畜禽体表外用抗菌肽渗透机理及强化改造探索

The agents for prevention and treatment of swine exudative dermatitis faced the flaws of low permeability, strong irritation and high drug-resistance. The main content of research will be focused on the following three aspects: 1) design of the lipopeptides with the characters of high efficiency and low toxicity by coupling fatty acid, and elucidate the mechanism of skin penetration and antibacterial; 2) clarification of the interaction effect between new transdermal antimicrobial peptide, target animal skin endogenous antimicrobial peptide and anti-infection/healing factors, dermatitis pathogenic bacteria; 3) research of the release, permeation and bactericidal ability of lipidosome, ethosomes and microemulsion in skin environment, and build the preparation technology of skin penetration promoting agent. This consolidates the foundation of effective replacement of traditional drugs such as povidone iodine and penicillin, and will provide materials, methods and theoretical support for design and development of new external antimicrobial peptides. The new lipopeptide and transdermal auxiliaries will increase the transdermal rate and reduce the incidence of dermatitis and demonstrate the comprehensive advantages of antimicrobial peptides in place of traditional drugs for livestock and poultry.

项目针对猪渗出性皮炎防治药物渗透性低、刺激性强和病原菌耐药性高的特点，在课题组已有抗菌肽前期研究工作基础上，借助脂肪酸有效透皮（低抗菌）、脂肽类抗生素（高耐药）有效杀菌的构效机制，研究揭示抗菌肽皮肤渗透、体表杀菌和皮炎预防机制，建立渗透性强、耐药性低、抗菌性高的新型抗菌肽创制材料与方法基础。主要内容：1）通过偶连脂肪酸，设计新型高效，低毒脂肽，并表征其皮肤渗透效果和杀灭病原菌机制；2）比较研究脂质体、醇质体和微乳液促进抗菌肽制剂在皮肤环境下的释放、渗透及杀菌能力，建立助渗剂制备技术。3）阐明外源抗菌肽与靶动物皮肤内源抗菌肽等抗感染及修复因子之间的互作效应；通过以上研究夯实抗菌肽有效替代聚维酮碘与青霉素等传统药物的基础，为设计开发新型外用抗菌肽提供材料、方法与理论支持，有助于提高相关防治产品透皮率、减少皮炎发病率，充分发挥抗菌肽替代畜禽用传统药物的范围、潜力、实效等综合替抗优势。

本项目针对畜禽外用防治药物渗透性低、刺激性强和病原菌耐药性高问题，完成以下研究工作：.（1）脂肪酸偶联肽设计及其抗猪葡萄球菌研究：通过N端偶联亚油酸和C端酰胺化，创制新型脂肪酸偶联肽Lin-Lf4NH2和Lin-Lf5NH2；其可快速（5 min）穿透和破坏细胞膜，干扰基因组DNA，导致细菌死亡。具控释和缓释的透皮特性，其经皮累计渗透量分别为15.61和84.82 µg·cm-2，24 h皮肤滞留量为20.82和20.26 µg·cm-2。外用治疗有效减小感染小鼠的脓肿范围，降低皮肤荷菌量，下调促炎因子和趋化因子，促进伤口愈合，效果优于母体肽。对治疗猪葡菌感染的局部控释制剂的开发具指导意义。.（2）抗菌肽DLP4对猪葡萄球菌抗菌机理及治疗效果研究：揭示了肽作用于细胞膜，使细胞皱缩、破裂、内容物泄露，且与基因组DNA结合，导致碱基堆积力下降及双螺旋解旋。猪葡菌感染的仔猪渗出性皮炎模型实证肽显著降低感染仔猪IL-6、IL-10和TNF-α水平，增加IgA、IL-12p40p70和GM-CSF水平；降低肺、肝、脾和肾的荷菌量，抑菌作用与头孢曲松相当；缓解皮肤、肺和肾损伤。.（3）抗菌肽凝胶制剂制备及其对金黄色葡萄球菌感染伤口的修复研究：以羟丙基纤维素和海藻酸钠为辅料创制新型抗菌肽凝胶制剂HPC-NZ2114和 SA-NZ2114，其可以促进HaCaT细胞划痕的修复和迁移，上调EGF和VEGF表达。HPC-NZ2114和SA-NZ2114具三维网状结构，为假塑性流体，体外释药过程分别符合Higuchi方程和一级方程。1.024mg/g HPC-NZ2114治疗组更有效促进伤口修复，诱导伤口处CD31、EGF和VEGF的高效表达，修复效果优于莫匹罗星和氧氟沙星，细菌清除能力与对照抗生素相当。.通过以上研究夯实抗菌肽替代传统药物基础并凸显其局部用药优势，为设计开发新型外用抗菌肽提供材料、方法与理论支持。