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杀菌/渗透增强蛋白对革兰阴性菌的毒性作用

发布时间: 2023-07-07  点击次数: 311次

杀菌渗透增强蛋白对革兰阴性菌的毒性作用表现为两个阶段,即早期可逆性损伤阶段和晚期不可逆性损伤阶段。

7.6杀菌渗透增强蛋白对革兰阴性菌的毒性作用.png

1)杀菌渗透增强蛋白通过其口袋与革兰阴性菌膜上的LPS等磷脂成分结合,造成直接的细菌生长停滞;生长停滞与细胞外膜的改变有关,两者的效应起初为可逆性。当杀菌渗透增强蛋白或rBPI23与革兰阴性菌外膜LPS内核和脂质A区的相应部位结合后,1min之内即可使细菌停止分裂,此时细菌外膜上疏水性渗透屏障遭到破坏,可使菌体内某些降解外膜磷脂和肽聚糖的酶类激活,从而导致细胞外膜损伤。但是这种外膜损伤是可逆的,经过适当处理后外膜损伤可以修复﹐细菌继续生长。因此,杀菌渗透增强蛋白或rBPIzs对革兰阴性菌的早期仅仅表现为一种抑菌效应。

2)随着时间的延长和孵育条件的改变如pH值的变化,胞质膜上影响细菌能量代谢的部位发生结构和功能的改变,此时损伤不可修复,细菌不再能够存活,表现为杀菌效应。由此可见,早期的可逆性损伤效应仅仅局限于革兰阴性菌的外膜,而杀菌效应与胞质膜损坏相一致。BPI引起的杀菌效应伴随着细菌的细胞膜的破坏,革兰阴性菌被PMNBPI处理后,其结局实质上完-全相同。杀菌渗透增强蛋白介导PMN的吞噬过程,在防御素或p15存在条件下,杀菌渗透增强蛋白的效应明显增强。在其他宿主因子如补体的膜攻击复合物和某种宿主或细菌磷脂酶等的协调作用下杀菌渗透增强蛋白使细菌生长停滞到杀菌的进程会加速。

杀菌渗透增强蛋白对许多革兰阴性菌如大肠杆菌、铜绿假单胞菌、沙门菌、志贺痢疾杆菌、变形杆菌,奈瑟杆菌等均有抑菌和杀菌作用。但是这些细菌对杀菌渗透增强蛋白的敏感性有显著差异。研究表明,革兰阴性菌对杀菌渗透增强蛋白的敏感性主要取决于细菌外膜LPS的一级结构,因为一级结构改变势必影响其空间构象的变化,特别是LPS的特异性多糖链的长度。通常外膜LPS特异性多糖链越长,其位阻效应越显著,杀菌渗透增强蛋白与细菌之间的亲和力就越低,细菌对杀菌渗透增强蛋白的敏感性也越差。反之亦然。细胞外膜的LPS的特异性多糖链越短,位阻效应越小,细菌对杀菌渗透增强蛋白作用的敏感性就越高;更易被BPI所识别。例如,杀菌渗透增强蛋白对具有完整外膜LPS结构的革兰阴性菌的光滑型大肠杆菌等,以及特异性多糖发生缺陷的突变株等粗糙型革兰阴性菌均有广谱抗菌作用,但抑制这些光滑型革兰阴性菌生长所需的杀菌渗透增强蛋白浓度为微摩尔每升水平,而抑制粗糙型革兰阴性菌生长所需的杀菌渗透增强蛋白的浓度仅为纳摩尔每升水平。这表明,细菌外膜LPS特异性多糖链的长度与细菌对杀菌渗透增强蛋白作用的敏感性密切相关。

目前已证实,细菌LPS中携带大量阴离子基团的脂质A内核心区,以及脂质A的疏水部分是与杀菌渗透增强蛋白结合的部分。磷脂酰胆碱可能也是LPS结合的部位。由此可以推断,光滑型革兰阴性菌对杀菌渗透增强蛋白作用敏感性相对较差可能是由于细菌LPS特异性多糖能够通过空间位阻作用干扰杀菌渗透增强蛋白对细菌LPS脂质A内核心区靠近,从而使杀菌渗透增强蛋白与细菌的外膜LPS结合的亲和力降低所致。用完整杀菌渗透增强蛋白(nBPI55 rBPI55)和功能性杀菌渗透增强蛋白的N端片断(nBPI25 rBPI23)对粗糙型和光滑型大肠杆菌所作的抗菌实验结果支持上述结论。

完整杀菌渗透增强蛋白和功能性杀菌渗透增强蛋白的N端片断对缺少特异性多糖链空间位阻效应的粗糙型大肠杆菌的生长抑制作用完-全相同,而对光滑型大肠杆菌的作用存在明显差异,其中小分子功能性杀菌渗透增强蛋白的N端片断对光滑型细菌的生长抑制作用比大分子完整杀菌渗透增强蛋白分子高50~100倍。这可能是由于,小分子杀菌渗透增强蛋白的N端片断能顺利克服细菌外膜LPS特异性多糖链的空间位阻干扰,易与细菌LPS的脂质A内核心区的相应部位结合。细菌荚膜不能干扰杀菌渗透增强蛋白或其rBPI23对革兰阴性菌外膜的LPS的结合。

在全血实验中,纳摩尔每升浓度水平的nBPI55rBPI55就可使血清中对吞噬作用抵抗的粗糙型大肠杆菌发生损伤,并可对该菌LPS介导的反应产生强大抑制作用。杀菌渗透增强蛋白及其功能性N端片段对少数革兰阴性菌,如肺炎克雷伯杆菌血清抵抗株的杀菌作用微弱,但对该菌诱导单核细胞产生释放细胞因子如TNFIL-1等的能力具有强大抑制作用。这表明该阳离子抗菌蛋白对防止革兰阴性菌感染后引起的中毒反应也有重要意义。体内外实验表明,杀菌渗透增强蛋白可保护实验动物由静脉或腹腔注入的大肠杆菌或铜绿假单胞菌所产生的致死作用;实验动物的存活率与血液中细菌的清除率相一致。


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