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浅谈细菌对阳离子抗菌肽的耐药性
作者:朱玮 郎蕾 张瑜  时间:2014/6/6 17:51:00  来源:论文天下论文网


  论文摘要:天然阳离子抗菌肽被认为是由致病菌引起动物、人类疾病的一种最有效的治疗药物。然而越来越多的关于细菌对阳离子抗菌肽耐药的报道出现。在本综述中描述了常见细菌对阳离子抗菌肽的耐药机制的发现,强调了耐药的选择性.对阳离子抗菌肽耐药机制的相关知识的描述对提高控制感染的策略提供了有效的信息。

  论文关键词:抗菌肽,细菌耐药性,细胞膜修饰

  1介绍

  致病菌的进化导致微生物对传统抗生素产生了耐药机制,这就需要寻找新的治疗方法。一些人类病原体已经对抗菌肽进化出固有或者诱导的耐药机制。因此,了解细菌对抗菌肽耐药的分子机制可能为抗生素的设计和治疗人类传染病提供新的目标。
  现在有许多结构和作用机制不同的抗菌肽,但是阳离子抗菌肽是其中最好的类型。普遍认为阳离子抗菌肽的一般作用机制是通过静电相互作用来破坏原生质体的膜。虽然细菌对阳离子抗菌肽的敏感性是不一样的,但是一些细菌已经进化出耐药机制,包括通过把细胞表面的阴离子替换成阳离子来破坏与阳离子抗菌肽的亲和力;细胞外壳成分的生物合成和交联;通过直接分泌蛋白质来绑定或中和阳离子抗菌肽的外部捕获机制,或者阳离子抗菌肽结合宿主细胞上的分子的释放;膜的外排泵和肽酶的产生等。然而,所有关于阳离子抗菌肽的耐药机制的描述都有局限性,并且没有细菌能成功的对大部分阳离子抗菌肽产生抵抗性。在本综述中,我们讨论了细菌对阳离子抗菌肽的耐药机制的发展水平。

  2一般性质

  抗生素在人类和动物的临床治疗中的过度和不恰当的使用使多药耐药的病原体增加了,主要的细菌和真菌对大部分抗生素产生耐药性。
  阳离子抗菌肽产生于各种生物的第一道防御体系(真核生物)或者是获得营养和空间的竞争策略(原核生物),因为阳离子抗菌肽来源于生命系统,它们表现出结构和作用机制的多样性。阳离子抗菌肽可以根据作用机制分成两类。第一类是由微生物合成的大分子酶复合物,它们通常结合不同的氨基酸并且通过糖基化、成环作用或者两者同时被修饰。这部分包括了许多传统的抗生素。第二类是线性肽,几乎全部由氨基酸残基组成,被归类到核糖体核糖核酸合成抗菌肽(RAMPsP)。 一些组织研究了细菌对阳离子抗菌肽的耐药机制。
  2.1通过表面修饰来对阳离子抗菌肽产生的耐药性
  阳离子抗菌肽的作用靶点是细菌细胞膜。为了到达靶点,阳离子抗菌肽必须穿过包裹的结构。革兰氏阳性细菌拥有一层厚的大量磷壁酸交联的细胞壁或者是脂磷壁酸和肽聚糖。革兰氏阴性细菌拥有一种多层表面结构,包括在外膜细胞周质间隙下一层肽聚糖基质。最外层的复杂的结构脂多糖(LPS)。另外,蛋白质锚定在细胞壁和细胞膜上增加了细菌表面的复杂性。在病原细菌对阳离子抗菌肽耐药机制最突出的是细胞壁和原生质膜上的部分,包括电荷和结构的改变。细胞膜的正电荷主要来自磷脂。致病菌的细胞膜由羟基化的磷脂组成,具有高的负电荷。这些细胞膜结构的不同是阳离子抗菌肽对细菌作用选择的关键。
  2.1.1通过修饰细胞表面电荷的对阳离子抗菌肽的耐药性
  通常人们认为细菌对阳离子抗菌肽不可能产生耐药性,因为它们与细菌作用的靶点不涉及蛋白结合位点。然而,革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性菌已经进化出对阳离子抗菌肽的躲避机制,主要的机制是细胞表面阴离子成分产生了正电荷,导致了与阳离子抗菌肽相排斥,从而阻止抗菌肽破坏细菌的完整性。在革兰氏阳性细菌中,第一个接触的位点是细胞壁,最普遍的特征是磷壁酸的D-alanylation机制,还有具有L-赖氨酸或L-丙氨酸磷脂机制或者是具有磷酸乙氨醇(pEtN)或4-氨基-4-?????脱氧-L树胶醛糖(L-Ara4N)的脂质A机制。
  2.1.2表面结构改变
  细菌对阳离子抗菌肽的其他的耐药机制可能是通过改变表面结构,包括脂质A的酰化,LPS和LOS的修饰,和细菌外膜的形成。通过脂质A的酰化的例如嗜血杆菌、肺炎链球菌、霍乱弧菌等一些人类病原菌,它们对抗菌肽的耐药机制是通过脂质A的酰化。流感嗜血杆菌对LL-37的耐药机制是则是通过在核心多糖上增加磷酰胆碱。
  2.2 阳离子抗菌肽的捕获和蛋白酶水解
  一些病原体通过胞外分子来结合或捕获阳离子抗菌肽以便阻止抗菌作用。这种机制可以通过细菌表面相连的或分泌的蛋白来直接完成,或者通过诱导释放结合阳离子抗菌肽的宿主细胞表面的分子间接完成。例如,来自金黄色葡萄球菌的葡萄球菌激酶,结合血纤维蛋白溶酶原可以促进金黄色葡萄球菌侵入组织,同时也可以与人类嗜中性粒细胞抗菌肽1和2形成复合物,导致了抗菌肽对金黄色葡萄球菌的80%的抗菌作用的减少。
  2.3阳离子抗菌肽的外排
  外排泵参与了膜转运蛋白相关功能,促进了有毒化合物包括抗生素的外排。外排泵有五个超家族,根据作用机制的不同可分为两类,第一类为依赖ATP水解的初级转运蛋白,第二类为依赖质子或钠离子的跨膜转运的跨膜电位的次级转运蛋白。淋球菌和奈瑟球菌通过细胞分裂类型外排泵MtrCDE将阳离子抗菌肽protegrin-1和LL-37转运到细胞间质和壁膜间隙外。

  3耐药生物及进化

  本综述中描述了一些革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌对有抗菌活性的阳离子抗菌肽的耐药机制。但是不同种类的阳离子抗菌肽和多种作用方式的大量存在,在作用位点上可能阻碍了细菌耐药机制的进化。然而也不能排除长期使用阳离子抗菌肽作为新的治疗药物发展的风险。一些证据表明,临床使用阳离子抗菌肽可以引起耐药型的进化。因此,我们必须从课程学习中利用对传统的抗生素耐药性的发展来研究新的阳离子抗菌肽。

  总结

  本文献中讨论了一些已经发现的细菌对阳离子抗菌肽的耐药机制。进一步研究对阳离子抗菌肽的耐药性是必要的。因为耐药性对阳离子抗菌肽的疗效是一个现实的危害,特别是在治疗慢性感染的时候。所以未来我们对宿主和微生物之间的作用机制的了解是有必要的,为新的抗微生物感染治疗的发展提供指导

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[本文关键字] 抗菌肽 细菌耐药性
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