铜绿假单胞菌中群体感应系统的研究进展

群体感应系统(quorum sensing)是一种细菌细胞与细胞间的信号传递系统。细菌通过可扩散的小分子信号分子感知细胞群体的密度,从而引起一些特定基因在细菌群体中的协调表达。铜绿假单胞菌中的QS系统包括LasI/LasR和RhlI/RhlR两条主要的信号系统和喹诺酮信号系统。本文系统地介绍了铜绿假单胞菌中QS系统的研究现状和相关应用。     

铜绿假单胞菌群体感应系统及其抑制剂的研究进展

铜绿假单胞菌耐药严重,形成的感染严重威胁患者健康.群体感应是细菌密度依赖的群体调控行为.细菌利用可扩散的信号分子监控周围同种或异种细菌的密度,调控特定基因的适时、协同表达.群体感应系统参与调控铜绿假单胞菌的致病性和耐药性,备受关注.深入研究铜绿假单胞菌的群体感应系统,可阐明该菌的群体行为调控机制及致病机制,由此研发铜绿假单胞菌群体感应系统的抑制剂,对缓解该菌的耐药并根除其感染具有重要意义.本文就铜绿假单胞菌群体感应系统及其抑制剂的研究进展做一综述.     

铜绿假单胞菌的群体感应系统及其抑制剂研究进展

群体感应系统(quorum sensing system, QS)是一种微生物细胞与细胞间的交流系统。铜绿假单胞菌是该系统的典型代表,可调控细菌产生对抗生素的耐药、形成生物膜、产生毒力因子,并且减弱宿主的免疫应答。群体感应系统抑制剂(quorum sensing inhibitors, QSIs)在不影响细菌生长的前提下可降低细菌的毒性,且增强细菌生物膜对抗生素治疗的敏感性,这些特点使QSIs成为目前抗感染领域的研发热点。本文就铜绿假单胞菌的群体感应系统及QSIs的研究进展进行了综述。     

铜绿假单胞菌的群体感应系统与其致病及耐药机制

群体感应(QS)系统作为依赖细胞密度的胞间信号传递系统,在细胞生长、发育和分化中起重要作用.铜绿假单胞菌是院内常见的条件致病菌,对多种抗生素耐药.本文概述QS系统在铜绿假单胞菌致病机制及生物被膜介导的耐药机制中的作用,同时介绍基于铜绿假单胞菌QS系统的药物开发进展.     

铜绿假单胞菌群体感应系统分子受体基因lasR与Ⅰ类整合酶intI1基因表达的相关性分析

目的通过研究铜绿假单胞菌Ⅰ类整合子阳性株群体感应系统基因lasR与Ⅰ类整合子整合酶基因intI1表达水平的相关性,初步探讨群体感应系统对Ⅰ类整合子的调控机制。方法通过荧光定量RT-PCR方法检测铜绿假单胞菌群体QS信号分子受体基因lasR和Ⅰ类整合子整合酶基因intI1在液相菌与生物被膜菌中mRNA的表达水平,分析两基因表达的相关性。结果铜绿假单胞菌在生物被膜中群体感应系统lasR基因及Ⅰ类整合子intI1基因的mRNA表达水平高于液相菌,两者表达水平呈现正相关性(r=0.695,P<0.05)。结论铜绿假单胞菌群lasR和intI1基因表达呈正相关,提示intI1基因表达可能与群体感应系统的调控作用有关。     

铜绿假单胞菌群体感应系统与生物膜形成

群体感应（quorum-sensing，QS）系统是细菌依赖于群体密度的信号交流机制，细菌依靠该机制对外界环境变化作出协调统一的应答。目前对铜绿假单胞菌的QS系统已有较深入的研究，该菌的QS系统由两种相互作用的酰化高丝氨酸内酯（AHL）及非-AHL分子调节系统组成，在转录或转录后水平上对细菌的群体行为作出调节。针对QS系统的抗生素将为治疗细菌生物膜感染带来广阔前景。     

多尼培南对铜绿假单胞菌生物被膜形成和群体感应系统的影响

目的：探究新型碳青霉烯类抗生素多尼培南（doripenem,DOR）对临床分离铜绿假单胞菌生物被膜形成的抑制作用,及对其群体感应系统相关基因LasR、RhlR、PqsA、PqsE、PqsR表达量的影响。方法：用结晶紫染色法测定30株临床分离铜绿假单胞菌形成生物被膜能力和多尼培南对生物被膜形成的抑制作用;微量肉汤稀释法测定最低抑菌浓度（minimal inhibitory concentration,MIC）和最低抑制生物被膜浓度（minimal biofilm inhibitory concentration,MBIC）;活菌计数法绘制多尼培南对生物被膜内细菌的杀菌曲线;采用实时定量荧光PCR （real-time PCR）法测定多尼培南对群体感应（quorum-sensing,QS）系统相关基因表达量的影响。结果：30株铜绿假单胞菌中的29株（97%）形成生物被膜;多尼培南具有较强的抗铜绿假单胞菌浮游菌和生物被膜抑制活性,MICR为0.5～1μg·mL-1,MBICR为1～4μg·mL-1;显著下调LasR、RhlR、PqsA、PqsE、PqsR的表达量。结论：临床分离铜绿假单胞菌具有高生物被膜形成率,多尼培南对铜绿假单胞菌生物被膜具有抑制作用,可能与其下调QS系统相关基因有关。     

RNA干扰铜绿假单胞菌群体感应系统对生物膜影响的研究

目的 观察小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)分子干扰铜绿假单胞菌群体感应系统后,对铜绿假单胞菌生物膜的影响.方法 首先针对lasR、rhlR和rhlI基因设计4条siRNA分子,分别是si-asr1、si-hlr1、si-hlr2和si-hli1,体外转录法制备上述siRNA分子.将50nmol/L siRNA分子与4μl脂质体混合,然后转染铜绿假单胞菌成熟期生物膜,应用平板菌落计数法检测siRNA转染后96h内生物膜活细菌数目;siRNA转染生物膜48h后,应用1%复红染色法光学显微镜观察生物膜形态改变,同时应用RT-PCR法检测生物膜弹性蛋白酶B基因lasB表达量.结果 si-hlr1、si-hlr2和si-hli1分别转染铜绿假单胞菌生物膜48h,生物膜出现解体,生物膜内活细菌数目无明显改变.si-asr1转染铜绿假单胞菌生物膜48h后,生物膜形态及生物膜内活细菌数目无明显改变.si-asr1、si-hlr2和si-hli1分别转染铜绿假单胞菌生物膜48h,生物膜lasB基因表达量分别下调了49%、21%和18%.si-hlr1转染生物膜48h后,lasB基因表达量无明显改变.结论 应用siRNA分子干扰铜绿假单胞菌群体感应系统的lasR、rhlR和rhlI三个关键性基因,可以促进生物膜解体,同时能部分抑制生物膜lasB基因表达,但是不能减少生物膜内活细菌数.     

大环内酯类药物治疗铜绿假单胞茵慢性感染机制的研究进展

近年来大量研究表明长期应用大环内酯类药物或大环内酯类药物与其它抗生素联用均能有效控制铜绿假单胞菌所致的慢性感染.大环内酯类在治疗铜绿假单胞菌慢性感染方面主要具有①抑制铜绿假单胞菌藻酸盐和表多糖的产生;②影响铜绿假单胞菌Ⅲ型分泌系统,减少毒力因子的产生;③破坏铜绿假单胞菌表面结构,抑制细菌对宿主的黏附;④抑制细菌QS系统.减少自身信号诱导分子的合成;⑤增加炎症细胞聚集.减少炎性细胞凋亡,对抗机体的炎症反应;⑥增加呼吸道痰液的清除,降低痰液粘稠度;⑦对铜绿假单胞菌具有暴露时间依从性杀菌活性等方面的功能,能最终达到对铜绿假单胞菌慢性感染的有效控制.     

5个恶唑烷酮类新化合物对铜绿假单胞菌群体感应系统的抑制研究

目的 以铜绿假单胞菌PAO1为模式菌,研究恶唑烷酮类新化合物对铜绿假单胞菌群体感应系统的抑制作用及其作用机制。方法 测定5个恶唑烷酮类新化合物对PAO1生物膜、绿脓菌素、运动能力抑制活性,采用qRT-PCR测试其对群体感应相关基因的下调作用,并评估化合物对秀丽隐杆线虫感染模型的保护活性。结果 化合物SIIA-MA2与SIIA-MA4对PAO1生物膜、绿脓菌素、运动能力具有较强的抑制活性,其作用机制均是并显著下调PAO1中10个已知的受群体感应系统正调控的基因。化合物SIIA-MA2与SIIA-MA4对秀丽隐杆线虫感染模型具有良好的体内保护活性,其中化合物SIIA-MA2对急性感染模型具有显著保护活性;化合物SIIA-MA4对慢性感染模型具有显著保护活性。结论 恶唑烷酮类新化合物SIIA-MA2和SIIA-MA4通过抑制PAO1群体感应系统发挥抗感染作用。     

肺炎链球菌群体感应系统的调控机制及其抑制剂的研究进展

群体感应系统是一种涉及信号分子密度依赖性识别的细胞间交流系统。肺炎链球菌是一种常见的条件致病菌,通常无症状地定植在人类的鼻咽部,当机体免疫力下降时可引起多种疾病。近年来研究表明肺炎链球菌的致病性和耐药性与群体感应有关,提示可以通过群体感应系统对其进行抑制。群体感应抑制剂具有不易诱导抗生素耐药、增强细菌生物膜对抗生素敏感性等优点。概述了肺炎链球菌群体感应系统的调控机制,如通过外排泵基因过表达诱导抗生素耐药、调控毒力因子和调控生物被膜的形成,归纳了植物源性、人工合成的群体感应抑制剂和具有群体感应抑制剂特性的药物3类群体感应抑制剂对肺炎链球菌群体感应系统的抑制作用,为肺炎链球菌群体感应抑制剂的筛选和肺炎链球菌的临床治疗提供参考。     

天然产物中细菌群体感应抑制剂虚拟筛选研究进展

群体感应现象是近年来微生物学领域研究的热点。随着对群体感应研究的不断深入,各种群体感应抑制剂相继涌现。虚拟筛选是基于小分子数据库开展的活性化合物筛选手段,是寻找先导化合物、发现药物构效关系、优化药物设计、发现药物作用靶标的有效方法。虚拟筛选具有成本低、效率高的优点,将该技术应用于筛选群体感应抑制剂研究具有良好的应用前景。本文主要依据细菌群体感应信号分子的种类,综述目前应用虚拟筛选技术筛查天然产物来源群体感应抑制剂的研究现状。     

二酮哌嗪类化合物诱导海洋共栖细菌NJ6-3-1产生抗菌活性的研究

目的 选择一株具有抗茵活性的海绵共栖细菌NJ6-3-1为实验茵株,研究其抗茵物质的代谢是否受到群体感应诱导信号分子的调控.方法研究在不同生长条件细菌NJ6-3-1代谢物的抗茵活性与细胞密度的关系,利用细菌NJ6-3-1自身代谢产物的3种二酮哌嗪类化合物(diketopiperazines.DKPs)作为自诱导物质(AI).研究了低密度条件下的细茵NJ6-3-1与3种不同DKPs共培养时的抗菌活性情况.结果实验发现细菌NJ6-3-1代谢抗茵物质的行为与细胞密度密切相关.且发现该茵具有群体感应机制的现象(quorum sens-ing),在高密度条件(OD630>0.4)下细菌才能产生抗菌活性,NJ6-3-1不产生抗菌物质的低密度生长条件:1/5MB培养基、25℃;同时发现cyclo-(L-Phe-L-Val)能诱导NJ6-3-1在不产生抗菌物质的生长条件下代谢抗菌物质.结论以上结果初步说明细茵NJ6-3-1具有种内群体感应系统.其抗茵活性受到自诱导物cyclo-(L-Phe-L-Val)的调控.     

群体感应系统对铜绿假单胞菌生物膜形成的影响

目的:研究群体感应系统对铜绿假单胞菌生物膜形成的影响.方法:采用生理盐水-吸痰管系统进行生物膜的培养,3天后用扫描电镜观察PAO1、PAO1 lasI rhlI、PAO1 lasR rhlR形成生物膜的情况.结果:PAO1野型可形成较厚、有孔状通道的生物膜,而PAO1 lasI rhlI基因缺陷型和PAO1 lasR rhlR基因缺陷型形成的生物膜明显稀薄,未能形成成熟的生物膜结构.结论:表明PAO1野型与lsaI rhlI和lasR rhlR基因缺陷型铜绿假单胞菌体外形成生物膜的能力差异有显著性.     

微生物群体感应调节信号分子N-酰化高丝氨酸内酯研究进展

近10年来,小分子介导的微生物群体感应调节受到广泛关注。介导微生物群体感应调节的信号分子包括AIP、AI-2、DKPs、DPD、N-酰化高丝氨酸内酯（AHL）等,其中AHL成为研究热点,研究表明其具有潜在的抗菌、抗肿瘤、免疫抑制和诱导细胞凋亡等作用。目前对AHL介导微生物群体感应调节机制研究较多,而对于此类化合物的合成及其构效关系研究还处于初步阶段。本文就AHL类似物的群体感应调节机制、构效关系、生物合成和化学合成方法加以综述。     

Inhibition of Quorum Sensing in Vibrio harveyi by Boronic Acids

Bacterial quorum sensing refers to the ability of bacteria to control gene expression through the detection of a threshold concentration of certain chemicals called autoinducer(s), which are secreted by self and/or other bacteria. Quorum sensing is implicated in the regulation of pathologically relevant events such as biofilm formation, virulence, conjugation, sporulation, and swarming mobility. Inhibitors of bacterial quorum sensing are valuable research tools and potential antimicrobial agents. In this paper, we describe the discovery of several boronic acid inhibitors of bacterial quorum sensing in Vibrio harveyi with IC₅₀ values in the low to sub‐micromolar range in whole cell assays.     

群体感应系统对细菌耐药的调控作用

群体感应是细菌依赖于细胞密度、调节群体适应能力的一种普遍机制。细菌群体感应系统调节许多特定的功能,如对细菌耐药相关性状的调节。本文就群体感应系统对细菌耐药相关性状的调控作用进行综述。     

Regulatory effects of macrolides on bacterial virulence: potential role as quorum-sensing inhibitors

Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen, and this organism is a major cause of pulmonary damage and mortality in patients with cystic fibrosis (CF), diffuse panbronchiolitis (DPB) and other forms of bronchiectasis. A break-through in the treatment of DPB and associated chronic P. aeruginosa pulmonary infection was realized when a patient with DPB improved dramatically after treatment with erythromycin for years. Now, long-term macrolide therapy has become a first line of treatment in DPB patients, and the immunomodulatory properties have now been extended to other clinical settings, including CF. An important factor in the pathogenesis of chronic P. aeruginosa infection is a bacterial cell-to-cell signaling mechanism, referred to as "quorum sensing", which enables bacteria to coordinately turn on and off specific virulence genes through the production of autoinducer molecules. Interference or blocking of quorum-sensing systems has been considered an attractive therapeutic strategy. Clinical and basic science data suggests the potential of macrolides as relevant inhibitors of the Pseudomonas quorum-sensing system. In fact, certain macrolides strongly suppressed quorum-sensing associated genes and autoinducer production, in addition to inhibition of a variety of virulence factors. In this review, clinical efficacy of macrolides on DPB and CF patients will be briefly summarized. Additionally, the mechanisms of action of macrolides will be discussed from the standpoint of sub-MIC macrolide effects on P. aeruginosa, particularly the ability of this antibiotic to suppress quorum-sensing systems, which may be crucial in the pathogenesis of chronic P. aeruginosa infection.