眼镜王蛇（Ophiophagus hannah）抗菌肽OH-CATH30抵御细菌感染的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李盛安 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012-11 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张云 |
| 关键词 | 抗菌肽 眼镜王蛇 耐药细菌 菌血症 免疫治疗 |
| 其他题名 | The therapeutic potential of OH-CATH30 against bacterial infection |
| 学位专业 | 动物学 |
| 中文摘要 | 各种各样的细菌感染疾病严重危害着人类的健康。Sepsis（败血症）是由细菌感染引起的伴随有全身性炎症反应综合症状的一种危重疾病，具有较高的死亡率，而且目前有效的治疗手段非常有限。目前在临床上治疗sepsis主要有以下几种方法：控制感染(抗生素治疗，细菌来源控制)，补液治疗，调节免疫。近年来，耐药细菌在全世界范围内大规模快速出现，由于缺少有效的抗生素治疗，由耐药细菌感染导致的sepsis的死亡率正在逐年升高。目前已经报道的有三种主要的耐药细菌对人类的健康造成了巨大的危害：第一种是甲氧西林耐药和万古霉素耐药的金黄色葡萄球菌，第二种是多种抗生素耐药的革兰氏阴性菌，第三种是大多数药物抵抗的结核杆菌。因此，我们急迫需要新的治疗手段来应对这些耐药细菌造成的感染性疾病。 阳离子抗菌肽是一些拥有抗菌活性的阳离子小肽,已经在微生物、植物、脊椎动物、无脊柱动物中均有报道。除了直接的抗菌作用外，抗菌肽还有许多别的功能，比如中和内毒素（LPS）活性，趋化免疫细胞，刺激肥大细胞释放组织胺，调节炎症反应，促进新血管生成等。由于它们独特的抗菌机制（破坏细菌细胞壁和细胞膜），抗菌肽已经成为重要的抗感染药物开发候选分子，而且被认为在面对耐药性细菌感染时是很有前景的传统抗生素的替代品。然而由于天然的抗菌肽通常具有较强的溶血活性和较差的体内治疗效果，阻碍了天然抗菌肽的临床应用。 我们实验室在以前的工作中首次报道了爬行动物眼镜蛇，金环蛇和眼镜王蛇的cathelicidin多肽。同已经发现的大多数cathelicidin相比，来源于眼镜王蛇的cathelicidin（OH-CATH30）具有更强，更广谱的抗菌活性，但是在高剂量下并没有发现明显的溶血活性。这些特点表明蛇来源的cathelicidin有可能开发为全身性给药的抗细菌感染药物。所以，在本研究中我们试图研究眼镜王蛇来源的抗菌肽，OH-CATH30，在体外和体内的直接杀菌作用和免疫调节作用。 我们首先研究OH-CATH30以及其衍生肽在体外和小鼠细菌性感染模型中对耐药细菌的直接抗菌作用。OH-CATH30 和其衍生肽OH-CM6对抗生素耐药的临床分离的大肠杆菌、绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度（MIC）在1.56到12.5 μg/ml之间。在25%的新鲜人血清存在的情况下，OH-CATH30和OH-CM6的MIC只是轻微的增加。OH-CATH30和OH-CM6能够通过增加细菌细胞膜的通透性，在60分钟内快速杀死细菌。OH-CAT30和其衍生肽的急性毒性较低，腹腔单次注射OH-CATH30和OH-CM6的半数致死剂量（LD50）分别为120 mg/kg 和100 mg/kg，而皮下分别注射OH-CATH30和OH-CM6到160 mg/kg也没有观察到小鼠死亡。在小鼠腹腔感染耐药细菌30分钟或者4小时后给予OH-CATH30及其衍生肽治疗，能够显著降低血液中的细菌计数和提高小鼠的生存率。 我们进一步发现OH-CATH30能够通过选择性的激活天然免疫反应预防和治疗致死性的小鼠sepsis,包括细菌感染、LPS以及盲肠穿孔导致的sepsis。OH-CATH30刺激巨噬细胞后，选择性地上调细胞因子的表达，并且通过上调的趋化因子增加感染部位单核\巨噬细胞和中性粒细胞的浸润，提高小鼠体内的细菌清除能力。OH-CATH30同样能够显著抑制由LPS刺激引起的促炎因子的表达。通过采用特异性的药理学抑制剂，发现OH-CATH30是通过丝裂原活化蛋白激酶(MAPK) P38选择性地激活天然免疫反应。 综上所述，我们的发现证明天然cathelicidin多肽，OH-CATH30以及它的衍生肽在小鼠模型中具有相对较低的毒性和较好的治疗效果，表明它们有可能用于全身性给药治疗抗生素耐药细菌引起的感染疾病，而且OH-CATH30 有可能用于sepsis的辅助治疗。另外，我们的研究为开发天然抗菌肽作为免疫调节剂抵抗耐药性细菌感染提供了更深一步的见解。 |
| 英文摘要 | Bacterial infection diseases severely threaten human health at all times. Sepsis is a systemic inflammatory response syndrome following bacterial infection with a high mortality rate and limited therapeutic options. Current treatment of sepsis is based on controlling infection, hemodynamic support, modulating immune response, and supportive care. However, it is becoming less effective owing to the emergence of many antibiotic-resistant bacteria worldwide. Three classes of antibiotic-resistant pathogens are emerging as major threats to public health: 1) methicillin-resistant S. aureus (MRSA) and vancomycin-resistant S. aureus (VRSA); 2) multidrug-resistant (MDR) and pandrug-resistant Gram-negative bacteria; and 3) MDR and extensively drug-resistant strains of Mycobacterium tuberculosis. Thus, there is a vital need for new effective therapeutics to conquer infections caused by drug-resistant bacteria. Cationic antimicrobial peptides (AMPs), are a class of small cationic peptide with potent antimicrobial activity, and have been isolated from various organisms, including microorganisms, plants, invertebrates, and vertebrates. In addition to its direct antimicrobial activity, AMPs have a variety of other functions, such as neutrolizition of LPS, chemoattraction of immune cells, release of histamine from mast cells, modulation of inflammation, and induction of angiogenesis. Due to their unique mechanism of action, AMPs have become important potential candidates for therapeutic agents and have been considered as viable alternatives to conventional antibiotics against antibiotic-resistant pathogens. However, their comparatively high toxicity toward eukaryotic cells and poor efficacy in vivo hamper their clinical application. OH-CATH30, a novel cathelicidin peptide deduced from the king cobra, possesses potent bactericidal activity and low hemolysis in vitro. The objective of this study is to evaluate the direct antibacterial activity and immunomoddulatory properties of OH-CATH30. We fist investigated the direct antibacterial activity of OH-CATH30 and its analogs against drug-resistant bacteria in vitro and in vivo. The minimal inhibitory concentrations (MICs) of OH-CATH30 and OH-CM6 ranged from 1.56 to 12.5 μg/ml against drug-resistant clinical isolates of several pathogenic species, including Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, and methicillin-resistant Staphylococcus aureus. The MICs of OH-CATH30 and OH-CM6 were slightly altered in the presence of 25% human serum. |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-12-12 |
| 源URL | [http://159.226.149.42:8088/handle/152453/7135]  |
| 专题 | 昆明动物研究所_动物活性蛋白多肽组学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李盛安. 眼镜王蛇（Ophiophagus hannah）抗菌肽OH-CATH30抵御细菌感染的研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：昆明动物研究所
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