碳纳米管作用缓解病原菌入侵引起的肠上皮细胞炎症

11      抗微生物药物耐药性对全球公共卫生构成越来越严重的威胁。单壁碳纳米管(SWCNTs)是一种潜在的光谱抗菌纳米材料,它能够作用于细菌细胞壁/膜,破坏细菌膜结构完整性,降低细菌耐药性的产生(Small 2013, 9, 2735)。如果选择适当剂量的SWCNTs,在抑制病原菌的存活率的同时,降低对宿主细胞的损伤,这对于SWCNTs潜在的生物医学应用将具有积极意义。

      大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureu)感染是导致肠道慢性炎症发生和延长炎症性肠炎(IBD)病人住院时间的重要因素。肠上皮是阻止病原菌和外源物质进入机体免疫系统的重要屏障。E. coliS. aureus能够破坏肠上皮细胞屏障结构的完整性,从而易于诱发炎症性肠炎。最近,中国科学院高能物理研究所纳米生物效应与安全性科学院重点实验室丰伟悦研究员和赵宇亮研究员研究了SWCNTs 对病原菌(E. coliS. aureus)感染的人源肠上皮Caco-2细胞的作用。他们的研究发现,低浓度的SWCNTs(1 和10 mg/mL)作用于细菌感染的Caco-2细胞后,可以降低细菌对宿主细胞的粘附和入侵,并缓解病原菌对宿主细胞结构和功能的破坏,提高了Caco-2细胞的增殖和分化,紧密连接蛋白ZO-1表达、细胞表面微绒毛密度和细胞内AKP的活性,与此同时,低浓度的SWCNTs对宿主细胞的毒性较小。作用机制研究揭示,SWCNTs作用降低了病原菌感染的Caco-2细胞内线粒体活性氧ROS的产生,下调了Caco-2细胞中NLRP3和下游信号通路分子(Caspase-1ASC)mRNA的表达,抑制了细胞内IL-1b的分泌。研究结果对病原菌感染的肠道炎症相关的疾病的预防和治疗提供了重要的线索。相关结果发表在Small上。

    相关工作得到了国家科技部973计划及国家自然科学基金的资助。

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