研讨发明亚铁与多硫协同诱发细菌铁逝世亡

近日，中国迷信院生物物理研讨所/中科院酶工程试验室高利增课题组等以Nano-decocted ferrous polysulfide coordinates ferroptosis-like death in bacteria for anti-infection therapy为题在Nano Today上揭橥研讨论文称，他们发明亚铁与多硫协同诱发产生铁逝世亡的机制并将该机制用于抗菌医治。

铁逝世亡是一种铁依附的氧化性细胞逝世亡，差别于传统的、坏逝世和自噬，其特点是在铁或脂质氧化酶感化下催化细胞膜产生脂质过氧化，同时耗竭GSH；铁逝世亡也会招致线粒体变小，膜密度增高。今朝发明铁逝世亡与神经零碎疾病、、心脏疾病等亲密相干，研讨铁逝世亡有助于深化看法这些疾病的产生成长机制并为药物研发供给指点。今朝铁逝世亡研讨次要集中在植物细胞和植物细胞等真核零碎中，并遭到准确的细胞通路调控，如GPX4，system XC-，等。然则原核零碎，如细菌等短少这些通路分子，是以今朝尚未发明等可发生铁逝世亡。

研讨团队历久从事酶的开辟及其抗菌使用，聚焦铁基酶的过氧化物酶活性模仿免疫抗菌机制，为克制细菌耐药性供给新的战略和医治办法。2007年，研讨人员初次发明氧化铁纳米酶具有类过氧化物酶活性，近年来又发明氧化铁纳米酶可以肃清口腔细菌生物膜，杀逝世胞内沙门氏菌，比来又开辟了硫化铁纳米酶并发明其具有高效的抗菌功能。研讨人员最后应用纳米酶杀菌时次要是借助其过氧化物酶活性催化双氧水发生自在基来杀菌，然则试验进程中屡次发明独自的氧化铁纳米酶（无双氧水）也具有必定的杀菌后果，经过进步ROS程度并招致细菌发生形变，尤其是硫化铁纳米酶，独自应用即可疾速杀逝世多种细菌，但对这些景象面前的机制懂得甚少。研讨人员最后揣测硫化铁纳米酶中释放多硫化氢来杀伤，但独自的多硫化物分子杀伤效力无限。

在该研讨中，研讨人员说明了上述铁基纳米酶（独自应用）杀伤细菌的生化机制，并提出也会产生铁逝世亡。起首，研讨人员发明硫化铁纳米资料如四硫化三铁（Fe3S4）在水中会产生氧硫置换反响，释放出过硫化氢，进而释缩小量的铁离子，构成了一个以亚铁和多硫化物为主的溶液系统。为便于抗菌功能测试，研讨人员模仿中药汤剂炮制的思绪，将硫化铁纳米资料水悬液应用高压灭菌和离心处置制备了一种纳米汤剂（nano-decoction），这种纳米汤剂可以在5分钟内杀逝世90%以上年夜肠杆菌和金黄色葡萄球菌，而如万古霉素须要24小时才干到达一致杀菌后果。进一步研讨发明这种纳米汤剂毁坏细菌完好性招致内容物外泄和DNA降解，可诱发细菌发生脂质过氧化，同时明显克制细菌呼吸链中复合物I和II的活性，转录组剖析标明多种代谢通路遭到克制。并且这一杀菌进程中GSH被氧化成GSSG形成谷胱甘肽耗竭。研讨人员揣测这种逝世亡方法具有典范的铁逝世亡特点。应用铁逝世亡克制剂如Ferrostatin-1等发明其可以克制纳米汤剂激发的细菌逝世亡，同时EDTA、ATP等具有螯合铁离子才能的分子也可以克制这一进程；生化试验验证纳米汤剂具有直接把GSH氧化为GSSG的反响活性，次要由多硫化物完成。基于上述特点，研讨人员以为纳米汤剂中的亚铁和多硫化物协同诱发细菌产生铁逝世亡。须要强调的是，这种铁逝世亡也是依附于亚铁（二价铁）而非三价铁，只能杀逝世而对真菌没无效果，并且在水溶液情况中后果最佳，在培育基前提下因为螯合剂和GSH等存在会减弱其抗菌后果。

更风趣的是，这一纳米汤剂可以克制存在于巨噬细胞内的金黄色葡萄球菌及其耐药株（MRSA），但对宿主细胞没有迫害感化。试验标明纳米汤剂中的亚铁和多硫分子都可以进入巨噬细胞内，但只是克制细菌，并没有激发细胞产生铁逝世亡，研讨人员揣测这种差异是因为抗氧化零碎复杂，更轻易被杀逝世，而细胞等真核零碎具有丰厚的抗氧化零碎和高程度GSH，是以可以接受纳米汤剂的安慰。植物试验标明静脉打针纳米汤剂可以明显下降血液内浮游和胞内存在的金黄色葡萄球菌，延伸败血症的生活期；更为主要的是，针对沾染金黄色葡萄球菌激发肺炎的小鼠，纳米汤剂具有与万古霉素相当的医治后果。(100yiyao.com）