噬菌体裂解酶——治疗耐药金黄色葡萄球菌胞内感染的新策略

【作者】 王兆飞； 孔里程； 单文雅； 严亚贤； 孙建和；

【机构】 上海交通大学农业与生物学院上海市兽医生物技术重点实验室；

【摘要】 皮肤和皮肤组织感染(Skin and Skin Structure Infections,SSSIs)是由多种化脓性致病菌侵犯皮肤而导致的炎症性疾病。金黄色葡萄球菌是引起SSSIs最常见的病原菌。角质细胞是皮肤表皮中最主要的细胞,积极参与和协调皮肤的先天免疫反应。前期的研究发现金黄色葡萄球菌能够入侵角质细胞并在其内持续存活,从而逃避上述一系列的免疫反应,导致皮肤的持续感染。然而,大多数抗菌药物对金黄色葡萄球菌引起的胞内感染束手无策。此外,近年来,由于耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus,MRSA)等耐药菌株的出现,对金黄色葡萄球菌引起的皮肤感染的治疗提出了更严峻的挑战。为了探索对抗MRSA胞内感染的新策略,本研究选用金黄色葡萄球菌噬菌体编码的裂解酶(lysin)进行胞内杀菌研究。噬菌体是一类能够感染并裂解细菌的病毒,噬菌体发挥裂菌功能依赖于其编码的裂解酶,裂解酶是噬菌体感染后期合成的一类细菌细胞壁水解酶,通常情况下,裂解酶比噬菌体具有更加高效和相对广谱的杀菌效果,为了探究裂解酶的胞内杀菌能力,利用大肠杆菌原核表达系统,构建了细胞穿膜肽(Cell-penetrating peptide,CPP)与葡萄球菌噬菌体裂解酶(JDlys)嵌合的重组蛋白(CPP-JDlys)。CPP通常是一组富含阳离子的短肽,可以成功运送功能蛋白进入真核细胞内部。研究发现,CPP-JDlys能够在体外高效裂解多种葡萄球菌。胞内杀菌实验和共聚焦显微镜结果显示,CPP-JDlys能够有效进入角质细胞,裂解细胞内的MRSA。CPP-JDlys的胞内杀菌能力显著强于溶葡萄球菌素和万古霉素。同时,CPP-JDlys处理后细胞乳酸脱氢酶表达水平、促炎性细胞因子转录水平以及细胞凋亡数量均显著下降。表明CPP-JDlys在有效杀死角质细胞内MRSA的同时,能有效缓解MRSA诱导的细胞损伤及炎性反应。此外,嵌合裂解酶CPP-JDlys能够有效缓解MRSA引起的小鼠皮肤损伤。研究发现,与未治疗的感染小鼠相比,CPP-JDlys治疗后小鼠脓肿组织内的细菌数下降超过104倍,脓肿面积明显减小,同时促炎性细胞因子的表达水平显著下降。以上研究有助于进一步扩展噬菌体裂解酶的应用范围,同时为MRSA胞内感染的治疗提供新思路。更多还原