靶向α-酮戊二酸脱氢酶增强纳米银的抗菌作用

作     者：何雨婧 杜华茂 HE Yujing;DU Huamao

作者机构：西南大学蚕桑纺织与生物质科学学院重庆400715 

出 版 物：《微生物学报》 (Acta Microbiologica Sinica)

年 卷 期：2024年第64卷第7期

页      面：2277-2294页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主　　题：纳米银 α-酮戊二酸 抗菌作用 治疗窗 

摘      要：【目的】纳米银(silver nanoparticles,Ag NPs)的生物安全性一直受业界诟病,扩大纳米银的治疗窗将为治疗人和动物多耐药性细菌感染提供有效的备选药物。本研究拟用三羧酸循环的重要成员α-酮戊二酸(alpha-ketoglutaric acid,AKG)对纳米银进行表面修饰以提高其抗菌的生物安全性。【方法】芦丁在常温下合成纳米银,用全波长分光光度计、粒度仪及透射电镜进行表征。加1 mmol/L聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)作为稳定剂(PVP-Ag NPs),另加10 mmol/L AKG作为封端剂(PVP-Ag NPs@AKG),比较2种纳米银的抗菌性及对人正常宫颈上皮细胞(human cervical epithelial cells,HCer Epic)的毒性作用,再分析2种纳米银对大肠杆菌(Escherichia coli)BW25113能量代谢、抗氧化应激和无氧呼吸相关基因表达等的影响。【结果】PVP-Ag NPs@AKG对多株革兰阳性细菌和革兰阴性细菌的最小抑菌浓度(minimal inhibit concentration,MIC)和最低杀菌浓度(minimum bactericidal concentration,MBC)均比PVP-Ag NPs低50%或50%以上,而对HCer Epic细胞的毒性无显著差异。与PVP-Ag NPs相比,PVP-Ag NPs@AKG在MIC浓度下对***α-酮戊二酸脱氢酶活性的抑制作用增强,AKG蓄积,ATP水平显著降低,同时活性氧(reactive oxygen species,ROS)的水平显著升高,sox S表达上调,但是,厌氧呼吸相关的arc A、fnr、fdn H基因表达上调的程度显著降低。【结论】AKG修饰纳米银能通过靶向α-酮戊二酸脱氢酶抑制细菌的能量代谢,使其对氧化损伤更敏感,从而获得更强的抗菌能力,是一种扩大纳米银治疗窗的有效手段。