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  慢性潰瘍感染的根除十分困難，與之相關(guān)的生物被膜導致對抗生素產(chǎn)生高度耐藥性。另外，慢性潰瘍感染中持續(xù)的炎癥反應(yīng)阻礙潰瘍的有效愈合。因此探索和發(fā)現(xiàn)兼具高效抗感染及免疫調(diào)節(jié)功能的抗菌藥物是相關(guān)研究的重大挑戰(zhàn)。

  近日，華東理工大學劉潤輝教授課題組在治療慢性潰瘍感染領(lǐng)域取得階段性成果, 通過模擬宿主防御肽發(fā)現(xiàn)了具有高效抗生物被膜及免疫調(diào)節(jié)功能的β-多肽聚合物，在動物體內(nèi)潰瘍感染模型中展示出有效的抗菌活性及良好的促潰瘍愈合功能。該成果以題為“Host Defense Peptide-Mimicking Amphiphilic β-peptide Polymer (Bu:DM) Exhibiting Anti-biofilm, Immunomodulatory and in vivo Anti-Infective Activity” 發(fā)表在J. Med. Chem. (DOI: 10.1021/acs.jmedchem.0c01321)。

  本研究基于前期發(fā)現(xiàn)的對多藥耐藥菌具有廣譜高活性和微生物難以產(chǎn)生耐藥性的抗菌多肽聚合物（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 6412-6419; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 7240-7244; ACS Infect. Dis. 2020, 6, 479-488; Biomater. Sci., 2019, 7, 2144-2151; Nat. Commun. 2018, 9, 5297.），針對臨床上難以治愈的具有生物被膜和持續(xù)炎癥挑戰(zhàn)的潰瘍等慢性感染，進一步展開抗菌多肽聚合物的抗生物被膜和免疫調(diào)節(jié)功能研究（圖1）。

圖1. 多肽聚合物20:80 Bu:DM抗感染及免疫調(diào)節(jié)功能研究示意圖

  多肽聚合物20:80 Bu:DM展現(xiàn)了對成熟生物被膜的活性（圖2a），在50 μg/mL的濃度下，對于耐藥金黃色葡萄球菌MRSA USA300和綠膿桿菌LESB58形成的成熟生物被膜均達到了接近80%的去除率；作為對照的臨床高效抗生素-萬古霉素（vancomycin）和多粘菌素E（colistin）均未能有效地去除成熟的金黃色葡萄球菌以及綠膿桿菌生物被膜。進一步免疫調(diào)節(jié)研究顯示，在綠膿桿菌的脂多糖（LPS）刺激下，多肽聚合物20:80 Bu:DM展現(xiàn)出隨濃度變化的選擇性免疫調(diào)節(jié)功能（圖2b）。在50 and 100 μg/mL^?1的多肽聚合物濃度，抗炎因子TNF-α和1L-1β分泌上調(diào)；但在12.5 和25 μg/mL^?1的多肽聚合物濃度， LPS誘導的TNF-α和1L-1β分泌得到了有效抑制。然而大部分宿主防御肽如LL-37和IDR多肽僅能夠抑制LPS誘導的炎癥因子如TNF-α的分泌，但并無濃度依賴性。

圖2. a) 多肽聚合物20:80 Bu:DM抗生物膜活性; b) 脂多糖LPS刺激下，多肽聚合物20:80 Bu:DM免疫調(diào)節(jié)功能

  最后使用小鼠潰瘍感染模型評價多肽聚合物應(yīng)對慢性感染的潛力（圖3），選擇無皮下毒性濃度5mg/kg進行局部給藥，發(fā)現(xiàn)與5%的葡萄糖對照組相比，多肽聚合物20:80 Bu:DM治療組在潰瘍處的菌密度顯著減少5倍，并且有效促進潰瘍的愈合，減小了大約40%的潰瘍面積。

圖3. a) 多肽聚合物20:80 Bu:DM抗小鼠潰瘍感染模型示意圖 （綠膿桿菌）; b) 皮下毒性試驗；c) 在潰瘍感染中的愈合功能；d) 在潰瘍感染中的抗菌活性

  該研究工作以華東理工大學劉潤輝教授課題組前期模擬宿主防御肽系列研究成果為基礎(chǔ)，與加拿大英屬哥倫比亞大學合作者共同完成。華東理工大學博士研究生錢宇芯，畢業(yè)碩士生張強、英屬哥倫比亞大學Hashem Etayash以及Daniel Pletzer博士作出了等同貢獻；華東理工大學劉潤輝教授和英屬哥倫比亞大學R.E.W. Hancock教授為共同通訊作者。該成果得到了國家自然科學基金委、科技部等基金的資助。

  論文鏈接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.0c01321?fig=tgr1&ref=pdf