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低频超声联合抗菌药物治疗耐药菌所致肺部感染的机制研究
结题报告
批准号:
81770004
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
蔡芸
学科分类:
H0102.呼吸系统感染、炎症与免疫
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
王培兰、张艳、刘旭、白艳、梅和坤、牛卉、邵维莉
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中文摘要
耐药菌所致肺部感染是临床面临的棘手问题,耐药性的攀升和肺-血屏障导致药物分布困难使得增大剂量和联合应用抗菌药物都难以完全清除肺部感染且会带来不良反应增加的风险。低频超声(LFU)作为一种无创靶向物理治疗方法,在促药渗透和创面修复方面展示出独特的优势,并且课题组前期研究还发现LFU能加强抗菌药物对泛耐药细菌的抗菌活性。因此,基于LFU抗菌增效的研究结果,并考虑其可靶向作用于肺部加速系统性用药肺组织的分布可能性以及潜在的免疫调节和组织修复能力,我们首次提出“LFU联合抗菌药物治疗耐药菌所致肺部感染”的设想,设计分子、细胞和整体动物三个层面的系统实验,采用microarray方法全面解析调节修复的分子机制,构建活体动物成像肺部感染模型直观实时评价,从抗菌增效、促药分布和调节修复三方面深入研究LFU联合抗菌药物治疗耐药菌所致肺部感染的可行性和作用机制,为临床治疗难治性肺部感染提供新的思路和方法。
英文摘要
Pulmonary infection caused by multidrug resistant bacteria is difficult to treat in clinic. Increasing the dose and combination of antimicrobials can hardly completely remove the pathogen and will bring the higher risk of adverse reactions because of antimicrobial resistance and lung-blood barrier. Low-frequency ultrasound (LFU), as a noninvasive targeted physical therapy, presents a unique advantage in promoting penetration and healing. In addition, our research group found that LFU can enhance the antimicrobial activity against pan-drug resistant bacteria. Therefore, based on the results of synergism effect with antibiotic, the possibility to accelerate the distribution of drug to lung tissue and the potential immune regulation and tissue repair capacity of LFU, we first proposed the idea of "combination therapy of LFU and antibiotic against pulmonary infection caused by drug-resistant bacteria". We designed three levels of experiments on the molecular, cellular and whole animal. Microarray method was applied to comprehensively analyze the molecular mechanism of the immunoregulation and tissue repair. The animal model of pulmonary infection suitable for live imaging system was constructed to achieve intuitive and real-time observation on the degree of infection. The feasibility and mechanism of LFU treatment on pulmonary infection were studied in detail from three aspects: synergism with antimicrobials, promoting drug distribution, immunoregulation and tissue repair. We hope to provide new ideas and methods for the clinical treatment of refractory pulmonary infections.
肺部感染是临床最常见的感染性疾病,而医院内获得性肺部感染致病菌耐药性高。细菌的广泛耐药引发了抗菌药物应用的危机,虽然近些年不断有新型抗菌药物的研发,但耐药菌也紧随其后出现,因此,很多研究者提出了其他替代疗法来应对日益严重的细菌耐药性问题,低频超声(LFU)作为一种新型物理手段为肺炎的治疗提供了新的思路。本研究首先通过体外实验证明了LFU可协同抗菌药物有效抑制耐药菌及其生物被膜,摸索出了LFU的使用频率为40KHz、强度为92.36Mw/cm2,结果显示LFU可显著增强抗菌药物对耐药菌的杀菌效果,并且多次超声(M-LFU)与抗菌药物联合应用比单次超声(S-LFU)对细菌生物膜具有更好的协同作用。为了建立稳定的小鼠肺炎模型,通过摸索不同浓度的环磷酰胺剂量及对免疫抑制后的小鼠肺部荧光强度、载菌量、血液学检查和组织病理等指标评价,最终确定了术前第4天进行150 mg/kg、术前1天进行100 mg/kg环磷酰胺腹腔注射预处理的肺炎模型更稳定。为了进一步探索LFU联合抗菌药物对小鼠肺炎克雷伯菌肺炎的治疗效果,从小鼠行为学改变、肺部细菌清除率、肺组织病理学及细胞因子的结果看,LFU与美罗培南(MEM)或阿米卡星(AMK)联合使用可显著改善小鼠的行为状态。与单独使用抗菌药物组相比,LFU联合抗菌药物组的小鼠肺部荧光强度下降更显着,LFU联合抗菌药物组肺组织的平均菌落数(CFU)也较低。尽管未观察到血浆和BALF中细胞因子(IL-6 和 TNF-α)的显着变化,但与单独使用抗菌药物组相比,LFU联合抗菌药物组的炎症损伤较小。此外,通过小鼠尾静脉给药60min和30min后,LFU处理10min表现出分别促进了 MEM 和 AMK 在小鼠肺组织中的分布,特别是对于在肺组织分布较低的AMK,在60min时AMK的浓度在LFU联合抗菌药物组比单用药物组提高了432 ng/mL。终上所述,LFU的应用为肺炎治疗节约型用药和预防耐药菌提供了新方法,可协助抗菌药物尽快杀死致病菌,并促进炎症修复,值得在以后的工作中进一步研究,为其能够在临床转化应用提供基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.ijantimicag.2021.106410
发表时间:2021
期刊:International Journal of Antimicrobial Agents
影响因子:10.8
作者:Zhang Huan;Liang Beibei;Wang Jin;Cai Yun
通讯作者:Cai Yun
DOI:10.13699/j.cnki.1001-6821.2021.07.019
发表时间:2021
期刊:中国临床药理学杂志
影响因子:--
作者:车皓月;蔡芸
通讯作者:蔡芸
Safety and efficacy of colistin alone or in combination in adults with Acinetobacter baumannii infection: A systematic review and meta-analysis
单独或联合使用粘菌素治疗鲍曼不动杆菌感染成人的安全性和有效性:系统评价和荟萃分析
DOI:10.1016/j.ijantimicag.2018.10.020
发表时间:2019
期刊:International Journal of Antimicrobial Agents
影响因子:10.8
作者:Wang Jin;Niu Hui;Wang Rui;Cai Yun
通讯作者:Cai Yun
Risk Factors and Prognosis of Carbapenem-Resistant Klebsiella pneumoniae Infections in Respiratory Intensive Care Unit: A Retrospective Study.
呼吸重症监护室耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌感染的危险因素和预后:回顾性研究。
DOI:10.2147/idr.s317233
发表时间:2021
期刊:Infection and drug resistance
影响因子:3.9
作者:Zhang H;Wang J;Zhou W;Yang M;Wang R;Yan X;Cai Y
通讯作者:Cai Y
Immunomodulatory Effects of Colistin on Macrophages in Rats by Activating the p38/MAPK Pathway
粘菌素通过激活 p38/MAPK 通路对大鼠巨噬细胞的免疫调节作用
DOI:10.3389/fphar.2019.00729
发表时间:2019-06-26
期刊:FRONTIERS IN PHARMACOLOGY
影响因子:5.6
作者:Wang, Jin;Shao, Weili;Cai, Yun
通讯作者:Cai, Yun
自噬及相关AMPK/mTOR信号通路对多黏菌素E肾毒性调节作用机制研究
基于p38/MAPK信号转导通路的多粘菌素E(Colistin)免疫调节机制研究
  • 批准号:
    81573472
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    蔡芸
  • 依托单位:
MSW理论指导多粘菌素联合用药对多药耐药鲍曼不动杆菌防耐药突变机制研究
  • 批准号:
    81000755
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    蔡芸
  • 依托单位:
国内基金
海外基金