全球结核病仍然是严重的疾病和艾滋病患者死亡最常见的原因( 1]。 结核分枝杆菌(MTB)结核病的病原生物很难控制而出现耐药菌株造成的多药耐药性(MDR)。耐多药结核病属性异烟肼(INH)和利福平(RIF)的阻力,而广泛耐药结核病(xdr - tb)涉及额外的耐氟喹诺酮类原料药与三种注射药物之一,硫酸卷曲霉素、阿米卡星、卡那霉素( 2]。的一个策略来应对耐多药结核分枝杆菌的现象对小说是发现目标当前使用抗结核药物异烟肼等RIF,乙胺丁醇(EMB)。

异烟酸酰肼或俗称异烟肼(INH)是最重要的抗结核一线药物之一,阻碍霉菌酸合成杀死积极增长的细胞内和细胞外的结节杆菌( 3]。异烟肼目标韩国仁荷(EC 1.3.1.9 enoyl -酰基载体蛋白质还原酶)通过形成加合物与NAD (H)需要通过影响霉菌酸生物合成脂肪酸合成二世(FAS-II)途径 4]。同样有异烟肼形式复杂的调查报告 β-ketoacyl-ACP合成酶(KasA)酶。为了更好地理解异烟肼的功效,已经采取了一些新颖的策略。例如,遗传学和生化方法导致了两种不同的目标酶的发现异烟肼内独特的II型FAS系统参与霉菌酸合成( 5]。同样,定量蛋白质组学揭示小说的见解在分枝杆菌异烟肼易感性,这是由一个普遍的应激蛋白。增加KatG水平增加引起bcg - 2013水平基础的表型易感性分枝杆菌异烟肼( 6]。事实上,大多数抗生素的辨病/打范式可能不适用于异烟肼,所发现的蛋白质组学分析,相信有十二INH-pyridine核苷酸代谢产物,每一个潜在的目标不同的酶( 7]。甚至在硅片方法摆脱小说洞察的作用机制由KatG异烟肼耐药性基因突变( 3]。

在这种情况下,这将是巨大的利益和价值的理解耐药性结核分枝杆菌,对异烟肼的基础。考虑到异烟肼的主要目标包括抑制霉菌酸合成( 5, 8- - - - - - 11),了解其他类的结核分枝杆菌的脂质成分改变异烟肼治疗可能会进一步帮助识别潜在的新靶点。脂质生物已经进化到更大程度上在过去的十年中,主要归因于复杂的进步质谱(MS)仪器( 12, 13]。许多研究指出改变脂质代谢相关的疾病,包括结核病( 14- - - - - - 21]。因此,研究高通量lipidomics血脂水平的方法涉及女士最近获得了显著的重要性。最重要的是,综合研究报告数据库结核分枝杆菌的脂质,“MTB LipidDB”[ 18),吸引了我们的注意力,这为我们提供了推动力MTB lipidome调查,我们选择了应用(反相)液相色谱与电喷雾电离,即LC-ESI-MS。因此,本研究的目的是比较结核分枝杆菌的血脂异烟肼,其中脂质从LC-ESI-MS数据分析解释。LC-ESI-MS数据表明,异烟肼治疗不仅会改变霉菌酸的生物合成是已知的,但也显著影响生产等脂质类glycerolipids (gl)和glycerophospholipids (gpl),尚未公布,因此,这可能是第一个这样的报告。此外,使用另一个数据库中,我们解释LC-ESI-MS数据MycoMass [ 22),其输出与输出产生从Mtb LipidDB 18),发现来自数据库的结果相似,尽管MycoMass数据库的主要区别是,输出显示多酮类化合物重大改变(PKs)类别由于异烟肼,并没有非常明显的输出Mtb LipidDB。因此,我们的分析在此提供了一个肯定的暗示,促使我们提出一个假说,异烟肼可以显著改变gl的合成,结核分枝杆菌和党,除了,gpl的霉菌酸。因此这项研究的结果可以帮助找到小说对结核分枝杆菌的治疗药物靶点。

结核分枝杆菌的脂质稳态有重要作用致病性和近60%的细胞干重是由于脂质( 18]。脂类的不同结构体系结构和lipophobicity宿主抗体形成阻塞,灭菌器,和种抗结核菌的药物 29日),因此是有益的结核分枝杆菌的生长和存活。已知的抗结核药物异烟肼,目标几个基因,即 KATG, NDH, MSH, NAT与显性表型,但主要目标仍然存在 韩国仁荷编码enoyl-Acyl-Carrier-Protein (ACP)称为韩国仁荷还原酶。异烟肼共识目标表明C26 FA伸长的抑制FA合酶II复杂,限制的形成霉菌酸( 9]。获得洞见和更好地了解到异烟肼的作用机制,因此我们决定比较结核分枝杆菌异烟肼暴露的lipidome概要结核分枝杆菌细胞与未暴露的细胞。

在八脂质类定义为脂质地图( http://www.lipidmaps.org),结核分枝杆菌的脂质确认到目前为止只包括六大类:脂肪酰基(FAs) glycerolipids (gl) glycerophospholipids (gpl), prenol脂质(PLs),多酮类化合物(PKs)和saccharolipids (SLs) [ 18, 22]。因此,获得的结果从MS-LAMP覆盖这六个类别的脂质。已经描述( cf。见上, 2。6),质量窗口范围= 0.5被发现MS-LAMP的最佳值进行搜索。此外,定性分析了文中的数据。

22的潜在脂质解释“控制”样本,5属于FAs类别,12 gl, 5是gpl(表 1和 2)。另一方面,从INH-treated 54潜在脂质发现样本包括11 FAs, 21 gl, 18(图gpl 3和表 1和 2)。因此,MS-LAMP获得的输出在查询LC-ESI-MS数据获得的“控制”和“INH-treated MTB样本表明,异烟肼治疗引发的合成不仅更多的油脂的脂质类(数据 2和 3),但也完全不同的脂质中的每个脂质类别没有发现未经处理/控制样本(表 1和 2)。重大改变脂质属于GL和GPL类别在这个调查是值得注意的,因为研究迄今为止只报道变化发生霉菌酸(FA类别)由于异烟肼治疗( 5, 9, 10]。这些不同的脂质可以参与耐药性的机制,这开辟了新的远景调查。

霉菌酸(MA)和phthiocerol dimycocerosates(暗)属于致病性FA类和观察,没有发现异烟肼(表的存在 1和 2)。昏暗的因素之一负责与解决机制导致毒性;然而一些数据表明,结核分枝杆菌的盾牌从氧化应激,例如,由于没有(一氧化氮),调节生产等关键炎性细胞因子TNF - α,调节免疫原性反应。异烟肼抑制这个类,使细菌无法生长在氧化应激( 30.]。也记录mycolates扮演了一个重要的角色在细胞壁通透性( 31日]。因此,结核分枝杆菌异烟肼影响的水平,从而使细胞更多的渗透。此外,有趣的是,mycocerosic酸水平“INH-treated”样本似乎相对较高而“控制”(表样例 1和 2)。phthiocerol Mycocerosic酸与长链二醇酯化,生成phthiocerol dimycocerosate(暗)。因此,它可能会推测异烟肼在post-mycocerosic酸抑制昏暗的合成步骤,即抑制phthiocerol之间的酯化反应和mycocerosic酸生物合成途径中 32]。同样,我们可以发现改变脂酰链长度的hydroxyphthioceranic酸和phthioceranic酸,异烟肼,并发现两类分子链长度降低(表 1和 2)。这个观察提示我们假设合成硫脂质,在hydroxyphthioceranic酸和phthioceranic酸是其主要成分,结核分枝杆菌的影响,独特的礼物和宿主-病原体相互作用中扮演至关重要的角色 32]。

gl类别包含三种不同的子类的数量取决于脂肪酸甘油骨架,即monoacylglycerol(毫克),甘油二酯(DG)和三酰甘油(TG)。gl可以与马( 33)或非( 34]。当MTB杆菌休眠阶段他们积累TGs或压力条件。当MTB需要能量时,异化了TGs脂肪酶酶存在的外墙产生FAs可用于能源生产( 21, 27]。在此,我们发现脂肪酶活性明显降低在异烟肼的存在(图 4),这意味着较低的燃烧,减少利用积累的TGs MTB压力条件下所需的,如存在异烟肼在这种情况下( 35]。对这个,MS-LAMP的输出(表 1和 2;图 3)提供了支持证据,相对较高的DG和TG是观察在INH-treated示例中,“控制”相比,这些水平样本,其中相对更多的MG观察(表 1和 2)。

gpl形成脂类的另一个重要类别,这似乎是在异烟肼的反应更迅速。此外,它已经知道,结核分枝杆菌的毒性菌株具有更高的gpl(内容 36]。主要gpl增加水平检测异烟肼反应,其中包括磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰甘油(PG)和磷脂酰肌醇甘露糖苷(pim)(表 1和 2)。MTB改变脂质成分在应对各种压力条件下为了适应变化了的环境。有报告显示,异烟肼的压力下,与脂质生物合成相关的基因包括GPL经历突变导致脂质成分的改变,进而导致开发耐异烟肼( 37- - - - - - 39]。构成的一个子类pim和gpl MTB细胞被膜的重要组成部分。极地PIM物种也可以作为lipomannan膜锚(LM)和lipoarabinomannan (LAM)。合成的PIMs结核分枝杆菌的发生顺序PIM1有助于合成PIM2同样直到PIM6,揭示了广泛的遗传和生化研究[ 40]。PIMs为重型mannosylation基质形成LMs和额外arabinosylation产生脱逃,角色在致病性的 21, 40]。发现acylated磷脂酰肌醇甘露糖苷,Ac1PIM1,要么是在异烟肼的存在大大降低或缺乏;因此我们可以假设酰化,可能是抑制异烟肼和酰化的作用,对耐药需要进一步探索。

进一步,我们进行比较分析脂质类别的识别从数据库MycoMass MS-LAMP的输出。MycoMass数据库中搜索也以同样的方式进行搜索是用Mtb LipidDB使用MS-LAMP,即窗口范围设置为0.5(见部分 2。6)。已经描述( cf。见上, 3所示。2),搜索得到的脂质MycoMass数据库大于了结核分枝杆菌从LipidDB (MS-LAMP),由于MycoMass数据库中脂类的数量是多的Mtb LipidDB。MycoMass数据库由最大数量“SLs”,有趣的是,Mtb LipidDB FAs超过MycoMass(表 5)。的gl MycoMass大约是三次的结核分枝杆菌的gl LipidDB数量;然而,gpl的数量有点类似(表的数据库 5)。因此,当输出对应于每一个产生的脂质类这两个数据库相比,一些有趣的推论。

表 6描述了比较两个数据库的输出了,观察m / z值的“控制”和“INH-treated”样本。类似的输出Mtb LipidDB (MS-LAMP),结果从MycoMass数据库还表示变化的类别gl和gpl,由于异烟肼治疗(表 6)。然而,在从数据库MycoMass输出的情况下,多酮类化合物重大改变(PKs)对异烟肼治疗也是明显的,这是不那么明显的MS-LAMP的输出。这可以理解从表 5,很明显,MycoMass数据库包含893,而只有21 PKs结核分枝杆菌的存在LipidDB。尽管这两个数据库之间的显著差异,某些观察m / z值,15 35(控制),5个中的16(控制和INH-treated)和28 88 (INH-treated),解释或两个数据库(表中找到 6)。22个脂质中有解释从Mtb LipidDB (MS-LAMP)使用15 m / z值在“控制”示例(见图 2),16 MycoMass数据库中也含有脂质。此外,88年61 m / z值数据中观察到的“INH-treated”示例解释了MycoMass数据库,这对应于158脂质。其中158脂质,42脂质分子由两个数据库可判断的。这表明116年的脂质分子识别的数据“INH-treated MycoMass数据库的样本是独一无二的。所有这些都是绘画般的维恩图解的形式如图所示 5(见补充表 S1- - - - - - S3)。

仔细评估和比较分析两个数据库的输出显示,10岁和24岁 m / z观察值在“控制”和“INH-treated”样本,分别两个数据库(表中没有发现 6)。同样,它是不可能把任何7观察脂质 m / z值中常见数据从“控制”和“INH-treated”(表样本 6)。这表明这些41 m / z值(补充表 S4)质量光谱数据可能是由于新脂质分子,这可能是结核分枝杆菌的发现,提示需要更新这两个数据库。或者,结核分枝杆菌的菌株用于创建这两个数据库可能是不同于“临床应变”被用于这个调查,可没有这些的原因 m / z值在这两个数据库。图 6描述数据的柱状图表示表所示 6结核分枝杆菌,即输出从LipidDB (MS-LAMP)和MycoMass进行了比较。

完全的观察研究加强我们的假设,结核分枝杆菌异烟肼治疗改变的脂质组成,这种变化不仅限于FAs孤单。变化与gl指出,,gpl和PKs结核分枝杆菌的异烟肼治疗确实可以打开新的视角进行进一步的调查,从而帮助解剖耐药性的进化机制并探索新的药物靶点(图 7)。尽管目前尚不清楚,如何和以什么顺序这些变化是相互联系的,这项研究似乎表明,膜的生成的数据重构对结核分枝杆菌的生存压力至关重要。异烟肼耐药性之间的具体联系和命名脂质在这项研究可能提供诊断和治疗靶点半个仪器应对耐多药结核病。需要指出的是,推断抵达这个调查实际上是基于脂质质量指纹识别,是通过传统的ESI MS涉及Mtb LipidDB和MycoMass和数据库搜索。为了验证这些推论为了证明所提出的假说,薄层色谱法(TLC)和串联质谱分析(MS / MS)的一些标准化合物需要调查(将来可能追求),这项研究的结果可以选择标准化合物的基础。此外,一个方面从这项研究中,这可能是有用的在未来,是许多观察到 m / z值不能归因于任何脂质在现有版本的数据库,也就是说,Mtb LipidDB (MS-LAMP)以及MycoMass,表明这样的观察 m / z值可能是由于新结核分枝杆菌的脂质分子尚未发现。这意味着,这两个数据库的版本在这项研究中,我们使用可能不足够,也许需要被更新。此外,它值得特别提到一些基因和宿主因素相互作用,因此必须考虑在设计策略旨在搜索治疗靶点。广泛lipidomic分析需要执行,为了查明结核分枝杆菌不同菌株之间的共性,lipidome变异。然而,这项研究可能是一个资源点开始连接由于异烟肼耐药性的变化。