噬菌体裂解酶对两种致病菌生物被膜抑制作用的研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:fenghuayi
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生物被膜(Bacterial biofilm,BBF)的形成及抗生素的大量使用,导致耐药细菌的大量出现,已威胁到全球公共卫生。BBF是指细菌产生多聚复合物基质将自身包裹并粘附于物体或活性组织表面形成的具有一定结构的微生物群落。噬菌体裂解酶具有较好的杀菌特异性和不易产生耐药性等特点,其有潜力发展为针对耐药细菌的抗菌药物,为抑制生物被膜形成和降解生物被膜提供了一种新型安全高效的方法。目前噬菌体裂解酶应用生物膜抑制作用的非常少。本研究以高温噬菌体裂解酶TSPphg、MMPphg为材料,探索裂解酶对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)生物形成的抑制效果。首先通过分子生物学技术构建带有EGFP标签的TSPphg载体,进行融合蛋白表达及酶活验证。其次构建金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌生物被膜模型,采用含5%葡萄糖的TSB培养基用于它们生物被膜的生成,使用结晶紫染色法、XTT还原法、荧光染色法定性定量的分析裂解酶TSPphg和MMPphg对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌生物被膜的影响。利用倍比稀释法测定裂解酶TSPphg和MMPphg对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的最低抑菌浓度(Minimum inhibitory concentration MIC)和最低杀菌浓度(Minimum bactericidal concentration MBC),同时利用倍比稀释法测定裂解酶TSPphg、抗生素单独使用和联用的MIC值来研究裂解酶TSPphg与抗生素联合使用效果。研究结果如下:(1)结果显示p ET28a-EGFP-TSPphg(PGTphg)构建成功,裂解酶PGTphg可溶性表达,得到最佳诱导条件为20℃,150 rpm,诱导12 h(诱导浓度0.5 m M),在摇瓶中表达稳定,表达量可达189 mg/m L,且裂解酶PGTphg具有裂解活性和荧光活性。(2)用结晶紫染色法、XTT还原法研究表明TSPphg(浓度50μg/ml)能够使金黄色葡萄球菌生物被膜形成的百分比降低49.3%,其OD600值从2.8降低到1.4(P<0.05);铜绿假单胞菌的降低了39%,其OD600值从2.3降低到1.3(P<0.05)。MMPphg(浓度50μg/ml)能够使金黄色葡萄球菌生物被膜形成的百分比降低22.7%,其OD600值从2.8降低到2.1(P<0.05);铜绿假单胞菌的降低了49.3%,其OD600值从2.3降低到1.2(P<0.05)。这些结果说明裂解酶TSPphg和MMPphg能够有效抑制革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌),革兰氏阴性菌(铜绿假单胞菌)生物被膜的形成。XTT还原法结果显示TSPphg(浓度50μg/m L)能够使金黄色葡萄球菌被膜菌增殖活力的百分比降低41.7%(P<0.05),铜绿假单胞菌的降低42.7%(P<0.05);MMPphg(浓度50μg/m L)能够使金黄色葡萄球菌被膜菌增殖活力的百分比降低22%,铜绿假单胞菌的降低52.3%。说明裂解酶TSPphg和MMPphg能够有效抑制金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌生物被膜的形成。(3)荧光显微镜观察到裂解酶PGTphg作用金黄色葡萄球菌生物被膜1h后,金黄色葡萄球菌被膜菌开始解离,裂解酶PGTphg具有破坏生物被膜胞外多糖的作用能使被膜菌解离。浓度为100μg/m L裂解酶TSPphg和MMPphg作用金黄色葡萄球菌生物被膜12 h后,通过显微镜观察到了经裂解酶处理的被膜菌数量较少,菌落稀疏,裂解酶TSPphg和MMPphg具有降解金黄色葡萄球菌生物被膜的作用。(4)倍比稀释法结果显示噬菌体裂解酶TSPphg对金黄色葡萄球菌MIC值为12.5μg/m L,MBC值为25μg/m L;对铜绿假单胞菌的MIC值为25μg/m L,MBC值为50μg/m L。噬菌体裂解酶MMPphg对金黄色葡萄球菌MIC值为25μg/m L,MBC值为50μg/m L;对铜绿假单胞菌的MIC值为25μg/m L,MBC值为50μg/m L。结果表明,裂解酶TSPphg与抗生素联合使用时,降低了抗生素的使用量,联用的MIC值比单独使用抗生素时小。综上所述,裂解酶TSPphg和MMPphg能够有效抑制金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌生物被膜的形成,同时对已经形成的生物被膜有降解作用。裂解酶TSPphg和MMPphg有望成为新型的抗菌物质。本研究为抗生素的替代技术提供了一个新的思路。
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