四环素类抗生素由于抗菌谱广、价格低廉、副作用较少,且兼具促进动物生长等优点,被广泛应用于兽医临床和农业生产。近年来,由于四环素类抗生素滥用,导致其耐药率逐年上升,尤其是对大肠埃希氏菌,耐药率已高达80%。更为严峻的是,针对大肠埃希氏菌等革兰氏阴性菌的新抗菌药物研发却非常滞后,长此下去,部分四环素类抗生素可能濒临淘汰。因此开发新治疗策略势在必行。抗生素增效剂,是解决当前四环素类抗生素耐药危机的可行性策略之一。而老药新用,即从已经获得批准上市的药物中发掘新四环素类抗生素增效剂,可节省大量的新药研发的经济成本与时间成本。胍基化合物是一类具有独特结构特征与理化性质的化合物,它在生理环境下可质子化而带正电荷,能与细菌许多潜在靶点形成氢键或产生静电反应,因此具备作为抗生素增效剂的潜质。本研究从已经获得批准上市的含胍基药物中发掘新型四环素类抗生素增效剂,并对其作用机制、构效关系以及安全性和有效性进行初步的探究。首先是新型四环素类抗生素增效剂胍乙啶的发掘。本研究以2010版和2015版《中国药典》第二部为文库,根据化学结构,从2603种药物中,检索出29种含有胍基或者取代型胍基的药物,通过测定药物联合应用分级抑制浓度指数进行筛选,发现抗高血压药物胍乙啶具有作为四环素类抗生素增效剂的潜质,它能逆转多药耐药菌对四环素类抗生素的高耐药性,可使多药耐药菌E.coil C3的最低抑菌浓度最多降低128倍,并且能恢复其敏感性。胍乙啶还可延缓细菌耐药性的发展,降低细菌耐药频率,可协助四环素在8至12小时内将细菌完全杀死。在本次研究收集的细菌中,胍乙啶可增效四环素对抗携带四环素外排泵耐药基因tet A的大肠埃希氏菌的抗菌活性。此外,胍乙啶还可显著增效利福平对抗E.coil C3的抗菌活性。胍乙啶增效机制的研究表明,它能显著影响多药耐药菌E.coil C3的外膜通透性,还可破坏其供能系统质子动力,并且可影响与质子动力相关的细菌胞内ATP含量和ROS水平。胍乙啶对非特异性外排泵无显著影响,但可以影响四环素特异性外排泵Tet A的活性,通过破坏其供能系统质子动力,或与外排泵蛋白Tet A活性口袋中酸性氨基酸残基以氢键相结合而破坏其构象,从而增加四环素类抗生素在细菌胞内的累积量而增加其抗菌活性。此外,尚未发现胍乙啶对蛋白质合成过程及遗传物质产生影响。胍乙啶构效关系的研究表明,胍基是胍乙啶增效作用的必需基团,环庚亚胺基为增效基团。其中酸性基团,完全不利于胍基化合物的协同作用,无增效活性;碱性基团,所有增效,但活性下降。此外,胍乙啶与四环素并不是以一个整体发挥作用,而是单独行使其功能。我们还发现,胞外p H变化和镁离子可影响胍乙啶和四环素的协同作用。安全性和有效性的研究表明,胍乙啶与四环素联用,在体外并未引起严重的溶血性和细胞毒性,也并未对健康小鼠的血常规、血液生化指标、脏器系数等指标产生影响,二者联合应用的安全性在可控范围之内。并且胍乙啶与四环素联用,可有效降低哺乳动物细胞胞内的E.coil C3负荷,显著提高动物存活率、降低脏器载菌量,具有一定的治疗潜力。综上所述,本研究发掘了抗高血压药胍乙啶,能增效四环素类抗生素抗菌活性的新功能,并初步探究了胍乙啶协同增效机制和构效关系,评估了其在动物体内及体外的安全性和有效性,由此证明胍乙啶具有成为四环素类抗生素新型增效剂的潜质。