Isoallolithocholic Acid 在耐甲氧西林金黄色葡萄球菌腹膜感染中的治疗潜力

背景介绍

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus, MRSA）自1961年被发现以来，已成为全球范围内最常见的抗生素耐药细菌之一。MRSA感染可导致致命的败血症、肺炎以及皮肤和软组织感染的高发率。由于其快速传播和广泛耐药性，许多抗生素对MRSA感染无效。世界卫生组织（WHO）已将MRSA列为高优先级的多重耐药病原体。因此，探索新的抗菌药物或替代策略以应对MRSA感染已成为当务之急。

胆汁酸（Bile Acids, BAs）是类固醇衍生的天然产物，在消化、免疫和脂质代谢中发挥重要作用。近年来，研究发现胆汁酸代谢物isoallolithocholic acid（isoallo-LCA）可能在百岁老人中降低感染风险，但其具体作用机制尚不明确。本研究旨在探讨isoallo-LCA在MRSA相关腹膜感染中的作用及其潜在治疗价值。

论文来源

本论文由Ying Lu、Jun Du、Shicheng Peng、Ying Wang和Yongtao Xiao共同撰写，作者来自上海交通大学医学院附属新华医院儿科胃肠病与营养科、上海市儿科胃肠病与营养重点实验室以及上海市儿科研究所。论文于2024年12月4日发表在《The Journal of Antibiotics》期刊上。

研究流程与结果

1. 胆汁酸对MRSA的抗菌活性评估

研究首先评估了多种胆汁酸（包括isoallo-LCA）对MRSA及其他病原菌（如金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、大肠杆菌、沙门氏菌和白色念珠菌）的抗菌活性。实验通过细菌生长抑制实验和最小抑菌浓度（MIC）测定进行。

• 实验方法：将不同浓度的胆汁酸（0-25 μM）与细菌悬液混合，通过测量光密度（OD600）和菌落形成单位（CFU）评估细菌生长情况。
• 结果：isoallo-LCA显著抑制了MRSA和金黄色葡萄球菌的生长，且其最小抑菌浓度（MIC90）为3.0 μM。相比之下，isoallo-LCA对其他病原菌（如铜绿假单胞菌、大肠杆菌、沙门氏菌和白色念珠菌）无明显抗菌活性。

2. Isoallo-LCA对MRSA生物膜的影响

MRSA常通过形成生物膜（biofilm）来增强其耐药性。研究进一步评估了isoallo-LCA对MRSA生物膜形成和清除的影响。

• 实验方法：使用结晶紫染色法（crystal violet staining）评估isoallo-LCA对MRSA生物膜的抑制和清除作用。
• 结果：isoallo-LCA（10 μM）显著减少了MRSA生物膜的形成，并能够清除约50%的成熟生物膜。

3. Isoallo-LCA的细胞膜通透性实验

为了探究isoallo-LCA的抗菌机制，研究通过Sytox Green染色法评估了其对MRSA细胞膜通透性的影响。

• 实验方法：将MRSA细胞与Sytox Green染料和不同浓度的isoallo-LCA（2-10 μM）共同孵育，通过荧光显微镜和荧光分光光度计观察细胞膜通透性变化。
• 结果：isoallo-LCA迅速增加了MRSA细胞膜的通透性，导致细胞膜完整性受损。

4. 电子显微镜观察

通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）进一步观察了isoallo-LCA对MRSA细胞结构的影响。

• 结果：SEM显示，isoallo-LCA处理后MRSA细胞表面无明显损伤，但TEM显示细胞膜结构发生显著变形和脱落，细胞质内出现明亮区域。

5. Isoallo-LCA的溶血活性和细胞毒性评估

研究还评估了isoallo-LCA对哺乳动物细胞的毒性。

• 实验方法：通过溶血实验和乳酸脱氢酶（LDH）细胞毒性实验评估isoallo-LCA对人红细胞和哺乳动物细胞（RAW264.7和HEK293T）的毒性。
• 结果：isoallo-LCA在高达100 μM浓度下对红细胞和哺乳动物细胞的毒性均较低（%）。

6. Isoallo-LCA在小鼠MRSA腹膜感染模型中的疗效

研究最后在小鼠MRSA腹膜感染模型中评估了isoallo-LCA的治疗效果。

• 实验方法：将小鼠分为四组（DMSO对照组、isoallo-LCA组、MRSA感染组和MRSA感染+isoallo-LCA组），通过腹腔注射MRSA（1.5 × 10^7 CFU）建立感染模型，并在感染后2小时注射isoallo-LCA（2 mg/kg）。
• 结果：isoallo-LCA显著降低了腹膜灌洗液、肝脏和脾脏中的MRSA载量，并减轻了MRSA感染引起的腹膜炎症和器官损伤。此外，isoallo-LCA还降低了腹膜灌洗液中的促炎细胞因子（如IL-6和IL-1β）水平，同时增加了抗炎细胞因子IL-10的表达。

研究结论与意义

本研究首次揭示了胆汁酸代谢物isoallo-LCA在MRSA感染中的潜在治疗价值。isoallo-LCA通过破坏MRSA细胞膜的完整性，显著抑制了MRSA的生长和生物膜形成。在小鼠模型中，isoallo-LCA有效减轻了MRSA感染引起的腹膜炎症和器官损伤。这些发现表明，isoallo-LCA可能成为一种新型的MRSA感染治疗药物。

研究亮点

1. 新颖的抗菌机制：isoallo-LCA通过破坏MRSA细胞膜的完整性发挥抗菌作用，这一机制为开发新型抗菌药物提供了新思路。
2. 显著的体内疗效：在小鼠模型中，isoallo-LCA显著降低了MRSA载量并减轻了炎症反应，展示了其在治疗MRSA感染中的潜在应用价值。
3. 低毒性：isoallo-LCA对哺乳动物细胞的毒性较低，表明其具有良好的安全性。

研究价值

本研究不仅为MRSA感染的治疗提供了新的候选药物，还为胆汁酸代谢物在抗菌领域的应用开辟了新的研究方向。未来，isoallo-LCA有望成为治疗多重耐药细菌感染的重要药物之一。