奶牛乳房炎是全世界公认的影响奶牛健康最常见的疾病,其中由凝固酶阴性葡萄球菌感染导致的奶牛乳房炎正呈逐年上升趋势,而木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus,S.xylosus)是凝固酶阴性葡萄球菌感染中重要的临床分离菌,当其形成生物被膜后,其耐药性显著增强,且会导致宿主的持续性感染,造成乳房炎久治不愈。在2017～2018年我国农业农村部相继印发了《全国遏制动物源细菌耐药行动计划(2017～2020年)》和《兽用抗菌药使用减量化行动试点工作方案》的通知,通知中明文规定了退出除中药外的所有促生长类药物饲料添加剂品种。因此,从奶牛乳房炎发病的流行趋势和我国减抗、限抗等政策出发,研发以中药为主体的具有新型抗菌机制的药物,在临床奶牛乳房炎的治疗中具有重要意义。咪唑甘油磷酸酯脱水酶(IGPD)作为L-组氨酸生物合成途径中的关键酶之一,其只在细菌和植物中存在,而在哺乳动物的细胞中不存在。目前在除草剂和抗菌剂的生物学靶标数量有限的情况下,IGPD被认为是一个待开发的优质靶标。异甘草素作为甘草中黄酮类化合物的一种,具有良好的抗菌活性和成药性,虽然异甘草素能够抑制金黄色葡萄球菌的生长并抑制其生物被膜的形成,但目前尚未见异甘草素对木糖葡萄球菌生长和生物被膜作用的研究。因此,本研究通过探究异甘草素以IGPD为靶点揭示异甘草素对木糖葡萄球菌的作用,并在动物乳房炎模型中评估异甘草素的治疗作用。具体研究结果如下:(1)利用微量稀释法测量异甘草素对木糖葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC),同时利用时间-杀菌曲线以评估异甘草素对木糖葡萄球菌生长的影响,结果显示MIC值为80μg·m L-~1,并且异甘草素浓度为2倍MIC以上时,木糖葡萄球菌的生长被完全抑制。(2)利用结晶紫染色法和扫描电子显微镜观察的方法分析异甘草素对木糖葡萄球菌生物被膜的干预作用,结果显示:1/2倍MIC(40μg·m L-~1)、1/4倍MIC(20μg·m L-~1)和1/8倍MIC(10μg·m L-~1)的异甘草素能显著干预木糖葡萄球菌野生株生物被膜的形成,破坏生物被膜的完整性;而异甘草素无法干预木糖葡萄球菌his B基因缺失株生物被膜的形成。(3)利用实时荧光定量PCR、Westren blot以及L-组氨酸含量的测定揭示异甘草素对IGPD的调控作用,结果发现异甘草素能够通过显著下调his B基因的转录水平及IGPD的表达而影响L-组氨酸的合成。(4)利用生物膜层反射光干涉技术、酶活性分析和分子对接技术印证异甘草素与IGPD的直接结合作用,结果表明异甘草素能够与IGPD直接结合并抑制IGPD活性。(5)利用小鼠乳房炎模型评估异甘草素对木糖葡萄球菌造成感染的治疗作用,结果发现异甘草素可以降低乳腺组织中炎性细胞因子的含量,并有效地减轻小鼠乳腺组织损伤,同时还可以防止乳腺内炎性症状的发生。综上所述,本研究基于IGPD靶标出发,从调控和直接结合两个方面揭示异甘草素对木糖葡萄球菌生长和生物被膜形成的影响,同时构建了小鼠乳房炎模型,评估异甘草素对木糖葡萄球菌造成感染的治疗作用。本研究将为今后研发靶向IGPD药物和治疗由木糖葡萄球菌引起的奶牛乳房炎提供科学依据。