细胞色素P4501A1(CYP1A1)抑制剂佛手柑素增强宿主对多重耐药创伤弧菌感染的耐受性

The cytochrome P4501A1 (CYP1A1) inhibitor bergamottin enhances host tolerance to multidrug-resistant Vibrio vulnificus infection.

作者信息Ruo-Bai Qiao, Wei-Hong Dai, Wei Li, Xue Yang, Dong-Mei He, Rui Gao, Yin-Qin Cui, Ri-Xing Wang, Xiao-Yuan Ma, Fang-Jie Wang, Hua-Ping Liang
PMID38981821
发布时间2024-09
DOI10.1016/j.cjtee.2024.07.003

实验完整度

包含体外细胞实验、体内小鼠模型和多项机制验证,涉及存活率、组织病理、炎症因子及NF-κB通路检测。

主要模型

C57BL/6雄性小鼠致死性感染模型 C57BL/6雄性小鼠轻度感染模型 HepG2细胞系 HK2细胞系

重点核对

感染剂量:1×10^8 CFU/只(致死模型)和1×10^7 CFU/只(轻度模型) 佛手柑素剂量:25 mg/kg腹腔注射,溶剂为10% DMSO 抗生素剂量:庆大霉素16 mg/kg、头孢噻肟钠10 mg/kg、左氧氟沙星8 mg/kg 观察时间:生存实验观察48小时 细胞实验:HepG2和HK2细胞用20 μM佛手柑素预处理,分别用100 μM和50 μM LPS刺激12小时

摘要

目的:创伤弧菌(V. vulnificus)感染具有起病急、进展快、治疗困难等特点。细菌耐药性对临床抗感染治疗构成重大挑战,也因此成为研究课题。增强宿主感染耐受性是一种新的感染预防策略,可提高患者生存率。我们的团队初步确定细胞色素P4501A1(CYP1A1)是一个重要靶点,因为它负向调节机体的感染耐受性。本研究探讨了CYP1A1抑制剂佛手柑素相比抗生素联合治疗,在感染多重耐药创伤弧菌的小鼠存活及重要器官保护方面的优越效果。方法:采用浓度递增法诱导多重耐药创伤弧菌的产生。我们建立了C57BL/6J雄性小鼠的致死性感染模型,并评估佛手柑素对小鼠存活的影响。在C57BL/6J雄性小鼠中建立轻度感染模型,采用酶联免疫吸附法测定血清肌酐、尿素氮、天冬氨酸氨基转移酶和丙氨酸氨基转移酶水平,评估佛手柑素对肝肾功能的影响。通过肝和肾组织的苏木精-伊红染色评估佛手柑素存在下小鼠器官的形态学变化。采用细菌生长曲线和器官载菌量测定评估佛手柑素是否对多重耐药创伤弧菌有直接抗菌作用。通过酶联免疫吸附法定量血清中的炎症因子,通过实时定量聚合酶链反应检测肝和肾组织中炎症因子的表达水平,评估佛手柑素对炎症因子水平的影响。通过Western blot分析肝、肾组织及人肝癌细胞-2和人肾细胞-2细胞系中IκBα、磷酸化IκBα、p65和磷酸化p65蛋白表达,评估佛手柑素对核因子κB信号通路的影响。采用单因素方差分析和Kaplan-Meier分析进行统计分析。结果:在感染多重耐药创伤弧菌的小鼠中,佛手柑素延长了存活时间(p = 0.014),降低了血清肌酐(p = 0.002)、尿素氮(p = 0.030)、天冬氨酸氨基转移酶(p = 0.029)和丙氨酸氨基转移酶(p = 0.003)水平,并保护了肝和肾组织的细胞形态。佛手柑素抑制了血清中白细胞介素(IL)-1β、IL-6和肿瘤坏死因子(TNF)-α的表达(IL-1β: p = 0.010,IL-6: p = 0.029,TNF-α: p = 0.025),并抑制了肝(IL-1β: p = 0.010,IL-6: p = 0.011,TNF-α: p = 0.037)和肾(IL-1β: p = 0.016,IL-6: p = 0.011,TNF-α: p = 0.008)组织中炎症因子IL-1β、IL-6、TNF-α的蛋白表达。佛手柑素不影响多重耐药创伤弧菌的增殖或小鼠腹膜灌洗液(p = 0.225)、肝(p = 0.186)或肾(p = 0.637)中的细菌载量。结论:佛手柑素增强小鼠对多重耐药创伤弧菌感染的耐受性。本研究可为创伤弧菌的新型临床治疗策略的开发提供参考和指导。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
CYP1A1抑制剂佛手柑素是否能增强宿主对多重耐药创伤弧菌感染的耐受性,并保护重要器官功能。
核心机制
佛手柑素通过抑制NF-κB信号通路的激活(降低p-IκBα和p-p65表达),减轻过度炎症反应,从而减少肝和肾组织损伤,延长小鼠生存。
主要证据
在小鼠致死和轻度感染模型中,佛手柑素延长存活、降低血清肝肾功能指标、改善组织病理、减少炎症因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)表达,并在HepG2和HK2细胞中抑制NF-κB通路,且不直接影响细菌载量。
研究意义
本研究为开发创伤弧菌感染的新型临床治疗策略提供参考,并支持宿主导向治疗的抗感染策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

多重耐药创伤弧菌的诱导与鉴定

获得对庆大霉素、头孢噻肟钠和左氧氟沙星耐药的多重耐药菌株,并验证其耐药性。

通过浓度梯度压力诱导筛选多重耐药菌株,并在含抗生素的LB平板上验证耐药性。

2

小鼠感染模型建立与生存评估

评估佛手柑素对多重耐药创伤弧菌感染小鼠生存的影响,并与抗生素联合治疗比较。

通过腹腔注射敏感或耐药菌株建立致死性感染模型,给予佛手柑素或抗生素或溶剂对照,观察48小时存活率。

3

肝肾功能和组织病理评估

评估佛手柑素对感染小鼠肝和肾损伤的保护作用。

收集血清检测肌酐、尿素氮、天冬氨酸氨基转移酶和丙氨酸氨基转移酶水平,并通过HE染色观察肝和肾组织形态。

4

直接抗菌作用检测

验证佛手柑素是否通过直接杀菌作用保护宿主。

体外生长曲线测定不同浓度佛手柑素对细菌增殖的影响,并检测感染小鼠体内细菌载量。

5

炎症因子表达检测

评估佛手柑素对感染小鼠全身和局部炎症反应的影响。

ELISA检测血清中IL-1β、IL-6和TNF-α水平,RT-qPCR检测肝和肾组织中炎症因子mRNA表达。

6

NF-κB信号通路检测

探究佛手柑素抑制炎症反应的潜在机制。

通过Western blot检测肝、肾组织和HepG2、HK2细胞中IκBα、p-IκBα、p65和p-p65的表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
佛手柑素MCEHY-N2194
庆大霉素MCEHY-A0276A
头孢噻肟钠MCEHY-A0088
左氧氟沙星MCEHY-B0330
SYBR Prime Ex Taq II检测试剂盒TAKARA文中未明确说明
IκBα抗体CST4812
磷酸化IκBα抗体CST2859
p65抗体CST8242
磷酸化p65抗体CST3033
β-actin抗体CST8457
小鼠IL-1β ELISA试剂盒BOSTER文中未明确说明
小鼠IL-6 ELISA试剂盒BOSTER文中未明确说明
小鼠TNF-α ELISA试剂盒BOSTER文中未明确说明
改良Eagle培养基PricellaPM150478
RIPA细胞裂解液BeyotimeP0013B
磷酸盐缓冲液BeyotimeC0221B
BCA蛋白检测试剂盒BeyotimeST2222
胰蛋白酶-EDTA溶液(0.25%)Sigma-AldrichT4049
胎牛血清Sigma-Aldrich12103C
DMEM/F-12培养基Sigma-AldrichDF-041
总RNA提取试剂裂解液Sigma-AldrichT9424
二甲基亚砜Sigma-Aldrich67-68-5

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细菌耐药性诱导与鉴定
诱导起始菌量、庆大霉素浓度梯度范围、培养时间;耐药性验证所用抗生素浓度及平板培养条件
阅读提示:Methods 2.3和2.4
小鼠感染模型与生存评估
小鼠品系、性别、周龄、体重;感染菌株类型及剂量;佛手柑素剂量、给药途径、时间;抗生素剂量、给药途径及时间;观察时间
阅读提示:Methods 2.2和2.5
肝肾功能与组织病理
感染剂量、采血时间、检测指标及方法;组织固定和染色条件
阅读提示:Methods 2.7和2.13
直接抗菌作用检测
佛手柑素浓度梯度、培养时间点;细菌载量测定方法、组织处理及稀释倍数
阅读提示:Methods 2.6和2.9
炎症因子检测
血清及组织样品收集时间;ELISA和RT-qPCR的靶基因及引物序列
阅读提示:Methods 2.8和2.10
NF-κB信号通路检测
细胞系、LPS浓度、佛手柑素浓度及刺激时间;Western blot抗体信息及检测条件
阅读提示:Methods 2.11和2.12