雌激素受体调节剂醋酸巴多昔芬抗结核作用的发现及其作用机制研究

来源 :深圳大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ZHANGXIANYU0000
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结核病(tuberculosis,TB)是由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,Mtb)感染引起慢性传染病。根据世界卫生组织(WHO)数据显示,2018新发结核超过1000万例,死亡157万例,是全球的十大死因之一。当前抗结核病治疗方案采用多种药物联合化疗,存在疗程长、毒副作用大、病人依从性差等缺点。此外,更为严峻的是,耐药结核,尤其是多重耐药结核的发生,正使得结核病面临无药可用的地步。在2018年1000多万的新发病例中有50万例利福平耐药结核,其中耐多药结核高达48万例。现有的治疗方案对耐多药结核治愈的成功率不足50%,而多重耐药结核的治愈成功率更低。因此,研发新型有效的抗结核药物是当前临床的迫切需求。与从头开发新药相比,从已经临床批准应用的老药如美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准的药物中筛选具备抗结核作用的药物,是低成本且高效快速的方案之一。为此,我们首先利用耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis,M.smeg)和结核分枝杆菌H37Ra为模式细菌,通过测定FDA批准的1539个药物对细菌的最小抑菌浓度(Minimum Inhibitory Concentration,MIC)进行初步筛选具有抗结核作用的药物。结果显示,8种四环素类抗生素中有7种对耻垢分枝杆菌具有抑制活性。其中,强力霉素的MIC最低。进一步,我们通过φMycoMarT7噬菌体制备的转座子耻垢分枝杆菌文库,分离得到了11个具有抗强力霉素作用的突变菌株。全基因组测序分析突变株序列发现了两个突变基因,孔蛋白(porin)和分枝硫醇(MshA)与分枝杆菌对强力霉素产生的抗性有关,为强力霉素的作用机制研究提供了基础。除了直接靶向杀灭结核菌外,近年来发现一些药物可以通过调节宿主基因表达和/或功能进而影响宿主对于结核菌的应答反应,从而增强宿主对感染结核菌清除,减少结核菌感染的炎症病理损害,从而达到治疗结核病的作用。这一治疗策略也称为基于宿主基因的定向治疗策略(Host-directed therapy,HDT)。由于其与传统的抗生素直接杀灭细菌的机制完全不同,与现有抗生素产生交叉耐药的风险较小,为结核病治疗尤其是耐多药结核治疗提供新的愿景。为此,我们利用巨噬细胞结核菌感染模型,对FDA批准的药物进行第二轮筛选,筛选能够增加巨噬细胞清除感染结核菌作用的药物。鉴于细胞自噬是宿主清除结核菌的关键机制之一,我们进一步聚焦在通过增加细胞自噬来抑制感染结核菌生长的药物。根据这一标准,我们发现了第三代选择性雌激素受体调节剂(selective estrogen receptor modulators,SERMs)药物,醋酸巴多昔芬(Bazedoxifene(acetate),BZA)显著增强结核菌诱导的巨噬细胞自噬体形成和LC3B-II蛋白表达;采用特异性抑制剂6-氨基-3-甲基嘌(3-MA)抑制BZA上调的细胞自噬,则可以完全抵消BZA的抑制细菌生长的作用。BZA上调细胞自噬受结核菌诱导产生的ROS调控,采用ROS清除剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)清除细胞内ROS,则可以抑制BZA增加细胞自噬的作用。信号通路研究发现BZA增加细胞自噬和Akt/mTOR信号的磷酸化有关。结论:通过我们建立的筛选平台,我们从1539种FDA批准的药物中筛选发现多个具有直接杀灭结核菌作用的抗生素类药物,其中包括强力霉素在内的7个四环素类药物,转座子测序提示孔蛋白(porin)和分枝硫醇(MshA)可能与强力霉素作用机制有关。更重要的是,我们筛选发现包括SERMs药物BZA在内20个具有结核病HDT潜在药物。机制研究发现,BZA通过诱导ROS产生和增加巨噬细胞自噬,从而抑制感染的结核菌的生长。鉴于BZA已经是批准用于临床治疗的药物,其安全性已经得到验证,后续将进一步开展对BZA治疗结核病的深入研究包括动物实验和临床试验,从而为结核病的临床治疗提供新的愿景。
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