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在微生物耐药问题日益严峻的当下,研究人员开展了三叶鬼针草(Sphagneticola trilobata)精油对铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)抗菌及抗毒力潜力的研究。通过 GC/MS 分析等,发现其精油能抑制细菌生长、破坏生物膜等。该研究为开发天然减毒药物提供了思路。
在医疗领域,微生物耐药现象正逐渐演变成一场 “超级细菌危机”。新抗生素研发缓慢,而泛耐药病原体却日益猖獗,这使得寻找对抗耐药菌的新方法迫在眉睫。在这样的背景下,来自埃及扎加济格大学(Zagazig University)等机构的研究人员开展了一项关于三叶鬼针草(Sphagneticola trilobata L.)精油对铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)抗菌及抗毒力特性的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为解决微生物耐药问题带来了新的曙光。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先,通过水蒸气蒸馏法从三叶鬼针草的花头和叶 / 茎中提取精油;利用 GC/MS 分析技术鉴定精油中的挥发性代谢物;采用肉汤微量稀释法测定精油对铜绿假单胞菌的最小抑菌浓度(MIC);借助分子对接技术研究精油主要成分与关键蛋白靶点的结合模式和亲和力。
研究结果如下:
- 精油成分剖析:对三叶鬼针草不同器官的精油进行 GC-MS 分析,从叶 / 茎混合物精油中鉴定出 62 种成分,花头精油中鉴定出 43 种成分。主要成分包括 α- 侧柏烯(α-thujene)、α- 蒎烯(α-pinene)、D - 柠檬烯(D-limonene)和 α- 水芹烯(α-phellandrene)等。不同器官精油成分存在差异,叶 / 茎混合物精油中 α- 侧柏烯和 α- 蒎烯含量较高,花头精油中 α- 水芹烯和 α- 蒎烯占比较大 。
- 抗菌及抗毒力活性评估:通过肉汤微量稀释法测定,花头精油(Spt 1)和叶 / 茎混合物精油(Spt 2)对铜绿假单胞菌的 MIC 分别为 1.17% 和 1.75% v/v 。在亚 MIC 浓度(1/8 MIC)下,两种精油均能显著抑制铜绿假单胞菌生物膜形成,使生物膜形成减少 83 - 85%;有效抑制蛋白酶活性,抑制区直径显著减小;显著降低群体感应(quorum sensing)相关基因(LasI、LasR、RhlI、RhlR 和 PqsR)的表达,其中花头精油对群体感应基因的抑制作用更为明显。
- 分子对接研究:对精油中 4 种主要活性成分((+)-(R)- 柠檬烯、(±)-α- 蒎烯、α- 水芹烯和 α- 侧柏烯)与参与铜绿假单胞菌生物膜形成、群体感应和蛋白酶活性的 5 种关键蛋白进行分子对接。结果显示,这些成分与蛋白靶点具有较强的结合能力,形成稳定的配体 - 受体复合物,且结合模式主要基于亲水 / 疏水相互作用。其中,α- 水芹烯对 RhlG/NADP 活性位点复合物和碱性蛋白酶的抑制效果最佳,α- 侧柏烯对 LasR 配体结合域与自诱导剂的复合物抑制作用最强,(+)-(R)- 柠檬烯对 PqsR 共诱导剂结合域和 LasA 毒力因子的抑制活性较强。
研究结论和讨论部分指出,该研究首次全面分析了埃及三叶鬼针草不同器官精油的成分,并深入研究了其对铜绿假单胞菌的抗菌和抗毒力特性。研究表明,三叶鬼针草精油在较低浓度下就能有效抑制铜绿假单胞菌的生长、破坏生物膜形成、抑制蛋白酶活性和干扰群体感应系统,展现出作为天然减毒剂的巨大潜力,尤其是针对像铜绿假单胞菌这类能形成生物膜的病原体。不同地区、不同器官的三叶鬼针草精油成分存在差异,这为后续进一步优化精油提取和应用提供了方向。该研究为开发新型抗耐药菌药物提供了理论依据和潜在的天然药物资源,有望为解决微生物耐药问题开辟新的途径。