文献解读 | PMBS-HLA DPI高效治疗肺部感染

抗菌治疗是肺部感染的常规做法，而聚粘菌B硫酸盐（PMBS）是针对革兰阴性细菌的有效药物。然而，其口服和静脉注射剂型常常存在肺部浓度不足和肾毒性高的问题，因此需要新的治疗策略。DPI作为治疗肺部感染的新途径，能直接将药物送达到肺部，降低药物剂量和全身不良反应。然而，由于肺部呈树状结构和细菌生物膜的影响，DPI在肺部沉积和药物达到的困难是制约其应用的关键难题。

为解决DPI存在的问题，暨南大学张雪娟课题组在Science bulletin发文《Polymyxin B sulfate inhalable microparticles with high-lectin-affinity sugar carriers for efficient treatment of biofilm-associated pulmonary infections》展现解决这一问题的新策略，作者主要关注于解决肺部感染治疗中的难题，特别是针对DPI药物传递系统的优化和针对细菌生物膜的有效策略，探讨利用高亲和力糖类作为DPI载体，以改善气溶胶化性能和消除细菌生物膜的方法。研究中使用了raffinose作为DPI的载体，通过颗粒表面改性策略探究不同表面结构对药物沉积的影响，并通过经典的crystal violet法评估了PMBS-HLA DPIs在抑制和消除细菌生物膜方面的功效。

图1

为了量化LecA与糖类载体之间的结合亲和力，作者使用了表面等离子共振（SPR）实验。结果显示raffinose对LecA表现出最高的亲和力，其响应单位（RU）值比其他糖类携带体高出3到38倍。此外，raffinose与LecA的离解常数（KD）值为37.04 μmol/L，表明它们之间有着非常高的亲和力。

图2. 通过SPR测定进行结合亲和力

（图片源自：http://rheum.dxy.cn/article/108504）

随后作者进行了 PMBS-HLA DPI 的制备，对补充材料中的工艺参数进行修改，设置PMBS比例范围，得出不同浓度下PMBS-raffinose比例。使用 Turbospin®测量 PMBS-HLA DPI 的空气动力学粒度分布。采用急性和慢性肺部感染模型来进一步评估最佳 PMBS-HLA DPI 的体内生物膜形成抑制和生物膜相关肺部感染治疗功效。暨南大学动物伦理与福利委员会批准了该动物实验（批准号：IACUC-20220810-25）。

急性肺部感染模型（Acute pulmonary infection model）：

通过对细菌培养液的处理，制备了浓度为5 × 10^8 CFU/mL的细菌悬液。使用1%的戊巴比妥钠对动物麻醉，并通过气管插管向动物内服100 μL细菌悬液进行感染。

18小时后，对感染的大鼠进行不同治疗组的药物治疗，包括干粉吸入剂组、静脉注射组以及空白组等。治疗后进行了血液和肺部样本的收集，从左肺收集支气管肺泡灌洗液（BALF）样本，使用PCT ELISA试剂盒测量 TNF-α 和 IL-6（武汉j9九游会登录入口首页生物提供以上材料），分析了血液计数和肺部炎症因子水平。将右肺的一叶浸入4%多聚甲醛中并用苏木精和伊红（H&E）染色以进行组织学分析。将右肺的另外两个肺叶进行细菌计数。

武汉j9九游会登录入口首页生物工程有限公司助力科研进展：

图3

慢性肺部感染模型（Chronic pulmonary infection model）：

使用1%的戊巴比妥钠对动物麻醉，并通过气管插管向动物内服40 μL的PA细菌悬液，建立了慢性肺部感染模型。

感染后，动物被分为不同治疗组进行治疗干预，类似于急性感染模型的治疗方案。治疗期间对血液、肺泡灌洗液和组织样本进行了收集和分析。

结果证明：高亲和力的raffinose与LecA之间的结合可能是其有利于抑制生物膜形成的原因。通过与PMBS联合使用，raffinose在两个方面发挥作用：一方面通过竞争性结合凝集素，增强了PMBS对深层细菌的可及性，破坏了生物膜结构并促进了细菌的清除。另一方面，raffinose阻碍了来自成熟生物膜中散布的细菌的粘附和入侵，确保了抑制细菌的再附着和生物膜再形成。此外，研究还观察到，raffinose加速了炎症的消退，并在与仅使用PMBS治疗的组相比，更显著地促进了肺部损伤和全身炎症的恢复。

图4. PMBS-HLA DPI 的作用机制示意图

总的来说，raffinose与PMBS联合治疗肺部感染时，可以阻止细菌的再附着和入侵，加速肺部损伤和炎症的消退，从而有效治疗肺部感染。这些发现表明，针对凝集素-糖类相互作用可能是治疗生物膜相关肺部感染的一种有前景的方法。

相关产品：

Rat TNF-α ELISA kit

中文名称：大鼠肿瘤坏死因子α（TNF-α）酶联免疫试剂盒

货号：CSB-E11987r

规格：96T,5×96T,10×96T

检测范围：6.25 pg/mL-400 pg/mL

灵敏度：1.56 pg/mL

标准曲线：

Rat procalcitonin (PCT) ELISA kit

中文名称：大鼠降钙素原(PCT)酶联免疫试剂盒

货号：CSB-E13419r

规格：96T/48T

检测范围：31.25 pg/mL-2000 pg/mL

灵敏度：17.8 pg/mL

标准曲线：

文章来源：https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.11.004