一种替代抗生素的药物--褪黑素抵抗患儿脑膜炎大肠杆菌病原感染的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种替代抗生素的药物‑‑褪黑素预防患儿脑膜炎大肠杆菌病原感染的应用。脑膜炎型大肠杆菌从番鸭脑脊液中分离鉴定，利用此菌株首次构建3周龄ICR小鼠的脑膜炎模型，分别通过神经症状评分，死亡率差异统计，血脑屏障损伤程度，脑膜炎相关炎症因子表达等方面评估小鼠脑膜炎模型的成功构建。以抗生素作为参照，分别使用褪黑素和四种联合抗生素处理小鼠，一周后，检测脑膜炎小鼠发病的情况，结果显示褪黑素与联合使用抗生素均能降低脑膜炎小鼠的神经症状，提高脑膜炎小鼠存活率，褪黑素促进血脑屏障保持完整性，降低炎症细胞侵入中枢神经系统，经由脑肠轴作用预防小鼠脑膜炎的发病，为预防新生儿脑膜炎疾病提供新的抗生素替代品和治疗策略。

Application of Melatonin, a Substitute for Antibiotics, in Resistance to Pathogenic Infection of E.coli Meningitis in Children

【技术实现步骤摘要】
一种替代抗生素的药物--褪黑素抵抗患儿脑膜炎大肠杆菌病原感染的应用
本专利技术涉及针对一种替代抗生素的药物--褪黑素(脑白金)抵抗患儿脑膜炎大肠杆菌病原感染的应用。本专利技术进一步提供了用于替代抗生素预防脑膜炎发病的药物及其应用特性，有望为预防脑膜炎的发病提供新的策略。
技术介绍
自Vieusseux在1806年首次报道细菌性脑膜炎(bacterialmeningitis,BM)以来，该病一直被认为是一种重要的致死性疾病，是人和动物临床颇为关注的中枢神经系统感染。导致细菌性脑膜炎的病原菌有很多，其中由大肠杆菌引起的新生儿脑膜炎的死亡率位居世界前列。致脑膜炎型大肠杆菌主要包括新生儿脑膜炎大肠杆菌(NeonatalMeningitisEscherichiacoli，NMEC)和禽致脑膜炎型大肠杆菌(AvianmeningitisEscherichiacoli，APEC)。APEC属于肠道外致病性大肠杆菌，其禽类感染谱的广泛性和造成动物生产经济损失的严重性已引起业界高度关注。最近Tivendale等试验证明APEC也可引起包括人在内的哺乳动物疾病，表明APEC病原的感染宿主扩大，正在考虑是重要的人兽共患病的潜在病原体。相关研究证明，APEC的某些菌株与NMEC极为类似，具有专嗜神经组织的特性，临床表现以站立不稳、运动失调等神经症状为特征，且与常规APEC菌株的临床症状不同。APEC的致病过程包括：细菌存活在血液大量增殖引起菌血症；增加血脑屏障渗透性从而穿过血脑屏障，侵入中枢神经系统；最终导致中枢神经系统损伤，引起脑膜炎。虽然20世纪30、40年代随着抗生素的发现和临床应用，其病死率有所下降，但其死亡率和愈后神经系统后遗症的发生率仍相当高。国内外学者一直对细菌性脑膜炎及其脑损伤进行研究探讨，但到目前为止其病理和致病机制还有待系统和深入诠释。预防脑膜炎发病主要存在如下几个问题：新生儿血脑屏障未发育完全，因此会有病原菌侵入脑内，需寻找能够促进血脑屏障发育并有预防作用的药物；抗生素的大量或过度使用会导致机体肠道菌群混乱，引起机体代谢和免疫力下降，还会造成细菌耐药性的产生；因此寻找更为有效的替代抗生素的药物至关重要。褪黑素首次是在松果体中发现，具有调节生物节律的作用。目前发现，褪黑素已在生物体其他组织中均有分泌，具有多种功能：包括提高免疫力，改善肠道菌群种类和丰度，抗炎抗氧化等；能够自由通过血脑屏障，且目前的研究未发现有副作用；具有预防和治疗的作用，在体外杀菌实验中，已证明褪黑素能够抑制革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)和革兰氏阴性菌(大肠杆菌和沙门氏菌)的生长，具有良好的杀菌作用。本实验中，褪黑素能够发挥与多种抗生素联合使用时相同的杀菌作用，可以解决长期大量使用抗生素的弊端。由于抗生素不能阻断细菌溶解释放出的毒性物质(如内毒素)诱导产生的炎症反应，同时裂解细菌体内释放大量内毒素，促使病情持续恶化，而褪黑素用药时间短，且能够抑制细菌毒素诱导的炎症反应，发挥抗氧化、抗凋亡等作用，有效缓解或降低疾病造成的组织损伤和死亡。研究表明，褪黑素能够通过调节肠道微生物菌群降低肥胖和脂肪肝。然而，褪黑素替代抗生素预防APECXM-TW感染小鼠的脑膜炎发病的保护作用未见报道，并且通过调节肠道微生物来预防脑膜炎小鼠发病也尚未见相关报道，因此本研究具有创新性、先进性和应用性，为预防脑膜炎疾病提供新的思路和技术手段。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术主要目的在于提供一种替代抗生素的新药物-褪黑素(脑白金)，开发褪黑素的新的应用方向，寻找能够预防脑膜炎型大肠杆菌病原感染，减弱脑膜炎发病造成的血脑屏障损伤和中枢神经系统炎症反应的有效药物，本专利技术提供了褪黑素作为抗生素替代品，用于预防脑膜炎疾病和改善肠道菌群的潜在应用前景。本专利技术另一目的在于提供一种小鼠脑膜炎模型，通过脑膜炎病症指标的评估，作为探究抵抗脑膜炎疾病的模型和研究平台。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种替代抗生素预防脑膜炎发病的药物，其特征在于：所述替代抗生素预防脑膜炎发病的药物为褪黑素，其溶解、浓度和处理时间分别为：酒精溶解，30mg/kg(即每天针对每公斤的实验小鼠注射30mg褪黑素)，腹腔注射处理一周。褪黑素在替代抗生素抵抗患儿脑膜炎大肠杆菌病原感染药物中的用途，所述褪黑素浓度为30mg/kg，酒精溶解，通过腹腔注射的方式处理一周。脑膜炎型大肠杆菌为从发病番鸭脑脊液中分离的APECTW-XM菌株，该禽致脑膜炎型大肠杆菌分离株，分类命名为禽致病性大肠杆菌AvianpathogenicEscherichiacoliTW-XM(APECTW-XM)。抗生素对照组为氨苄青霉素(1g/L)、链霉素(1g/L)、庆大霉素(1g/L)、万古霉素(0.5g/L)四种联合使用，添加于饮水中，经由饮水的方式喂食一周，且饮水每日更换。所述脑膜炎动物模型为3周龄ICRSPF级小鼠。所述脑膜炎模型为APECTW-XM感染3周龄ICR小鼠引起的脑膜炎模型。脑膜炎型大肠杆菌APECTW-XM感染3周龄ICR小鼠脑膜炎模型的构建方法，其特征在于，所述脑膜炎型大肠杆菌APECTW-XM于发病番鸭脑脊液中分离鉴定；所述的3周龄小鼠为刚断奶的ICR小鼠，通过腹腔注射的方式使得3周龄小鼠感染脑膜炎型大肠杆菌APECTW-XM。不同感染菌量(CFU＝107，CFU＝108，CFU＝109)的APECTW-XM感染小鼠死亡速度按剂量由小到大依次增加。APECTW-XM感染小鼠后出现明显的神经症状，如神经萎靡、角弓反张等。APECTW-XM感染小鼠后血脑屏障的紧密连接蛋白表达量降低，即血脑屏障的完整性降低。APECTW-XM感染小鼠后脑内炎症因子TNF-α表达量升高15倍，iNOS表达量升高23倍，IL-1β表达量升高2000多倍，IL-6表达量升高3000多倍。所述的一种替代抗生素预防APECTW-XM感染3周龄ICR小鼠后的血脑屏障破坏和中枢神经系统损伤的药物，为褪黑素。一种替代抗生素的药物--褪黑素在制备抵抗患儿脑膜炎大肠杆菌病原感染的药物中的应用，褪黑素补充方式为腹腔注射(与饮水方式给药相比保护力更佳)，四种联合抗生素补充方式为饮水方式，APECTW-XM感染菌量107CFU，感染方式为腹腔注射。褪黑素和四种联合抗生素均能降低APECTW-XM感染小鼠后出现的神经萎靡、角弓反张等神经症状。褪黑素和参照药物四种联合抗生素一样，均能缓解APECTW-XM感染小鼠后造成的血脑屏障完整性降低。褪黑素和四种联合抗生素均能降低APECTW-XM感染小鼠后引起的脑内炎症因子表达量升高。褪黑素可以通过调节肠道微生物菌群来预防APECTW-XM对小鼠的感染，降低死亡率，减少对血脑屏障完整性的破坏。本专利技术通过综合测试脑膜炎发病的指标确定脑膜炎模型构建成功。研究结果显示，感染模型出现多种神经症状，如精神萎靡，角弓反张，抽搐；血脑屏障完整性破坏，如紧密连接蛋白表达量降低，Evansblue染料侵入脑内；中枢神经系统发生炎症反应，如IL-1β，IL-6，TNFα表达量显著升高。本研究通过检测褪黑素预防脑膜炎发病的几项指标包括：(1)褪黑素能够显著降低小鼠脑膜炎出现的神经症状及致死率；(2)褪黑素能够显著降低血脑屏障完整性的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种替代抗生素预防脑膜炎发病的药物，其特征在于：所述替代抗生素预防脑膜炎发病的药物为褪黑素，其溶解、浓度和处理时间分别为：酒精溶解，30 mg/kg，腹腔注射处理一周。

【技术特征摘要】
1.一种替代抗生素预防脑膜炎发病的药物，其特征在于：所述替代抗生素预防脑膜炎发病的药物为褪黑素，其溶解、浓度和处理时间分别为：酒精溶解，30mg/kg，腹腔注射处理一周。2.脑膜炎型大肠杆菌APECTW-XM感染3周龄ICR小鼠脑膜炎模型的构建方法，其特征在于，所述脑膜炎型大肠杆菌APECTW-XM于发病番鸭脑脊液中分离鉴定；所述的3周龄小鼠为刚断奶的ICR小鼠，通过腹腔注射的方式使得3周龄小鼠感染脑膜炎型大肠杆菌APECTW-XM。3.根据权利要求2所述的脑膜炎型大肠杆菌APECTW-XM感染3周龄ICR小鼠脑膜炎模型的构建方法，其特征在于，不同感染菌量CFU=107，CFU=108，CFU=109的APECTW-XM感染小鼠死亡速度按剂量由小到大依次增加。4.根据权利要求2所述的脑膜炎型大肠杆菌APECTW-XM感染3周龄ICR小鼠脑膜炎模型的构建方法，其特征在于，APECTW-XM感染小鼠后出现明显的神经症状。5.根据权利要求2所述的脑膜炎型大肠杆菌APECTW-XM感染3周龄ICR小鼠脑膜炎模型的构建方法，其特征在于，APECTW-XM感染小鼠后血脑屏障的紧密连接蛋白表达量降低，即血脑屏障的完整性降低。6.根据权利要求2所述的脑膜炎型大肠杆菌APECTW-X...

【专利技术属性】
技术研发人员：武琥琮，刘家奇，朱国强，张东，夏芃芃，任文凯，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32