陳薇,曹陽

(天津醫(yī)科大學第二醫(yī)院，天津 300211)

細菌感染是世界范圍內(nèi)引起疾病和死亡的主要原因，近年由于抗生素的不合理使用導(dǎo)致細菌耐藥性不斷增加。因此，開發(fā)能夠?qū)垢鞣N細菌耐藥性機制的新型藥物變得越來越重要。其中針對細菌毒力因子(如黏附素、侵襲力、毒素)干預(yù)的研究被認為是抗生素治療的一種有價值的替代策略，其在對抗感染的過程中可減少組織損傷[1]。病原菌對宿主細胞或組織的黏附是細菌感染過程中的第一步，通過附著在宿主細胞上，其可以抵抗人體免疫機制的作用，從而使細菌達到可以開始感染的密度，進而才能夠在宿主細胞中定植和入侵[2]；抗黏附治療可以阻斷這種聯(lián)系，使病原體被宿主清除，是預(yù)防或治療細菌感染的一種重要方法。本研究對抗黏附劑在細菌感染治療中的應(yīng)用研究進展作以下綜述。

1 宿主受體和黏附素類似物

細菌與宿主的相互作用常常是由糖類介導(dǎo)的。細菌表面的糖類包括糖蛋白、莢膜和脂多糖，宿主表面的糖類包括糖蛋白和鞘糖脂。因此，糖苷類和糖苷類化合物可以作為抗黏附劑。環(huán)境中存在大量的宿主受體類似物，與宿主受體競爭性黏附細菌，從而導(dǎo)致細菌與宿主受體之間的黏附減少[3]。甘露糖是第一個被證明的腸桿菌受體，同樣，特殊的糖類也可以作為特殊細菌的受體，受體樣糖類的種類越豐富，受到黏附抑制的病原體就越多。研究表明，在體內(nèi)由于糖類類似物對靶細菌黏附的親和力較低，因此抑制黏附需要的濃度通常較高；但該問題已通過將糖類與疏水殘基結(jié)合得到了解決。通過將大量的糖類附著在合適的載體上，可以提高其親和力，例如，烷基取代甘露糖殘基對大腸桿菌FimH的親和力是甘露糖殘基的100倍[4]。將甲基K-甘露糖與表達甘露糖特異性Ⅰ型菌毛凝集素的大腸桿菌一起注入小鼠膀胱，可降低尿路致病性大腸桿菌的膀胱定植[2]。Sialyl-3P-乳糖[NeuAcK(2-3)GalL(1-4)Glc]是一種安全、具有選擇性的抗黏附劑，用于拮抗幽門螺桿菌與人體胃組織培養(yǎng)細胞之間的黏附[5]，然而，這種方法在臨床試驗中并不完全成功，其原因是病原體在感染過程中采用了多種黏附途徑，它們各自具有不同的特性，因此需要聯(lián)合使用多種抑制劑，多種糖類受體類似物的組合制劑有望成為未來解決此類問題的策略。黏附素類似物也能抑制黏附素對宿主細胞的黏附，但同時也增加對健康個體的毒性和免疫原性等不良作用。有研究[6]表明，一種針對變異鏈球菌表面蛋白產(chǎn)生的抗黏附肽用于人類志愿者的牙齒時，可以阻止變異鏈球菌的定植，該方法也可廣泛應(yīng)用于特殊病原體的抗黏附治療。

2 抗黏附抗體與疫苗

許多研究表明，抗細菌黏附抗體的使用是一種常用的抗黏附策略。宿主可通過細菌黏附直接或被動產(chǎn)生免疫，而免疫反應(yīng)則通過一個能表達黏附因子的疫苗就能實現(xiàn)[2]。疫苗可誘導(dǎo)宿主對病原體的體液和細胞免疫，抗黏附疫苗對于細菌感染的預(yù)防可以通過多種機制實現(xiàn)。許多細菌表達表面蛋白、菌毛等黏附因子，因此，可以通過誘導(dǎo)黏附因子的抗體反應(yīng)來破壞細菌的黏附。在一項研究[7]中，使用針對尿路致病性大腸桿菌(UPEC)菌毛FimH的疫苗免疫接種小鼠，可以在小鼠膀胱炎模型中預(yù)防99%的感染。傷寒桿菌的黏附因子T2544是細菌與宿主相互作用的重要因素，T2544具有高度的免疫原性，能顯著提高免疫小鼠體內(nèi)IgG和分泌性IgA的水平，因此它可能是未來疫苗開發(fā)的一個很好選擇[8]。然而除了T2544因子外，細菌還存在包括IV型菌毛在內(nèi)的其他黏附因子，因此該治療方案仍待完善[9]。此外，一些細菌為了嵌入宿主細胞膜，將自己的受體分泌到宿主細胞中，比如腸出血大腸桿菌緊密黏附素受體的易位，可以幫助其附著在上皮細胞上，這一過程可以用接種疫苗產(chǎn)生的抗體來阻斷[10]。銅綠假單胞菌是一種機會致病菌，對傳統(tǒng)抗生素的耐藥性日益增強。Cachia和Hodges研制了一種合成肽抗黏附疫苗，主要針對銅綠假單胞菌中與宿主上皮細胞結(jié)合的小肽結(jié)構(gòu)組分，接種疫苗后可引起抗黏附抗體的升高[11]。優(yōu)質(zhì)的疫苗應(yīng)該能夠同時刺激細胞和體液免疫反應(yīng)，這一目標可以通過黏附抗原與外膜囊泡的相互作用來實現(xiàn)，這一策略已被用于制備腦膜炎奈瑟菌疫苗。近年，一種針對金黃色葡萄球菌的多蛋白DNA疫苗也已經(jīng)研制出來，它是由表達分選酶 (Srt)、纖連蛋白結(jié)合蛋白A和凝集因子A等一系列質(zhì)粒組成，接種后可以刺激小鼠產(chǎn)生針對金黃色葡萄球菌的抗體及T細胞免疫反應(yīng)[12]。目前抗黏附抗體與疫苗最主要的缺陷是細菌中存在多種黏附因子，無法完全覆蓋，且細菌黏附因子的抗原變異可能會影響抗黏附抗體的效果；但使用抗黏附抗體或疫苗可能仍然有效，因為抗體可參與調(diào)理作用，在激活補體介導(dǎo)的溶菌作用中發(fā)揮了重要作用。

3 黏附和宿主受體抑制劑

Pilicides是抑制革蘭陰性菌中伴侶通路的化合物，該抑制劑靶向菌毛伴侶蛋白PapD，從而將細菌對細胞株的黏附率降低90%[13]。這些Pilicides通過阻止蛋白CsgA和I型菌毛伴侶蛋白FimC的聚合來抑制UPEC中curli菌毛的形成[14]。在多種抑制劑中，肽類抑制劑的研究最有發(fā)展前景。變異鏈球菌表達一種表面蛋白鏈球菌抗原(SA) Ⅰ/Ⅱ，它是變異鏈球菌關(guān)鍵的附著因子，與吸附在牙齒表面羥基磷灰石基質(zhì)上的唾液受體結(jié)合，針對SA Ⅰ//Ⅱ這一區(qū)域，研究者設(shè)計了一種肽類，其對連接有明顯的抑制作用，使用含該種肽的牙膏1個月后牙菌斑中變異鏈球菌值較基線顯著降低，而對照組無明顯變化，這種方法在預(yù)防齲齒和其他鏈球菌感染方面很有前景[15]。MAM7是肽類的另一個有前途的抗黏附劑，偶聯(lián)聚合物微球的MAM7已用于減少假結(jié)核耶爾森菌、腸致病性大腸桿菌(EPEC)、霍亂弧菌和副溶血性弧菌等病原體的表面黏附和感染[16]。MT-SC22EK是一種肽類的HIV融合抑制劑，它可以阻斷病毒顆粒與宿主細胞的結(jié)合及融合[17]。在設(shè)計肽類抗黏附劑時需要考慮的因素包括宿主環(huán)境的穩(wěn)定性和結(jié)合活性。重要的是，一些肽類可能通過與宿主受體結(jié)合而觸發(fā)信號通路，這可能會導(dǎo)致不必要的不良作用。

4 亞致死濃度(sub-MIC)的抗生素

研究[18]表明，低于致死量的抗生素會影響細菌黏附的生化過程和細菌表面的性質(zhì)，而sub-MIC的抗生素可以減少多種細菌的表面黏附。sub-MIC的環(huán)丙沙星可導(dǎo)致UPEC菌株表面疏水性降低[19]，哌拉西林和亞胺培南也有抑制銅綠假單胞菌黏附的效果[20]，但sub-MIC的抗生素實際上也可能會增加某些細菌的黏附水平，例如UPEC對導(dǎo)管的黏附[21]。用sub-MIC的苯唑西林治療金黃色葡萄球菌會明顯增加細菌的黏附[22]。使用sub-MIC抗生素進行治療的另一個問題是細菌耐藥性，在sub-MIC條件下，細菌更容易發(fā)生耐藥。

5 飲食中抗黏附作用的成分

在天然食品中可以找到一些抑制細菌黏附的食物成分，部分已被分離出來，并證明在體外可以幫助人體對抗細菌感染[2]，例如，蔓越莓汁可以防止細菌感染、尤其是尿路感染。原花青素和多酚已被證明是蔓越莓中所含的生物活性化合物。原花青素抑制牙齦卟啉單胞菌、幽門螺桿菌和尿路致病性大腸桿菌的黏附和共聚集。多酚類和原花青素可與鞭毛和菌毛結(jié)合，從而抑制細菌的表面附著、聚集成生物被膜和群集運動。Kontiokari等[23]研究發(fā)現(xiàn)，長期飲用蔓越莓汁的女性，細菌尿的發(fā)生率明顯降低。國內(nèi)的一項研究[24]中，研究者通過體外模型發(fā)現(xiàn)蔓越莓具有不同程度的抑制P菌毛陽性大腸桿菌對細胞的黏附及致病作用。含有多種抑制劑混合物或含有廣譜活性抑制劑的食物是抗黏附研究的良好選擇，如牛奶中含有的低聚糖、抗體和糖蛋白，可以降低細菌的黏附性。母乳喂養(yǎng)的人類嬰兒通過抑制嬰兒的細菌黏附降低了腹瀉率。人乳中含有豐富的低聚糖及相關(guān)化合物，可抑制常見腸道致病菌大腸桿菌、霍亂弧菌和沙門氏菌等與上皮細胞的結(jié)合[25]。然而，在對這些食物進行研究時應(yīng)注意，這些化合物可能具有殺菌或抑菌作用，它們對細菌的選擇性壓力應(yīng)盡量避免。

6 益生菌

益生菌可以防止病原體達到致病所需的臨界密度，它們能減少病原菌與宿主細胞的結(jié)合。益生菌菌株可以取代病原菌，與病原菌競爭生長所需的重要營養(yǎng)物質(zhì)。益生菌被特別設(shè)計模擬宿主細胞受體上糖類，從而阻斷宿主細胞與霍亂弧菌、產(chǎn)腸毒素大腸桿菌和產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌等致病菌釋放的毒素的結(jié)合[26]。使用某些雙歧桿菌可以防止鼠傷寒沙門氏菌感染[27]。然而，對于益生菌的具體作用機理的認識目前還不是非常清楚。益生菌也可能通過其他方式，如乳酸、細菌素等抗菌物質(zhì)的產(chǎn)生或激活宿主自身免疫系統(tǒng)來抑制病原菌的黏附[28]。

7 其他

2017年，在希臘進行了一項研究[29]，在經(jīng)納米涂層處理的不銹鋼和玻璃表面，對金黃色葡萄球菌、鼠傷寒沙門氏菌、大腸桿菌O157、單核細胞增生李斯特菌和小腸結(jié)腸炎耶爾森菌等多種病原體的生物被膜生物特性進行了監(jiān)測，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比陰性對照，有機硅烷納米顆粒影響細菌的黏附及生物被膜的形成。

2016年，Orooji等[30]對含有介孔納米炭顆粒的新型聚醚砜超濾膜進行了研究，該膜具有強大的蛋白質(zhì)吸附抗性和抑制細菌附著特點，在該聚合物膜的基質(zhì)中加入抗菌劑進行表面修飾是抑制微生物生長的有效途徑。

綜上所述，目前常見的抗黏附劑主要有宿主受體和黏附素類似物、抗黏附抗體與疫苗、黏附和宿主受體抑制劑、sub-MIC的抗生素、飲食中抗黏附作用的成分、益生菌等，其均通過抑制或阻斷微生物與宿主的黏附而起治療作用?？桂じ街委煵粫黾涌股氐哪退幮裕荒軞⑺廊肭值牟≡w，可以防止定植和生物被膜的形成，因此不會產(chǎn)生選擇性壓力及抗黏附素耐受性;但另一方面，多種細菌黏附因子的存在以及缺乏合適的方法將抑制劑傳遞并作用于黏附因子是目前抗黏附治療的主要制約。