培养基中过夜培养l2 h,加入1O ml新鲜培养基,然后将培养物分成相同 体积的3份,分别加入相同体积的5×MIC抗菌肽、 5 x MIC氨苄西林和生理盐水,37℃振荡培养。每 隔1 h取样1 ml,连续取样4 h。样品在3 000 r/min 离心5 min,保留沉淀物,加入3 ml的磷酸盐缓冲液 (pH 7.2),离心,重复清洗1次,恢复到原体积。将 细菌悬液系列稀释,在MH琼脂平板上计数,做5个 平行实验。 1.5统计学方法采用SPSS15.0软件进行统计分 析,使用t检验方法,以P≤0.05为差异有统计学意义。 2结果 ’ 2.1 MIC和MBC结果抗菌肽对金黄色葡萄球菌 的MIC为16 ml、MBC为128 g/ml。 2.2溶血性 以抗菌肽浓度为横坐标,实验组与对 照组在540 nm的吸光度的百分比为纵坐标,比较抗 菌肽的溶血陛,结果抗菌肽浓度为100 g/ml时,溶 血性低于对照组的10%。 2.3对游离细菌的杀伤活力经过抗菌肽作用4 h 后,抗菌肽组、氨苄西林组、阴性对照组活菌数分别 为(5.63±O.10)、(5.83±0.10)、(9.94±0.10)lg (cfu/m1),阴性对照组比其他两组活菌数均降低(P 均<0.05)。 3讨论 抗菌肽是生物防御系统的一个重要组成部分, 是在生物体受到损伤或感染病菌的情况下产生的一 20 山东医药2011年第51卷第52期 类非专一性免疫应答物,几乎存在于所有动植物 中 j。通过对已知抗菌肽的研究,认为大多数天然 抗菌肽具有两个共同特征,即几乎都是阳离子型,及 与水和脂类物质都具有亲和力的两亲性结构 。 。 对抗菌肽的杀菌机制的研究还没有定论,但是普遍 认为与抗菌肽肽链形成的二级结构及抗菌肽的生物 学特性有关 。 本研究使用的肽链模板来自于抗菌肽家族 Cathelicidin,通过对比多条天然抗菌肽的分子结构而 得到,新肽链含有能形成 .螺旋结构的分子组成,继 承了原肽链的主要理化性质,是具有疏水性、带有正 电荷的两性分子 J。对它的C末端酰胺化以后显示 了较强的抗菌活性。经实验测得抗菌肽对金黄色葡 萄球菌的MIC和MBC分别为16 Hl1和128 g/ Hd,对金黄色葡萄球菌有明显的抑制作用。在金黄色 葡萄球菌菌液中分别加人5×MIC浓度的抗菌肽和 氨苄西林后,经相同条件作用4 h,抗菌肽组和氨苄西 林组的活菌数均较阴性对照组降低。同时发现抗菌 肽的溶血性远远小于抗菌活性较强的一些天然抗菌 肽 J。进一步说明对抗菌肽分子结构改变和修饰可 以保留其抗菌活性并减少副作用。此外,抗菌肽还具 有广谱抗菌、不易产生耐药性等特点 。 但是抗菌肽的副作用还需要进一步研究,如其 是否具有细胞毒性、作用环境对抗菌活性的影响等。 研究抗菌肽分子组成与生物学活性的关系不失为好 的方法,通过研究氨基酸组成、结构和生物学功能的 对应关系,期望研制出有高抑菌活性和较少毒性的 抗菌肽,以更好的应用于临床。 参考文献: [1]Jenssen H,Hamill P,Hancock RE.Peptide antimicrobial agents [J].Clin Microbiol Rev,2006,19(3):491-511. 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(收稿日期:2011-07_28) [9]丁美会,金凤,沈立荣,等.中华蜜蜂王浆抗菌肽Ace—royalisin基 ・经验交流・ 纤维支气管镜吸痰预防呼吸机相关性肺炎效果观察 郑辉宇 ,郑海燕 ,庞凤兰 。刘海娟 ,鲁凤春。 (1承德医学院附属医院,河北承德067000;2宽城满族自治县医院; 3承德市妇幼保健院) 呼吸机相关性肺炎(VAP)是指原无肺部感染的呼吸衰 性分泌物;⑤病原学监测有新的感染。 竭患者,在气管切开或气管插管行机械通气治疗48 h后或拔 结果:实验组发生呼吸机相关肺炎20例(38%)、脱机时间 管48 h以内发生的肺部感染,随着呼吸机的广泛应用,VAP (25.42±8.62)d、ICU住院时间(18.35±6.98)d、机械通气后住 为最常见的并发症之一。采取切实有效的预防措施是预防 院时间(36.5±11.34)d,对照组分别为34例(51%)、(37.21± VAP发病的关键,我院重症监护室(ICU)对机械通气患者试 9.49)d、(29.45±8.62)d和(51.63±13.54)d,P均<0.05。 用纤维支气管镜吸痰,与应用一次性无菌吸痰管常规吸痰在 讨论:及时有效的吸痰是保持呼吸道通畅,进行有效通 预防VAP方面进行效果对比,现介绍如下。 气,减少VAP的有效措施,按需有效吸痰对感染的预防和顺 临床资料:我院ICU 2009年6月~2010年11月收治的呼 利撤机是十分必要的。与使用普通吸痰管吸痰比较,纤维支 吸衰竭行机械通气的患者120例,分别有重型颅脑损伤、中 气管镜吸痰的优点是:①它可直视支气管黏膜水肿、出血、糜 毒、慢性阻塞性肺病、脓毒血症、心肺复苏后等,其中气管插管 烂以及痰液情况,同时纤维支气管镜可达叶段支气管,视野 84例、气管切开36例。纳入标准:气管切开或气管插管行机 清晰,能根据病变情况到达指定位置,肺泡灌洗能有效清除 械通气超过48 h,并且气管切开或气管插管前未发生肺部感 呼吸道和肺泡内滞留的物质缓解气道梗阻,减轻气道阻力, 染。将符合纳入标准的研究对象随机分为2组:实验组人选 特别有痰痂形成肺不张时,纤维支气管镜灌洗后有立竿见影 病例54例,其中男48例、女6例,慢性阻塞性肺病25例、脓毒 的效果;②纤维支气管镜吸痰可刺激患者的咳嗽反射有利于 血症7例、中毒5例、重型颅脑损伤l5、心肺复苏2例。对照 气道分泌物的排除,解除呼吸道梗阻改善通气,利于增强和 组人选病例66例,其中男48例、女18例,慢性阻塞性肺病28 恢复自主呼吸功能和控制感染;③使用支气管镜吸痰联合肺 例、脓毒血症10例、中毒8例、重型颅脑损伤15例、心肺复苏 泡灌洗后减少了应用普通吸痰管吸痰的次数和呼吸机离断 5例。两组患者一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)。 的次数,间接地减少了病原菌通过医务人员的手进入下呼吸 方法:所有病例在积极进行抗感染、祛痰、纠正电解质紊 道及飞沫传播的风险;④使用纤维支气管镜吸痰留取的下呼 乱及营养支持等综合治疗的同时,连续监护心电、血压、指氧 吸道痰菌培养结果特异性高达80%一100%,敏感性达70% 饱和度的变化。根据患者烦躁程度不同给1%丙泊酚镇静, 一90%明显高于普通吸痰管吸痰的准确性,可为抗菌素的使 每天做血气分析及电解质检查1次,每2 d查血常规1次。 用提供较准确的依据;⑤纤维支气管镜本身充分消毒,操作 此后根据患者通气状况、血气分析结果、患者x线胸片等调 过程中严格无菌操作不增加肺部感染。本研究患者中实验 整呼吸机模式和参数逐步降低压力支持,直至停用呼吸机。 组选用纤维支气管镜吸痰,对照组使用普通吸痰管吸痰,实 实验组在综合治疗的基础上由技术娴熟的医师给纤维支气 验组发生VAP例数、脱机时间、ICU住院时间及机械通气后 管镜吸痰,每天早晚各1次,每次吸痰前后给100%纯氧5~ 住院时间等指标均明显优于对照组。 10 min保证血氧饱和度在90%以上以减少操作中及术后恢 综上所述,对于机械通气的患者使用纤维支气管镜吸痰能 复期严重心律失常的发生,直至气道内痰痂及分泌物吸净, 有效清除呼吸道和肺泡内物质,刺激患者的咳嗽反射,改善通 气道畅通。对照组也在综合治疗的基础上给予普通一次性 气,解除呼吸道梗阻,增强和恢复自主呼吸功能,减少使用普通 吸痰管按需吸痰。应用SPSS17.0软件包对所得结果进行t 吸痰管吸痰次数及呼吸机管路的离断次数间接减少病原菌通过 检验和 检验,以JP≤o.05为有统计学差异。 医务人员的手进入下呼吸道以及飞沫传播的风险,从而预防 诊断标准:根据中华医学会呼吸病学分会所制定的《医 VAP发生,使患者使用呼吸机时间减少,ICU住院时间减少,撤 院获得性肺炎诊断和治疗指南》草案:①机械通气48 h以 机后住院时间减少,减少患者痛苦和住院费用,减轻经济负担。 上,x线胸片显示肺部进展性浸润病灶;②发热,体温37.5 其与普通吸痰管吸痰相比安全有效,技术先进,值得推广。 ℃以上;③外周血白细胞增高;④气道分泌物增多或出现脓 (收稿日期:2011 5.28) 21 

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