一酸化窒素の送達モードは抗菌作用に影響を与える

Mode of nitric oxide delivery affects antibacterial action.

• Jackson R Hall
• Kaitlyn R Rouillard
• Dakota J Suchyta
• Micah D Brown
• Mona Jasmine R Ahonen
• Mark H Schoenfisc

抄録

一酸化窒素（NO）は広範な抗菌剤であり、感染症の治療に従来の抗生物質に代わる魅力的な抗菌剤である。これまでのところ、気体NO（gNO）と水溶性NO放出性バイオポリマーの抗菌活性の直接比較は報告されていない。本研究では，NO放出性キトサンオリゴ糖のグラム陽性菌およびグラム陰性菌に対する殺菌作用をgNO処理と比較した。好気性および嫌気性の両方の条件下で、最大800ppmの濃度でgNOを細菌に投与できるように、NO曝露チャンバーを構築した。細菌の生存率、溶液特性（すなわち、pH、NO濃度）、および哺乳類細胞への毒性は、殺菌作用と各送達方法のための再現性の完全な理解を確保するために監視された。NO放出性キトサンオリゴ糖は、好気性および嫌気性の両方の条件下で抗菌作用を引き出すために、gNO療法と比較して有意に低いNO用量を必要とした。水溶性NO離型キトサンを用いた場合、細菌の除菌に必要なNO量が減少したのは、溶液中でNOが放出されるため、気相から液相への移行の必要性がなく、gNO処理のように長い拡散距離を必要としないためであると考えられた。

Nitric oxide (NO) is a broad-spectrum antibacterial agent, making it an attractive alternative to traditional antibiotics for treating infections. To date, a direct comparison of the antibacterial activity of gaseous NO (gNO) versus water-soluble NO-releasing biopolymers has not been reported. In this study, the bactericidal action of NO-releasing chitosan oligosaccharides was compared to gNO treatment against cystic fibrosis-relevant Gram-positive and Gram-negative bacteria. A NO exposure chamber was constructed to enable the dosing of bacteria with gNO at concentrations up to 800 ppm under both aerobic and anaerobic conditions. Bacteria viability, solution properties (i.e., pH, NO concentration), and toxicity to mammalian cells were monitored to ensure a thorough understanding of bactericidal action and reproducibility for each delivery method. The NO-releasing chitosan oligosaccharides required significantly lower NO doses relative to gNO therapy to elicit antibacterial action against and under both aerobic and anaerobic conditions. Reduced NO doses required for bacteria eradication using water-soluble NO-releasing chitosan were attributed to the release of NO in solution, removing the need to transfer from gas to liquid phase and the associated long diffusion distances of gNO treatment.