碘化钠提高亚甲基蓝介导的光动力学抗耐药革兰氏阳性和阴性菌作用及机理研究

The whole world wide rise in antibiotic resistance demands the development of novel antimicrobial strategies. Photodynamic therapy (PDT) is a novel, non-toxic side effects and not drug-resistant treatment. Our previous study shows that PDT has a great antibacterial effect on some drug-resistant Gram-positive bacteria such as Methicillin-resistant Staphylococcus aureus（MRSA）. To date, the mechanisms of photodynamic therapy are unclear. We have discovered a novel potentiation mechanism for PDT involving addition of sodium iodide to the methylene blue (MB) that increases killing of microorganisms by several logs. We hypothesize that it involves production of iodide radicals (I ), which can dramatically increase bacteria killing. We will test the hypothesis that type 1 photochemical mechanisms(hydroxyl radical, oOH) is able to be potentiated by iodide since iodide anion（I-）can react with oOH and produce I . We will compare the antimicrobial effect of MB-PDT or Fenton reagent (Fe2+ and H2O2) with and without addition of sodium iodide on drug-resistant Gram-positive or Gram-negative bacteria. If iodide could potentiate these tested bacterial killing by MB-PDT or Fenton reagent suggesting I were involved.This indicates that OH could react with I- and produce I ( OH + I- → OH- + I ). This could be confirmed by iodination of albumin by radiolabeled 125-I in presence of MB and light. This antimicrobial strategy (sodium iodide potentiate MB-mediated PDT on drug-resistant Gram-positive and Gram-negative bacteria) will be applied to localized infections in three degree burns mouse model.

全球范围内抗生素耐药性越来越烈,新的抗感染策略的研究迫在眉睫。光动力学属于一种新兴、无毒副作用、无耐药性的治疗方法，我们的前期针对某些耐药革兰氏阳性菌如金葡菌等的研究表明，光动力疗法（PDT）具有明显的杀灭作用，发现加入碘化钠（NaI)可提高几个对数级的亚甲基蓝（MB）-PDT杀菌能力，PDT抗菌机理复杂，迄今尚未明了。据此提出一个新的PDT作用机制：碘阴离子（I-）与PDT 的羟自由基( OH)作用产生碘自由基(I )，而I 较 OH具有更强的杀菌能力。鉴此，我们以MB为研究对象，比较加入NaI和未加入NaI的PDT杀耐药革兰氏阳性或阴性菌效果；应用Fenton反应产生的 OH与I-作用产生I 原理,比较加入NaI与未加入NaI的Fenton试剂杀菌作用验证I 产生；采用放射性125-I证实I 的存在，探明一个全新的PDT抗菌机制，并通过局部感染动物模型验证NaI提高MB-PDT杀菌作用

众所周知，抗生素对细菌、真菌等病原体耐药性的增长已势不可挡，这些现象迫切促使全球医学科学家们必须寻找新的针对耐药微生物的治疗方法，并且该方法不会引起抗生素耐药状态发生，也不会导致其本身产生耐药性。寻找安全、抗耐药、疗效好的新型抗菌药物或新的治疗途径已成为国内外研究的热点。因此，显而易见抗微生物光动力学疗法（APDT）是一个很好的新抗微生物方法。光动力学疗法属于一种新兴、无毒副作用、无耐药性的治疗方法，我们的前期针对某些耐药革兰氏阳性菌如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（Methicillin-resistant Staphylococcus aureus，MRSA)等的研究表明，光动力疗法（PDT）具有明显的杀灭细菌作用，发现加入碘化钠（NaI)可提高几个对数级的亚甲基蓝（MB）介导的PDT杀菌能力，PDT抗菌机理复杂，迄今尚未明了。鉴此，我们以美国FDA已经批准可以局部或全身应用于临床的光敏剂MB为研究对象，比较加入NaI和未加入NaI的MB介导的PDT杀耐药革兰氏阳性（MRSA）或阴性（E.coli）菌效果；研究结果发现NaI能够明显提高MB介导的APDT杀灭耐药革兰氏阳性菌（MRSA）和耐药革兰氏阴性（E.coli）作用。同时应用不同的荧光分子探针，检测MB的光物理和光化学特性，应用Fenton反应产生的 OH与I-作用产生I 原理（OH + I- → OH- + I）,比较加入NaI与未加入NaI的Fenton试剂杀菌作用验证I 产生；并采用放射性125-I证实I 的存在，探明一个全新的PDT抗菌机制，并通过局部感染动物模型验证NaI提高MB-PDT杀菌作用，为今后临床推广应用提供可靠的科学依据。