中国公共卫生  2008, Vol. 24 Issue (10): 1212-1213   PDF    
家蝇幼虫抗弓形虫抗菌肽分离纯化
赵瑞君1, 于娟1, 崔晓东2, 王转花2     
1. 山西医科大学寄生虫教研室, 太原 030001;
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
摘要目的 从家蝇幼虫血淋巴中分离纯化具有抗弓形虫作用的抗菌肽. 方法 通过损伤加感染的方法诱导家蝇幼虫大量表达抗菌肽,然后经过研磨、离心和层析等过程,将家蝇幼虫抗菌肽进行分离纯化,采用四甲基偶氮噻唑蓝(MTT)比色法和血细胞计数法筛选对弓形虫速殖子有抑制作用的抗菌肽. 结果 经Resource S阳离子柱和Su-perdex G75凝胶柱层析后,筛选出2种对弓形虫速殖子有杀伤作用的抗菌肽. 结论 家蝇幼虫血淋巴中存在抗弓形虫作用的抗菌肽,而且不止一种,但其效果有所不同.
关键词家蝇幼虫     抗菌肽     抗弓形虫     纯化    
Purification of the antimicrobial peptides with anti-Toxoplasma gondii effect isolated from Musca domestica larvae
ZHAO Rui-jun, YU Juan, CUI Xiao-dong, et al     
Institute of Medical Parasitology, Shanxi Medical University Taiyuan 030001, China
Abstract: Objective To isolate and purify the antimicrobial peptides with anti-toxoplasm a gondii activity isolated from the haemlymph of M usca domestica larvae. Methods The antimicrobial peptides of Musca domestica larvae were induced by infection and injury were isolated and purified by trituration,centrifugalization and column chromatography.Then the antimicrobial peptides with anti-toxoplasma activity were sieved by M TT colorimetric method and haemacytometry. Results It was found that two antimicrobial peptides had anti-toxoplasma activity through Resource Scationic column chromatography and Superdex G75 gel column chromatography. Conclusion The two antimicrobial peptides with anti-toxoplasma activity existing in the haemlymph of M usca domestica larvae had different anti-toxoplasma effect.
Key words: Musca domestica larvae     antimicrobial peptide     anti-toxoplasma     purification    

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。

1.3 统计分析

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。

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。

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。

参考文献
[1] Jenssen H, Hamill P, Robert E W. Peptide antimicrobial agents[J]. Clinical Microbiolgy Reviews, 2006, 19(3) : 491–511. DOI:10.1128/CMR.00056-05
[2] Derouin F, Almadany R, Chau F, et al. Synergistic activity of azithromycin and pyrimethamine or sulfadiazine in acute experiment toxoplasmosis[J]. Antimicrob Agents Chemother, 1992, 36.
[3] 赵瑞君, 刘成芳, 董建臻, 等. 家蝇抗菌肽对弓形虫的抑制作用研究[J]. 中国媒介生物学及控制杂志, 2005, 16(3) : 189–190.
[4] 俞乃勋. 制备间接血凝试验抗原用弓形虫速殖子的净化[J]. 微生物学报, 1983, 10(4) : 161.
[5] 蒋艳, 胡群, 刘双又, 等. 雷公藤、盐酸小檗碱及柔红霉素在MOLT-4细胞中的药物作用及不同噻唑蓝法比较[J]. 实用儿科临床杂志, 2005, 20(7) : 684–685.
[6] 司徒镇强, 吴军正. 细胞培养[M]. 北京: 世界图书出版社, 2001: 181-209.
[7] Orsi N. The antimicrobial activity of lactoferrin: current status and perspectives[J]. Biometals, 2004, 17(3) : 189–196. DOI:10.1023/B:BIOM.0000027691.86757.e2
[8] Seeber F. An enzyme-release assay for the assessment of the lytic activities of complement or antimicrobial peptides on extracellular Toxoplasma gondii[J]. Microbiol Methods, 2000, 39(3) : 189–196. DOI:10.1016/S0167-7012(99)00117-7