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医学院高利增教授课题组在《Nature Communications》上发表研究论文

发布日期:2018-09-18字号:[ ]

    日前,《Nature Communications》在线发表了我校医学院(转化医学研究院)高利增课题组的研究论文“Converting organosulfur compounds to inorganic polysulfides against resistant bacterial infections”(文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-06164-7)。该研究提供了一种将有机硫转化为具有高抗菌活性的无机纳米硫化物的方法,为耐药菌感染以及生物膜的防治提供了一种新的策略。

   细菌耐药是严重威胁人类健康的世界难题。抗生素在临床的广泛使用一定程度上加剧了病原菌的耐药性。与此同时,从天然物质中提取有效物质抑制病原微生物感染由来已久,而天然提取物抗菌效力的不足,限制了其在临床的实际应用。

   研究人员提出了一种简单便捷的合成策略,能够将包括大蒜来源的多种天然有机硫化物,以及无抗菌活性的含硫氨基酸、谷胱甘肽以及其他的硫化物,转化为具有高效抗菌活性的纳米硫化铁。与天然有机硫化物相比,纳米硫化铁表现出广谱且高效的杀菌活性。纳米硫化铁不仅可以杀灭多种革兰阴性菌,还能显著抑制革兰氏阳性菌,如口腔变异链球菌,金黄色葡萄球菌以及其耐药菌株(MRSA和MDR)。纳米硫化铁能够破坏细菌的细胞壁,改变细胞膜的通透性,并且显著提升细菌内部活性氧以及脂质氧化物水平,导致细菌死亡。除此以外,它还可以有效地破坏人类牙齿上的致龋性物膜;加速感染性伤口的愈合。因此由天然有机硫化物转化而来的纳米硫化铁有可能用于耐药菌及生物膜相关感染性疾病的防治。

   机理研究显示,这些纳米硫化铁通过释放多硫化氢来杀死细菌。在溶液状态下片状的纳米硫化铁可被氧化成颗粒状的氧化铁,同时释放出大量的多硫化氢活性分子。此外,纳米硫化铁同时也是一种纳米酶,具有过氧化物酶和过氧化氢酶活性,可以催化双氧水的分解反应。这些类酶催化活性可以进一步加速多硫化氢的释放,从而增强杀菌效果。这一机理有可能用于解释其他纳米硫化物抗菌特性。

   该项研究为提高天然物质抗菌活性提供了一个新的思路。通过将天然有机硫化物转化为无机纳米硫化物,稳定地释放多硫化物,显著增强抗菌活性和抗生物膜效果。该研究工作表明,无机纳米硫化物可以作为一种广谱的抗菌材料,为解决耐药菌感染相关的疾病提供了一种新的治疗策略。

   该项研究由我校医学院(转化医学研究院)高利增课题组、美国路易斯安那州立大学健康科学中心申兴桂教授、中国科学院生物物理研究所范克龙博士、华西口腔医院何金枝医生、江西师范大学高兴发课题组以及美国宾夕法尼亚大学牙医学院Hyun Koo课题组共同合作完成。我校医学院(转化医学研究院)许卓斌博士、研究生仇智月、刘岐博士为论文并列第一作者,高利增教授为论文通讯作者。该研究得到国家千人计划青年项目、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省双创人才计划等项目资助。




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