Recherche sur le dépistage de médicaments antibactériens potentiels à base d'herbes chinoises sur la base du système de détection du quorum de Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa (PA) est associé à diverses infections. Des études récentes ont montré que la résistance à PA est renforcée par le quorum sensing pendant le traitement antibiotique. Ces dernières années, en raison de l'utilisation généralisée des antibiotiques, PA a développé une résistance à plusieurs antibiotiques, ce qui rend le traitement des infections cliniques à PA beaucoup plus difficile. La recherche de nouveaux médicaments pour supprimer les infections à PA résistantes aux médicaments est devenue une question urgente à l'échelle mondiale. Étant donné les ressources abondantes de la médecine traditionnelle chinoise dans notre région, ce projet envisage de partir de la médecine traditionnelle chinoise et de cibler les protéines clés impliquées dans le quorum sensing. À l'aide de la méthode d'ancrage moléculaire, recherche de molécules ligands ayant une grande affinité pour les sites actifs dans la bibliothèque de composés de la médecine traditionnelle chinoise. En utilisant des tests antibactériens pour valider les résultats du criblage virtuel, nous visons à identifier les plantes médicinales chinoises qui peuvent inhiber la résistance à la PA dans la pratique clinique, en combinaison avec les antibiotiques.
Le quorum sensing (QS) est un système de communication intercellulaire qui coordonne l'expression de la virulence dans les populations bactériennes. Le mécanisme se compose de cinq points : (1) surexpression des gènes des pompes d'efflux ; (2) les enzymes inactivantes hydrolysent les médicaments ; (3) formation de biofilms ; (4) mutation de la cible ; (5) diminution de la perméabilité de la membrane externe.
Le système de détection du quorum de PA comprend au moins quatre sous-systèmes : Le signal de quinolone de Pseudomonas (PQS), le signal de quorum sensing intégré (IQS) et les systèmes LAS et RHL. Par conséquent, par rapport aux antibiotiques traditionnels, les inhibiteurs du quorum sensing (QSI) peuvent réduire la toxicité de la PA, diminuer la résistance aux médicaments, éviter la septicémie et améliorer la sensibilité du traitement antibiotique.

Le problème de la résistance des PA devient de plus en plus sérieux, ce qui pose des défis importants à l'efficacité thérapeutique des antibiotiques dans la pratique clinique. Le système QS est largement présent dans diverses bactéries, en particulier les PA, et présente une régulation en cascade entre les systèmes, régulant la pathogénicité et la résistance aux médicaments des bactéries. Par rapport aux antibiotiques traditionnels, les QSI peuvent inhiber le système QS des bactéries cibles à des concentrations appropriées sans affecter la croissance bactérienne normale, en réduisant la virulence bactérienne et en inhibant la propagation des toxines bactériennes. Les cinq protéines utilisées dans cet article correspondent à des protéines de voies différentes. Parmi elles, 5EOE est une protéine de type BEL-1 qui peut produire des enzymes inactivantes pour décomposer le cycle β - lactame, conduisant à l'inactivation de ce type d'antibiotique ; 4HEF est un complexe hydrolase de céphalosporine appartenant au sous-système LAS de quorum sensing. Il inhibe la sérine β - lactase en formant un complexe enzymatique covalent similaire à la β - lactase, fournissant une base structurelle pour sa performance inhibitrice à large spectre ; 4ZZL est un mutant de MexR-R21W, qui est un inhibiteur de l'opérateur de la pompe d'efflux multidrogue MexAB OprM chez Pseudomonas aeruginosa. La mutation qui endommage la liaison à l'ADN entraîne une résistance à plusieurs médicaments. 4NR0 est une énoyl ACP réductase produite pour PA, qui joue un rôle important dans la synthèse du facteur de virulence 3-oxo-C12HSL. 3H78 est un complexe composé d'un mutant de l'enzyme de biosynthèse du signal des pseudomonas quinolones et de l'ortho aminobenzoate, qui est un catalyseur important pour la biosynthèse dans la bactérie. L'inhibition de ce complexe peut réduire la production de facteurs de virulence dans le système PQS et diminuer la résistance aux médicaments.
Ces dernières années, des études ont montré que certains médicaments cliniques couramment utilisés ont également une activité sur les QSI. L'aspirine, un antipyrétique et analgésique traditionnel, n'affecte pas la croissance de l'AP à une concentration de 6mg/mL, tout en exerçant un certain effet inhibiteur sur les facteurs de virulence de QS tels que l'élastase et la pyocyanine. L'insecticide chloramphénicol peut inhiber la production de facteurs de virulence de PA et la formation de biofilms. En outre, certains médicaments synthétisés artificiellement possèdent également les propriétés des QSI. Par exemple, un dérivé synthétique basé sur la furanone (5Z) -4-bromo-5- (bromométhylène) -3-butyl-2- (5H) - furanone), la furanone C-30, peut inhiber l'expression des pompes d'efflux et des facteurs de virulence, augmentant ainsi la sensibilité du biofilm de PA aux antibiotiques. Mais jusqu'à présent, presque toutes ces études sont restées dans le domaine du laboratoire, et leur activité clinique doit encore faire l'objet de recherches plus approfondies.
Cet article utilise le logiciel MOE pour cribler virtuellement les ingrédients actifs de 2733 plantes médicinales chinoises courantes et obtient 7 plantes médicinales chinoises susceptibles d'avoir des effets inhibiteurs sur les souches résistantes aux médicaments : noix de galle, racine de ramie, ongle de sabot de mouton, mère de charbon de bois, perle de feuille, pin d'eau et pivoine sauvage à fleurs multiples. Par la suite, une validation antibactérienne pertinente a été effectuée, et les résultats étaient cohérents avec les calculs d'amarrage moléculaire, ce qui indique que ce criblage a un certain degré de rationalité. La méthode de criblage virtuel par ordinateur utilisée dans cette étude se caractérise par son faible coût et sa grande efficacité. La combinaison des calculs dans les expériences pharmacologiques traditionnelles peut conduire à une recherche plus efficace. Toutefois, il convient de mentionner que certains médicaments traditionnels chinois n'ont pas été obtenus par le calcul virtuel, mais ont montré une activité antibactérienne lors du criblage réel (comme Yanfumu, Xiqingguo, Hezi, etc.), ce qui indique que cette méthode est encore relativement rudimentaire, avec des écarts et des omissions, et qu'elle doit être améliorée. Dans une phase ultérieure, la simulation de la dynamique moléculaire sera utilisée pour analyser des questions scientifiques importantes telles que la mobilité du système et le mécanisme d'inhibition.
En ce qui concerne les herbes chinoises sélectionnées dans cet article, Chen et al. ont observé que, dans certaines circonstances, les noix de galle ont un certain effet nettoyant sur le biofilm de l'AP, voire l'éliminent complètement ; Song et al. ont constaté que l'extrait de l'herbe médicinale chinoise Charcoal a un certain effet inhibiteur sur la croissance de l'AP, et que sa concentration inhibitrice minimale est de 15,63 mg/mL ; Pandey et al. ont constaté, grâce à des expériences antibactériennes in vitro, que les extraits du scarabée à sabot (feuilles, écorce de tige et fleurs) ont un certain effet antibactérien sur l'AP.
Un autre objectif de cet article est de fournir des réponses cliniques aux infections à PA résistantes aux antibiotiques. Nous collaborons actuellement avec des départements cliniques pour sélectionner divers remèdes traditionnels chinois, qui seront décoctés et combinés avec de l'amoxicilline, du céfotaxime et de la lévofloxacine afin d'observer leurs effets thérapeutiques et de réaliser des progrès. Toutefois, les praticiens de médecine chinoise clinique ont indiqué que des formules de médecine traditionnelle chinoise plus puissantes étaient nécessaires pour obtenir un meilleur pronostic. Bien que la plupart des composés en soient encore au stade de la recherche sur l'activité biologique ou de la recherche préclinique, et qu'il y ait relativement peu de composés entrant dans la phase d'essai clinique, il y aura encore beaucoup d'incertitude à l'avenir. Cependant, ces composés aux mécanismes d'action différents fournissent une expérience et des idées de recherche précieuses aux chercheurs, ce qui rend possible l'émergence de nouveaux médicaments antibactériens. Les QSI ont de bonnes perspectives d'application et les QSI rapportés sont encore limités. Il est nécessaire d'étudier des QSI sûrs et efficaces qui conviennent réellement à l'usage humain pour résoudre le problème de la résistance bactérienne en médecine.