2. 化学生物学与分子工程教育部重点实验室山西大学生物技术研究所
抗菌肽(Antimicrobial peptides AMPs)是生物细胞特定基因编码,经特定外界条件诱导产生的一类具有多种生物学功能的多肽[1]。目前,临床上抗弓形虫以化学药物为主,但疗程长,毒副作用大,停药易复发,迫切需要寻找新的抗弓形虫药物[2]。研究发现,家蝇(Musca domestica)幼虫血淋巴粗提物有杀灭弓形虫的作用[3],而家蝇血淋巴中起主要作用的活性物质就是抗菌肽,本实验将在此基础上对有抗弓形虫作用的抗菌肽进行筛选和纯化。
1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 家蝇幼虫多代培养的纯种品系(山西省疾病预防控制中心)。
1.1.2 菌株与虫株大肠埃希菌(军事医学科学院微生物流行病学研究所);弓形虫RH强毒株(北京大学医学部寄生虫学研究所),本实验室液氮保存,常规保种。
1.1.3 试剂苯甲基磺酰氟(PFSF)(美国Sigma公司);四甲基偶氮噻唑蓝(MTT)(美国Sigma公司),溶于0.15mol/L磷酸盐缓冲液(PBS,pH 7.4),配制成工作浓度5mg/ml,过滤除菌,4℃避光保存。十二烷基磺酸钠(SDS)(美国Amersco公司),10g SDS溶于100ml二蒸水中配成10% SDS,加入1g KCl;生理盐水(高压灭菌);胎牛血清培养液(DMEM)(美国Gibco公司)。
1.1.4 器材AKTATM purifier、Resource S(1ml)阳离子层析柱和Superdex G75 HR10/30凝胶分子筛层析柱(瑞典Amersham Pharmacia公司);ZS-2板式酶标仪(北京新风机械厂),生物显微镜BH-2型(日本Olympus公司),血细胞计数板(上海求精生化试剂仪器有限公司),96孔培养板(美国Gibco公司)。
1.2 方法 1.2.1 抗菌肽的诱导将3龄家蝇幼虫间断地放在冰盘上,用蘸有0.15mol/L浓度的大肠埃希菌液的昆虫针刺伤幼虫,然后将其放回新鲜麸皮饲料中饲养24h,诱导抗菌肽的产生。
1.2.2 抗菌肽的分离纯化将幼虫置于研钵中,冰浴下1g幼虫加入0.5ml生理盐水,内含1mmol/L苯甲基磺酰氟(PMSF),研磨,取匀浆液于4℃,12000 r/min离心30 min,重复2次,除去大分子杂蛋白,取上清液即为血淋巴提取物,-20℃保存备用。将血淋巴提取物进行Resource S柱层析,平衡缓冲液为20mmol/L,pH 6.0的PBS缓冲液,洗脱液为含0.5mol/LNaCl的PBS缓冲液,采用梯度洗脱,流速为0.5ml/min,测定280nm处的紫外吸收值,收集各峰进行抗弓形虫活性检测。将活性部分进行Superdex G75凝胶柱层析,用20 mmol/L,pH 6.0的PBS平衡洗脱,流速为0.35 ml/min,测定280 nm处的紫外吸收值,收集各峰进一步测定抗弓形虫活性。
1.2.3 抗菌肽抗弓形虫活性测定(1)MTT法检测:参照文献[4]方法将弓形虫速殖子进行分离纯化,用DMEM培养液(含10%胎牛血清)将弓形虫悬液浓度调整为4×107/ml,加入96孔培养板,每孔100μl,分别加入收集的各峰物质,每孔50μl,各做3个复孔,并设不含弓形虫的完全培养基调零孔和含弓形虫的阴性对照孔,各加入50μl PBS,置于4℃冰箱,于24h时加入MTT(5mg/ml) ,每孔10μl,置于37℃,5%CO2 饱和湿度条件下孵育4h后,各孔加入10%SDS(含1%KCl)100μl,溶解MTT还原产物,置于温箱15h后用ZS-2板式酶标仪测定450nm 波长吸光度(A)值[5]。(2)血细胞计数法:参照文献[6],用DMEM培养液(含10%胎牛血清)将弓形虫悬液浓度调整为106/ml,加入96 孔培养板,每孔100μl,依次加入收集的各峰物质,每孔50μl,各做3个复孔,阴性对照孔加入50μl PBS,置于4℃冰箱,于24h计数速殖子数,按以下公式计算弓形虫存活率。
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采用SPSS 11.5软件进行方差分析。
2 结果 2.1 Resource S柱层析结果(图 1)家蝇幼虫的血淋巴粗提物在Resource S柱层析上出现2个峰,分别用R1和R2表示。用MTT法检测,对照组平均A值为0.169,R1组平均A值为0.158,R2组平均A值为0.122,R2组与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05)。血细胞计数法检测显示,对照组弓形虫的存活率为74.25%,R1组弓形虫的存活率为69.3%,R2组弓形虫的存活率仅为34.2%。经血细胞计数法和MTT法检测的结果,发现R2峰物质具有抗弓形虫活性。
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图 1 家蝇幼虫抗菌肽粗提物在Resource S柱上的层析结果 |
2.2 Superdex G75凝胶柱层析结果(图 2,表 1)
将R2峰物质进行Superdex G75凝胶柱层析,出现6个峰,分别为S1-S6,经MTT法和血细胞计数法检测,活性峰主要集中在S5和S6峰。用MTT法检测,对照组平均A值为0.172,S5组平均A值为0.139,与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05),S6组平均A值为0.122,与对照组比较差异有统计学意义(P<0.01)。其余各组与对照组比较差异均无统计学意义。血细胞计数法检测显示,对照组弓形虫存活率为76.50%,S5组弓形虫存活率为49.20%,S6组弓形虫存活率为31.50%,可见S6组抗弓形虫效果较S5组为好。
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图 2 家蝇幼虫抗菌肽粗提物在Superdex G75凝胶柱上的层析结果 |
| 表 1 Superdex G75凝胶柱各峰物质的抗弓形虫活性(x±s) |
3 讨论
目前,抗弓形虫药物以磺胺嘧啶、乙胺嘧啶等化学药物为主,但由于其毒副作用,难以达到彻底治愈效果。因此,有关弓形虫病治疗的研究成为了国内外学者关注的焦点。抗菌肽是一类小分子免疫多肽,具有多种生物学活性,研究者已发现数种具有抗弓形虫作用的抗菌肽[6, 7]。本实验在前一阶段研究的基础上,采用AKTA purifier层析系统,将家蝇幼虫血淋巴粗提物进行了纯化。根据抗菌肽为碱性阳离子小肽,分子量多在20KD以下等特点,设计了阳离子柱和凝胶柱两步层析进行分离纯化。经过Resource S阳离子柱层析后,280nm处出现2个紫外吸收峰,经过MTT法和血细胞计数法检测,发现第2个峰有抗弓形虫活性,2种方法所得结果比较一致。再将活性峰物质用于Superdex G75凝胶柱层析后,280nm处出现6个紫外吸收峰,将其一一进行抗弓形虫活性检测,发现最后2个峰都有抗弓形虫活性,其中S6峰的活性更好一些。由于Superdex G75凝胶层析柱的分离范围为3~70KD,峰的位置与被分离物质的分子量有关,分子量大的会先被洗脱下来,因此,猜测这2种抗菌肽的分子量均应该在20KD以下。但它们究竟属于哪种类别抗菌肽,还有待于对其结构、生理生化性质、氨基酸序列分析等深入研究后证实。随着对抗菌肽研究的不断深入,由于其具有特殊的作用机制和不易产生耐药性等特点,将有可能成为新型的抗弓形虫药物。
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2008, Vol. 24
