吸烟诱导金黄色葡萄球菌生物膜形成机制及相关治疗的研究

There is a strong correlation between bacterial biofilm and chronic rhinosinusitis (CRS). The prevalence of Staphylococcus aureus (S.aureus) in pathogenic bacterial strain associated with CRS is very high, and because of its strong pathogenicity, S.aureus biofilm is contributing to the high CRS morbidity and recurrence after surgery for certain patients with CRS. On the other hand, the formation and virulence of biofilm can be changed by physical and chemical stimulus. In our previous work, we first observed the bacteria from smokers were easier to form biofilm than those bacteria from non-smokers, and in vitro tobacco smoke exposure promoted the S.aureus biofilm formation, but the mechanism are still heavily unknown. To make the study further, by utilizing promoters and inhibitors, gene engineering, Crystal violet staining, Live/Dead staining and real-time PCR, we will try to clarify the underlining molecular mechanism of increased S.aureus biofilm formation following tobacco smoke. Moreover, we will check if the candidate medicine can inhibit the tobacco smoke induced S.aureus biofilm formation and the possible therapeutic targets. The data generated by this study will provide experimental proof and theoretical support to clinical medication and the development of new therapeutic method to improve curative effect of CRS.

细菌生物膜与慢性鼻窦炎的病理生理机制密切相关。金黄色葡萄球菌（金葡菌）在慢性鼻窦炎相关致病菌株中占有比率高，由其形成的细菌生物膜致病性强，是导致慢性鼻窦炎发病率高和术后易复发的重要原因。另一方面，理化刺激能改变细菌生物膜的形成及其毒力因子的释放，本课题组前期工作于国际上首次发现，取材于吸烟组鼻腔的细菌较非吸烟组来源的细菌更易形成生物膜，且体外香烟烟雾暴露可增强金葡菌形成生物膜的能力，但其中机制尚未阐明。为继续深化研究吸烟对鼻黏膜细菌生物膜形成的影响，本课题拟通过试剂干预、基因工程、结晶紫染色法、Live/Dead染色法和qRT-PCR等技术，从分子水平阐明吸烟诱导金葡菌生物膜形成的信号调控机制，同时筛选相关抑制药物，探索其作用靶点，以期为临床选择治疗药物及开发新的治疗手段提供实验依据和理论支持，从而为提高慢性鼻窦炎治疗效果找到新的突破口。

细菌生物膜与慢性鼻窦炎的病理生理机制密切相关。金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌在慢性鼻窦炎相关致病菌株中占有比率高，由其形成的细菌生物膜致病性强，是导致慢性鼻窦炎发病率高、术后易复发的重要原因。本课题通过对以下三个方面的研究，加深了我们对葡萄球菌在慢性鼻窦炎发病及转归中的作用的认识。首先，我们研究了吸烟诱导葡萄球菌生物膜形成的机制。其次，我们检测了5-氨基酮戊酸介导的光敏疗法对葡萄球菌生物膜杀伤作用。最后我们对鼻内镜手术前、后慢性鼻窦炎患者鼻腔细菌谱的变化进行了检测。吸烟诱导葡萄球菌生物膜形成机制方面，我们证实了香烟烟雾中的主要有害成分尼古丁能够增强葡萄球菌生物膜的形成能力，且对这一现象的分子机制进行了初步探讨。光敏疗法方面，我们验证了5-氨基酮戊酸介导的光敏疗法对金葡菌生物膜可产生有效杀伤作用，且结果提示这一疗法与抗生素合用对部分患者来源的金葡菌生物膜具有联合杀伤作用，但临床应用此疗法时必须预先进行药敏试验。此外我们还观察到5-氨基酮戊酸介导的光敏疗法对金葡菌的杀伤作用具有菌株依赖性特征，利用构建突变株，我们对这一发现的分子机制进行了初步研究。最后我们利用16sRNA测序法对鼻内镜手术前、后慢性鼻窦炎患者鼻腔细菌谱变化进行了检测。通过本课题，我们对葡萄球菌生物膜在慢性鼻窦炎发病机制及转归中的作用有了进一步认识，并且为探索新的治疗葡萄球菌生物膜的有效手段奠定了基础。