抗菌肽PGLa-H的结构优化及其生物活性研究

作     者：潘源峙 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：喻凯

授予年度：2023年

学科分类：1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 100701[医学-药物化学] 10[医学] 

主      题：抗菌肽 结构优化 生物活性 

摘      要：细菌耐药性问题日益严重，已经成为危害人类公共卫生的重要威胁之一，然而新型抗生素的临床研发滞后难以应对细菌耐药性问题，因此非传统抗菌药物的开发成为解决细菌耐药的迫切需求。抗菌肽作为一种新型的抗菌策略，具有抗菌活性高、抗菌谱广、不易产生耐药性等优点，有望成为解决细菌耐药问题的新途径，在临床上具有极大的应用前景。 抗菌肽广泛来源于植物、昆虫和两栖动物等体内，其中两栖动物是我们发掘潜在抗菌药物的天然宝库。非洲爪蟾（Xenopus laevis）皮肤分泌的抗菌肽PGLa-H由10个氨基酸组成，是具有α-螺旋构象的两亲性阳离子多肽。通过前期对课题的研究，我们发现人工合成的PGLa-H表现出良好的生物相容性，但是细菌实验表明其抗菌活性较低、抗菌谱较窄，仅对大肠杆菌与枯草芽孢杆菌表现出了一定的抑制生长的能力，同时PGLa-H在血清中也易被蛋白酶降解。 为此本课题通过α-氨基异丁酸（Aib）的替换与电荷量、疏水性的优化对PGLa-H进行结构修饰，合成了一系列PGLa-H的类似物多肽，以克服PGLa-H抗菌活性差、血清不稳定、易蛋白降解等缺点，为多肽类抗菌药物的研究与开发提供切实可行的理论指引。 本课题研究的主要内容与结论如下： 1. 设计并合成了抗菌肽PGLa-H及其衍生物，通过高效液相色谱和质谱对合成的多肽进行结构验证，用圆二色光谱对多肽的二级结构进行测定，并通过算法对多肽的各项理化参数进行分析与评价。 2. 通过体外细菌实验筛选出了PGLa-H衍生物中抗菌活性较好的P11多肽。盐稳定性实验表明P11的抗菌活性不会被盐离子影响;机制研究发现P11通过破坏细菌膜结构实现抗菌;杀菌动力学表明其可在较短时间内清除细菌;诱导耐药性实验证明细菌对P11不易产生抗性;P11联合其他抗生素给药的结果说明其具有良好的协同抗菌作用;取小鼠眼周血考察多肽的溶血活性与凝血活性，结合CCK-8法和活/死细胞染色探究了不同浓度的多肽对巨噬细胞RAW264.7的毒性，结果表明P11具有良好的安全性;利用高效液相色谱定性分析多肽在血清中的半衰期，发现Aib的引入可以有效改善多肽的血清稳定性。 3. 通过动物实验验证了P11的体内抗菌效果，采用SPF级C57BL/6小鼠建立S. aureus感染的小鼠腹膜炎-脓毒症模型，腹腔注射P11多肽后处死小鼠，统计脏器和血液中的细菌负荷量。结果发现P11可以显著降低细菌对组织和血液的侵袭，通过对小鼠的细胞因子、血常规和组织病理学染色进行分析，证明P11不会造成小鼠的机体损伤，因此具有良好的安全性。