和厚朴酚靶向线粒体呼吸链复合体Ⅰ核心亚基协助咪康唑拮抗白念珠菌持留菌的作用研究

The most of Candida albicans infections are closely related to biofilm formation in vivo. Biofilm persisters formation may play a crucial role in antifungal drugs tolerance and treatment failure of chronic infections. Thus, to explore an effective strategy to antagonize C. albicans persisters formation is increasingly urgent. Our previous work showed that honokiol can assist miconazole to antagonize C. albicans persisters formation. Moreover, it could significantly upregulate the expression of genes encoding respiratory chain complex I core subunits and cause the accumulation of superoxide anion. In this project, first, we will evaluate the effects on honokiol assisting miconazole to antagonize C. albicans persisters formation in vivo and in vitro. Furthermore, for the mechanism research, we will test the effects of honokiol on mitochondrial function, including oxygen consumption, ATP level, and mitochondrial membrane potential and so on; function of respiratory chain complex I, including enzyme activity and NADH/NAD+ ratio determination. Then we will construct complex I core subunits encoding genes deletion and complement strains, analyze virulence and persister levels. Whole-genome resequencing of honokiol-resistant strains were performed to find the possible drug binding sites. This study will provide an important reference value for the treatment of fungal persister infection and recurrence. Also, it will be helpful to reveal the mechanisms of C. albicans persisters formation.

绝大多数白念珠菌感染与其在宿主体内形成生物被膜密切相关，而被膜中的持留菌是引起药物耐受并导致慢性感染迁延不愈的主要原因，所以寻找有效拮抗真菌持留菌产生的策略日益迫切。前期工作发现和厚朴酚可协助咪康唑拮抗白念珠菌持留菌的产生，并发现其能显著上调表达呼吸链复合体Ⅰ核心亚基的编码基因及引起超氧阴离子累积。本项目首先通过体内外实验评价和厚朴酚协助咪康唑拮抗白念珠菌持留菌产生的作用。进而，针对机制的研究将考察和厚朴酚对线粒体功能的影响，包括耗氧量、ATP水平、线粒体膜电势等；对呼吸链复合体I的作用，包括酶活及比率NADH/NAD+测定等；随后将构建复合体Ⅰ核心编码基因缺失及回补菌株，测定菌株的毒力及持留菌水平。通过全基因组重测序技术对和厚朴酚耐药菌株进行分析，以期发现可能的结合位点。本研究将为应对因持留菌引起的真菌感染及相关疾病的复发提供重要参考价值，并将有助于揭示白色念珠菌持留菌的产生机制。

白念珠菌是最常见的机会条件致病真菌，近30年来，随着免疫抑制剂、广谱抗生素以及体内植入器械的广泛使用，临床上由白念珠菌造成的真菌感染出现愈演愈烈的趋势。白念珠菌感染经常难以治愈，特别是一些慢性感染，病程反复、迁延不愈，造成患者生活质量下降。然而从这种慢性感染患者体内，往往并不能检出耐药菌株，而是呈现出一种药物耐受的表现。绝大多数慢性白念珠菌感染与其在宿主体内形成的生物被膜密切相关，被膜中的持留菌是引起生物膜对抗真菌药物产生耐受，导致治疗失败或预后差的主要原因。本课题主要阐述了和厚朴酚协助咪康唑拮抗白念珠菌持留菌的产生的药效学作用及其机制。本项目首先通过体内外实验评价和厚朴酚协助咪康唑拮抗白念珠菌持留菌产生的作用。进而，针对机制的研究主要考察和厚朴酚对线粒体功能的影响，包括耗氧量、ATP水平、线粒体膜电势；对呼吸链复合体I的作用，包括酶活及比率NADH/NAD+测定等；随后采用复合体Ⅰ核心编码基因缺失及回补菌株，测定菌株的毒力及持留菌水平。通过全基因组测序技术对和厚朴酚耐药菌株进行分析，发现可能的结合位点，得出结论，和厚朴酚发挥协助咪康唑的抗白色念珠菌持留菌的作用，并非单一作用靶点，而是多靶点起作用。本研究为因持留菌引起的真菌感染及相关疾病的复发提供重要参考价值，并将有助于揭示白色念珠菌持留菌的产生机制。