β-内酰胺类抗生素协同多肽Cbf-K16对MRSA的体外抗菌活性和机理研究文献综述

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

1. 研究背景

1.1 MRSA对传统抗生素的耐药现象

目前，金黄色葡萄球菌是导致心内膜炎感染的主要病原体之一。每年由金黄色葡萄球菌引起的菌血症发生率从每100 000人3.6到6.0不等^[1]。由金黄色葡萄球菌感染引起的心内膜炎常伴随着一些临床表现和并发症，例如：发热，心力衰竭和中枢神经系统混乱等^[2,3]。在引起心内膜炎的金黄色葡萄球菌中，甲氧西林耐药的金黄色葡萄球菌（MRSA）所占的比例逐年增加。对于使用静脉给药的患者来说，MRSA感染会产生耐药现象，导致频繁复发，同时还伴随着一些严重威胁生命的并发症^[4]。调查表明，在美国每年有接近十万人感染MRSA，其中造成死亡的有18000人之多^[5]。更值得关注的是，MRSA具有多重耐药性，对包括beta; -内酰胺类、氨基糖苷类、氟喹诺酮类、四环素类、大环内酯类等多种抗菌药物耐药^[6]。万古霉素有较强的抗MRSA活性，作为治疗MRSA感染的首选药物。但是，近年来出现了对万古霉素耐药的金黄色葡萄球菌（VRSA），给万古霉素对MRSA的治疗提出了挑战。因此，单一抗生素对MRSA感染的治疗已经无法满足临床的需要。

1.2 beta; -内酰胺类抗生素和抗菌肽的简介

beta; -内酰胺类抗生素（beta; - lactam antibiotic）是种类很广的抗生素，其化学结构中具有beta; -内酰胺环。beta; -内酰胺类抗生素包括青霉素及其衍生物、头孢菌素、单酰胺环类、碳青霉烯类和青霉烯类酶抑制剂等。此类抗生素主要作用于青霉素结合蛋白（PBPs）。PBPs是细菌细胞壁肽聚糖生物合成的重要酶，具有催化肽聚糖聚合和交联的作用，在细菌细胞壁的生物合成、细胞分裂和形态维持中发挥重要作用。此类抗生素通过抑制PBPs在细菌细胞壁肽聚糖的合成、细胞生长以及维持细胞形态过程中的作用，导致细菌细胞壁的完整性缺失，原生质流失，从而达到杀菌的目的。

抗菌肽（antibacterial peptides）是一种生物体产生的具有抗菌活性的小分子多肽的总称，具有正电荷和两亲性，在机体发生特异性免疫应答之前发挥抗感染作用。AMPs具有广谱抗菌活性，对革兰阳性菌、革兰阴性菌、真菌等均有抑杀效果。同时，AMPs还可以抗原虫、抗病毒以及杀伤动物体内肿瘤细胞的同时不破坏动物体内的正常细胞^[7,8]。与传统抗生素相比AMPs具有抗菌谱广、毒性小、分子量小、热稳定性好、抗菌机理独特等优点，是一类极具潜力的肽类抗生素^[9,10]。AMPs主要的杀菌机理是破坏细菌的细胞膜，打破细菌本身的渗透压平衡，进一步与细菌核酸相互作用，从而影响细菌的蛋白质合成，最后导致细菌的死亡。

1.3 联合用药的理论依据及其应用

抗生素的联合用药是指同时应用两种或两种以上的抗菌药物。 临床上多数感染应用一种抗生素即可控制 ,但当临床上通过扩大抗菌谱来达到治疗单一抗生素不能控制的严重感染、在实验室检查未明确前进行经验性治疗、减少耐药情况的发生、降低药物毒副作用或获得抗生素的协同作用等目的时 ,常常采取联合用药。 但不合理的联合用药反而会减弱抗菌作用甚至产生严重的毒副反应、二重感染 ,因此临床医生应明确联合用药指征合理应用抗生素。

如Cathelicidin家族，是一类N -端含有Cathelin结构域而C -端具有高度特异性的成熟肽段的抗微生物肽家族，其具有广谱的抗微生物活性，不仅对革兰阴性菌、革兰阳性菌和真菌有较好的抑杀作用，而且对多种免疫细胞具有趋化作用、诱导肥大细胞脱粒和组织胺释放、调节巨噬细胞转录、促进伤口愈合、诱导血管发生、诱导变异细胞系细胞凋亡和淋巴细胞活化等^[16,17]。

根据抗菌肽的设计原则，正电荷的多少是影响抗菌肽与膜结合的关键因素^[31]。因为细菌表面富含负电荷，带正电荷的抗菌肽可通过静电作用与细菌的细胞膜相结合，从而破坏细胞膜的结构，使细胞内容物释放，造成细胞死亡。因此增加抗菌肽的正电荷数量，可进一步增加抗菌活性。我们将Cathelicidins家族的BF-30进行氨基酸突变，将BF-30上带负电荷的谷氨酸突变为带正电荷的赖氨酸，以增加多肽的正电荷数，得到衍生肽Cbf-K₁₆，全序列为：KFFRKLKKSVKKRAKKFFKKPRVIGVSIPF。实验室已有研究结果表明，Cbf-K₁₆对常见致病菌的临床株以及耐药株能够在较低浓度水平进行有效杀伤。特别是对于本实验室构建的表达NDM-1基因的工程菌，Cbf-K₁₆具有与多粘菌素和替加环素相近的抗菌效果。其机理主要是通过膜透化作用致死细菌，并且与细菌基因组相互作用，阻止蛋白质的合成，抑制细菌的增殖等。