Antibiotics | 海绵相关芽孢杆菌通过抑制群体感应抑制铜绿假单胞菌毒力

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该研究揭示了来自南非海海绵的芽孢杆菌属对铜绿假单胞菌毒力因子的群体感应抑制作用，表明其作为抗毒力治疗剂的潜力。研究系统评估了不同培养基对代谢物产生的影响，并确认无细胞毒性，为抗微生物策略提供了新的研究方向。

 

文献概述
本文《Quorum Sensing Inhibition by Sponge-Associated Bacillus Species: Suppressing Pseudomonas aeruginosa Virulence Factors》，发表于《Antibiotics》杂志，回顾并总结了芽孢杆菌对铜绿假单胞菌毒力因子的群体感应抑制作用。研究从南非海海绵中分离出芽孢杆菌，并评估其抑制铜绿假单胞菌毒力因子的能力，同时检测不同培养基对代谢物产生及QSI活性的影响。

背景知识
铜绿假单胞菌是一种多重耐药的革兰氏阴性病原体，其毒力调控依赖复杂的群体感应（QS）系统，包括Las、Rhl、PQS和IQS四个主要调控通路。QS系统调控毒力因子如绿脓素、嗜铁蛋白、弹性蛋白酶、蛋白酶、鼠李糖脂的产生，以及生物膜形成和运动性，使其成为抗毒力治疗的重要靶标。芽孢杆菌广泛存在于海洋环境，尤其是海海绵共生体系中，其基因组的5-15%用于次级代谢物的合成，具备干扰QS系统的潜力。然而，芽孢杆菌对铜绿假单胞菌QS的抑制研究仍较为有限，该研究填补了这一空白，系统评估了芽孢杆菌的QS抑制能力及其代谢物差异。研究结果强调了芽孢杆菌作为抗毒力治疗剂的前景，尤其是在多重耐药病原体的治疗中。

 

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研究方法与实验
从南非七个潮间带海海绵中分离出98株细菌，利用Chromobacterium violaceum生物传感器筛选QS抑制活性，最终筛选出15株具有QS抑制潜力的细菌，其中5株为芽孢杆菌。这些芽孢杆菌在Mannitol和5294培养基中培养，提取代谢物用于进一步筛选对铜绿假化菌毒力因子的抑制作用。采用FTIR和GC-MS分析代谢物谱，确认培养基对次级代谢物合成的影响。同时，分子分析检测到aiiA乳糖酶基因的存在，支持QS信号的降解机制。

关键结论与观点

• 在98株筛选的海绵相关细菌中，86株（88%）表现出对短链AHL的QS抑制活性，17株（17%）对长链AHL也有抑制作用。
• 五株芽孢杆菌，尤其是Bacillus mobilis SP2-AB7、Bacillus wiedmannii SP5-AB7和Bacillus cereus SP1-AB4，在不同培养基中均表现出对Las和Rhl调控的毒力因子的抑制，包括绿脓素、嗜铁蛋白、弹性蛋白酶、蛋白酶、鼠李糖脂、运动性和初始粘附的抑制，最高抑制率达93%。
• 分子分析确认aiiA基因在芽孢杆菌中的存在，支持QS信号的降解能力。FTIR和GC-MS分析显示不同培养基显著影响代谢物谱，其中5294培养基提取物表现出更高的QS抑制活性。
• 所有芽孢杆菌提取物均无直接抗菌活性，但显著抑制铜绿假单胞菌毒力因子，表明其通过非杀菌机制影响毒力表达。
• 尽管在生物膜形成方面抑制效果有限，部分芽孢杆菌提取物在初始粘附方面表现出显著抑制，提示其可能通过影响早期生物膜发育来间接抑制成熟生物膜形成。

研究意义与展望
该研究首次系统评估南非海海绵相关芽孢杆菌的QS抑制活性，强调其作为抗毒力治疗剂的潜力。结果表明，这些芽孢杆菌在不同培养条件下均能有效抑制铜绿假单胞菌的毒力因子，且无细胞毒性，为开发新型抗毒力药物提供了候选菌株。未来研究应进一步解析这些菌株的代谢产物及其在体内模型中的抗毒力效果，以评估其在抗耐药感染中的治疗潜力。

 

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结语
本研究系统评估了海绵相关芽孢杆菌对铜绿假单胞菌毒力因子的QS抑制作用，发现其中五株芽孢杆菌（B. thuringiensis SP-AB2、B. cereus SP1-AB4、B. mobilis SP2-AB7、B. pumilus SP2-W6、B. wiedmannii SP5-AB7）在不同培养基中均表现出显著的毒力抑制活性。这些菌株尤其在Las和Rhl系统调控的毒力因子（如绿脓素、嗜铁蛋白、弹性蛋白酶、蛋白酶、鼠李糖脂）方面表现出高达93%的抑制效果。研究同时确认了这些菌株携带aiiA基因，支持QS信号的降解机制。FTIR和GC-MS分析揭示了培养基对代谢物谱的显著影响，表明培养条件在抗毒力药物开发中的关键作用。未来研究应进一步解析这些芽孢杆菌的代谢物及其在动物模型中的抗毒力效果，以推动其作为抗耐药感染治疗剂的开发。

 

Carrie Shelouise Jacobs, Ryan Naicker, and Hafizah Yousuf Chenia. Quorum Sensing Inhibition by Sponge-Associated Bacillus Species: Suppressing Pseudomonas aeruginosa Virulence Factors. Antibiotics.