基于SIRT1/noxs信号通路的白藜芦醇抗金黄色葡萄球菌作用机制研究

The biofilm formation is an important cause of S. aureus developed resistance and evaded the immune system. Reactive oxygen species (ROS) involved in bacterial biofilm formation through the regulation of related gene expression. ROS are produced mainly from the catalysis of the substrate and NADPH oxidase encoded by noxs gene family that could be activated by silent information regulation protein 1 (SIRT1). Resveratrol showed good antibacterial and reverse resistant effect for staphylococcus aureus, can inhibit the biofilm formation of vibrio cholerae, and play a powerful antioxidant effect to activate SIRT1 directly with allosteric mechanisms. This project will elucidate the efficacy of resveratrol against staphylococcus aureus by evaluating the bacterial viability, biofilm formation, ROS content, NADPH oxidase expression and activities, noxs mRNA level and SIRT1 expression and activities, which will clarify the effect of resveratrol agaist staphylococcus aureus biofilm formation in SIRT1/noxs signaling pathways, reveal the mechanism of resveratrol resisting and reversing drug resistance to staphylococcus aureus. This will provide a scientific basis for the development and application of antimicrobial agents.

金黄色葡萄球菌菌膜的形成是其对抗生素耐药和逃避机体免疫系统攻击的一个重要原因，活性氧（ROS）通过调控相关基因表达参与细菌菌膜的形成。ROS的产生主要依赖于菌体内NADPH氧化酶对底物的催化，该酶的关键亚基由noxs基因家族编码，而noxs基因则可以被沉默信息调控蛋白1（SIRT1）激活。白藜芦醇对金黄色葡萄球菌显示出良好的抗菌和逆转耐药作用，可以抑制霍乱弧菌菌膜的形成，并通过变构机制直接激活SIRT1而发挥强大的抗氧化作用。本项目通过研究白藜芦醇对金黄色葡萄球菌的活力、菌膜形成、ROS含量、NADPH氧化酶的表达和活性、noxs mRNA水平以及SIRT1的表达和活性等的影响，阐明在SIRT1/noxs信号通路下，白藜芦醇对金黄色葡萄球菌菌膜形成的影响，揭示白藜芦醇对金黄色葡萄球菌的抗菌和逆转耐药作用机理，为耐药细菌抗菌药物的开发与应用提供科学依据。

金黄色葡萄球菌菌膜的形成是其产生抗生素耐药和逃避机体免疫系统攻击的一个重要原因，增强其对抗生素的敏感性是科研工作者迫在眉睫的任务。本项目前期发现白藜芦醇对金黄色葡萄球菌有显著抑制和增敏作用，为了阐明其作用机制，本项目根据推测研究了白藜芦醇对金黄色葡萄球菌的抗菌活性，分析了白藜芦醇对菌膜形成能力和菌体内ROS含量的影响，并进一步检测了与ROS产生相关的基因表达，测定了菌膜形成相关因子的表达和含量变化。结果表明，白藜芦醇对金黄色葡萄球菌的MIC为128μg/ml，与抗菌药物可产生协同作用；可以减弱金黄色葡萄球菌的菌膜形成能力，引起菌膜受损；也可以降低金黄色葡萄球菌ROS的产生和NADPH氧化酶的表达。这些结果证实了立项时的猜想，即白藜芦醇通过影响金黄色葡萄球菌NADPH1的表达，抑制菌体内ROS生成，从而对菌膜形成产生影响，最终表现出抗菌与增敏作用。研究结果中还发现，白藜芦醇可使金黄色葡萄球菌菌膜形成相关因子PIA的合成和eDNA的释放减少，高剂量白藜芦醇对RAW264.7细胞存在毒性，提示其大量摄入可能会影响机体免疫功能。本项目研究揭示了白藜芦醇抗金黄色葡萄球菌菌膜形成的机制可依赖于NADPH/ROS信号通路，同时也可能存在其他路径，这对金黄色葡萄球菌的抗菌和逆转耐药作用机理研究提供了理论依据，也将为指导临床用药提供参考依据。.