群体感应和环二鸟苷酸对铜绿假单胞菌致病因子的调节作用及其机制研究
随着抗菌药物的广泛使用，细菌耐药性越来越严重，已成为人类生存的最大危机。我国是世界上滥用抗生素最为严重的国家之一，每年约有8万人死于抗生素的泛滥使用，细菌耐药问题与其它国家相比更加严峻，专家预言，我国有可能率先进入“后抗生素时代”，亦即抗生素发现之前的时代。因此，如何解决细菌耐药的难题和研发新型抗生素已经迫在眉睫。
铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa，PA)是一种临床上最常见的引起严重获得性感染的条件致病菌，能伺机感染任何部位，如烧伤处伤口、角膜、尿道及肺部等，并引起细菌性心内膜炎及肠胃炎。研究表明，PA生物膜(Biofilm，BF)的形成是其产生抗生素耐药的主要诱因。生物膜是由细菌和其分泌的胞外基质在物体表面形成的高度组织化的多细胞结构，一旦形成生物膜，细菌将具有极强的抗生素耐药性(比浮游细菌高100-1000倍)。对细菌生物膜的研究将为新型抗生素的研发开辟新的途径。
生物膜的形成受复杂的网络调控，以往的研究阐明了群体感应(QuorumSensing，QS)和细菌的第二信使环二鸟苷酸(Cyclic Diguanylic Acid，c-di-GMP)均能调控PA的BF形成。然而，目前QS和c-di-GMP之间的关系尚不清楚。本研究拟通过构建QS缺失突变株、c-di-GMP合成或降解酶过表达株，利用激光共聚焦、定量PCR等技术研究PA中QS和c-di-GMP信号通路之间的内在关系。
构建了PAO1群体感应单缺失菌株JP1(ΔlasI)、PDO100(ΔrhlI)和双缺失菌株MW(ΔlasIΔrhlI)，通过对群体感应单缺失和双缺失菌株在运动能力、致病因子的产生和生物膜形成能力的比较，表明Rhl-QS系统对菌株影响最为明显，Rhl-QS缺失以后，菌株的运动能力降低，不能产生鼠李糖酯和绿脓菌素等致病因子。利用静态和动态两种模型评价了群体感应对生物膜的影响，结果显示在静态条件下群体感应缺失有利于生物膜形成，但是在动态模型下群体感应缺失生物膜形成减少。测定了野生型和群体感应缺失菌株对氨基糖苷类抗生素阿米卡星的敏感性，结果表明，生物膜形成后菌株的抗生素耐药性比浮游状态提高了约黏附器官的变化，结果表明c-di-GMP增加后细胞表面的疏水性降低，多糖合成酶基因pelA和pelD的转录上调；原子力显微镜和投射电镜结果未观察到群体感应缺失和环二鸟苷酸改变对细菌表面运动器官的影响。
综上所述，在铜绿假单胞菌中环二鸟苷酸和群体感应两条信号通路并不是完全孤立的，环二鸟苷酸能调控Rhl-QS群体感应系统，但是其对生物膜的影响并不完全依赖于群体感应。
群体感应;环二鸟苷酸;铜绿假单胞菌;致病因子;调节作用;抗菌药物;细菌耐药
中国海洋大学
博士
药物化学
于文功
2009
中文
R914
98
2009-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）