金黄色葡萄球菌(简称金葡菌)是一种能够导致金黄色葡萄球菌肺炎的条件致病菌。抗生素滥用和金葡菌具有易产生耐药性的特性导致耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)等耐药金葡菌的广泛流行。因此,临床急需新型抗感染策略应对金葡菌肺炎。已有研究发现肠道菌群及其代谢物参与了肺脏细菌性感染的免疫调节,对耐药菌具有定植抗性,Trace biological evidence表明改善肠道微生物群是应对金葡菌肺炎的潜在治疗策略。植物化合物具有成本低、来源广和毒性低等特点,是抗细菌感染先导化合物发现的重要宝库。综上,从植物化合物中发现以肠道微生物群为靶点防治金葡菌肺炎的先导化合物具有重要意义。本研究首先通过实验治疗学研究考察不同浓度植物化合物-二吲哚甲烷(DIM)对金葡菌肺炎的预防作用。结果发现连续灌胃DIM(100 mg/kg、200mg/kg和400 mg/kg)14天对感染金葡菌肺炎小鼠均有良好的预防作用,其中200mg/kg DIM可显著降低金葡菌肺炎小鼠肺组织载LY294002 NMR菌量(P<0.01)和炎性反应(IL-6,P<0.05;IL-1β、TNF-α,P<0.01),有效缓解肺组织病理性损伤和肺水肿。本研究进一步通过最小抑菌浓度试验和生长曲线分析验证DIM对金葡菌的抗菌作用,结果发现DIM对受试金葡菌的MIC均大于1024μg/m L,在不高于256μg/m L浓度范围内对MRSA USA300生长无显著抑制作用,表明DIM对金葡菌无直接抑菌作用。此外,在细胞水平上发现DIM(不高于128μg/m L)对宿主细胞(A549细胞)无显著的药物毒性。应用HPLC测定小鼠粪便、血液和肺组织中DIM含量,分析药物在小鼠体内的吸收和代谢情况,结果发现在停止灌胃DIM 48 h后的小鼠粪便、血液和肺组织样品中均未直接检测到DIM残留,且低于检测限量(0.1μg/m L)。上述研究表明DIM是基于非病原靶向发挥预防金葡菌肺炎作用。综上,本研究进一步探究DIM靶向肠道抗金葡菌肺炎作用及其潜在机制。试验发现,连续14天灌胃200 mg/kg DIM对小鼠体质量变化、饮食饮水量和肝脾肾脏器器官均无显著影响,表明DIM在有效给药浓度下对小鼠无显著毒性作用。本研究通过建立小鼠肠道菌群失调动物模型验证DIM调节肠道菌群预防金葡菌肺炎的潜在作用,结果显示DIM可显著降低肠道菌群失调小鼠肺脏载菌量(P<0.01),缓解肺组织病理性损伤,显著降低金葡菌感染所致的肺水肿(P<0.01)。此外,金葡菌感染导致菌群失调组小鼠肺脏中MPO和ROS含量显著升高(P<0.01),而DIM处理可显著降低MPO和ROS含量(P<0.01)。炎症信号通路分析(蛋白免疫印迹试验和ELISA试验)结果发现金葡菌感染导致小鼠肺组织MAPK炎症信号通路的激活,磷酸化JNK和p38蛋白表达量明显升高(P<0.01),而DIM处理可显著降低磷酸化JNK和p38蛋白的表达(P<0.01)以及缓解金葡菌介导的炎性反应(TNF-α,P<0.05;IL-6、IL-10,P<0.01)。经过免疫荧光和PAS染色试验证实连续灌胃DIM14天可有效降低抗生素造成的肠道紧密连接蛋白(ZO-1和Claudin-1)表达量和杯状细胞数量(P<0.01)。16s RNA高通量测序结果表明DIM处理组可显著改善小鼠的菌群结构(P<0.01),提高拟杆菌门、螺杆菌属等有益菌群比例。DIM介导的粪便移植显著降低肺脏载菌量(P<0.01)和炎性反应(TNF-α,P<0.05;IL-6、IL-10,P<0.01),缓解肺脏病理性损伤,证实DIM调节肠道菌群发挥预防金葡菌肺炎作用。本研究采用非靶向代谢组学技术分析进行差异代谢物筛选,结果发现与溶剂对照组相比,DIM处理可显著提高肠道中异阿魏酸(IFA)、霉酚酸(MPA)、氧化型谷胱苷肽(GSSG)和尿苷-5'-二磷酸二钠盐(UDPD)的富集,代谢物回补验证性试验证实补充IFA可显著降低肺脏载菌量(P<0.01),缓解金葡菌感染导致的肺水肿(P<0.05)及肺脏病理性损伤,有效预防金葡菌肺炎,抑制MAPK炎症信号通路的激活和炎症因子的表达。综上所述,本研究发现连续灌胃DIM(200 mg/kg)14天,能够调节小鼠肠道菌群,显著提高拟杆菌门、螺杆菌属等菌群的比例,增加IFA的产量,抑制小鼠肺脏MAPK信号通路的激活,降低肺组织内菌落定植和缓解肺脏病理性损伤,有点击此处效发挥预防金葡菌肺炎作用。本研究为靶向肠道菌群抗金葡菌肺炎感染提供了新思路和先导化合物,为进一步防治耐药性金葡菌感染提供一定理论依据。