无花果属植物Ficus sur与Ficus carica的抗氧化、抗菌及抗生物膜潜力研究

《Phytomedicine Plus》：Exploring the pharmacological properties of Ficus sur Forssk. and Ficus carica L. as medicinal plants with antibacterial and anti-biofilm Potential

本研究针对日益严重的抗生素耐药性（AMR）问题，聚焦药用植物Ficus sur Forssk.和Ficus carica L.，系统评估了其粗提物的多酚含量、抗氧化活性、抗菌效力及抗生物膜潜力。研究发现，F. sur甲醇提取物具有最高的DPPH自由基清除活性（89.98% @ 250 μg/ml）和对大肠杆菌（E. coli）及铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）的最低抑菌浓度（MIC = 0.31 mg/ml），并能有效抑制粪肠球菌（E. faecalis）生物膜形成。研究揭示了植物提取物中多酚与糖类在调控微生物生物膜中的拮抗作用，为开发新型抗感染策略提供了重要依据。

　　

在全球公共卫生领域，抗生素耐药性（AMR）如同一场无声的海啸，正日益削弱我们对抗感染性疾病的能力。据估计，2019年AMR直接导致了超过120万人的死亡，而如果不采取有效干预措施，到2050年，这一数字可能飙升至每年约1000万。传统抗生素的效力正在下降，而细菌的防御策略却越来越高明，其中，生物膜（Biofilm）的形成是关键因素之一。生物膜是细菌群落被包裹在细胞外聚合物（EPS）基质中的结构化集合体，它像一座坚固的城堡，保护细菌免受抗生素的渗透和宿主免疫系统的攻击，显著加剧了抗生素耐药性的发展。

面对这一严峻挑战，科学界将目光投向了大自然宝库——药用植物。植物源性的活性化合物，如生物碱、萜类和多酚类物质，已被证明具有干扰生物膜形成甚至破坏成熟生物膜的潜力，为开发替代疗法带来了希望。其中，无花果属（Ficus）植物在传统医学中占有重要地位，被用于治疗疟疾、腹泻和头痛等常见疾病。Ficus sur Forssk. 和 Ficus carica L.（无花果）是该属中具有代表性的物种，已有研究报道其含有多种生物活性成分，但关于它们，特别是Ficus sur，在抗生物膜方面的系统性比较研究仍较为缺乏。

在此背景下，发表在《Phytomedicine Plus》上的研究论文《Exploring the pharmacological properties of Ficus sur Forssk. and Ficus carica L. as medicinal plants with antibacterial and anti-biofilm Potential》应运而生。这项研究由南非林波波大学的Tshianeo T. Ramaleba等人完成，旨在深入探究这两种Ficus物种叶提取物的植物化学成分、碳水化合物含量、抗氧化潜力、抗菌活性以及抗生物膜特性，特别关注了多酚和糖类在生物膜不同发展阶段可能存在的协同或拮抗效应。这是首次对F. sur和F. carica针对ESKAPE病原体组成员（包括粪肠球菌Enterococcus faecalis, 金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus, 大肠杆菌Escherichia coli, 铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa）的抗生物膜活性进行比较分析。

为了回答上述科学问题，研究人员开展了一系列严谨的实验。首先，他们从南非林波波省莫加拉奎纳市采集了Ficus sur和Ficus carica的健康成熟叶片，并使用己烷、二氯甲烷、丙酮、甲醇和蒸馏水进行提取。随后，他们采用比色法（如Folin-Ciocalteu法测定总酚、铝氯化物法测定总黄酮）量化了多酚类化合物（总酚、总黄酮、总单宁）的含量，并通过酚-硫酸法测定了还原糖（如果糖、蔗糖、葡萄糖）的含量。抗氧化活性通过DPPH自由基清除实验进行评估。抗菌活性采用微量肉汤稀释法测定最小抑菌浓度（MIC）。抗生物膜活性是研究的重点，通过结晶紫染色法和INT（碘硝基氯化四氮唑）测定法，系统评估了提取物在三个关键阶段的作用：抑制初始细胞粘附、预防生物膜形成以及根除成熟生物膜。所有数据均采用适当的统计学方法（如双因素方差分析ANOVA）进行处理。

研究结果丰富而具有启发性。在植物化学成分分析方面，F. sur的甲醇提取物表现出最高的总黄酮（801.97 ± 8.14 mg QE/g）和总单宁（32.12 ± 5.85 mg GAE/g）含量，而F. carica的己烷提取物则含有最高的总酚含量（55.54 ± 6.25 mg GAE/g）。同时，F. sur甲醇提取物也是所测糖类（葡萄糖、果糖等）含量最高的提取物。

在抗氧化活性方面，F. sur甲醇提取物展现了最强的DPPH自由基清除能力（在250 μg/ml浓度下达到89.98%），显著优于F. carica的提取物。这种强大的抗氧化效力可能与其高含量的黄酮和单宁有关。

抗菌活性测试显示，F. sur的甲醇提取物对测试的革兰氏阴性菌（大肠杆菌和铜绿假单胞菌）最为有效，其MIC值低至0.31 mg/ml。F. sur的二氯甲烷、丙酮提取物以及F. carica的丙酮提取物也表现出广谱的抗菌活性。

最引人注目的发现来自于抗生物膜活性的评估。研究发现，F. sur甲醇提取物能够在最小抑菌浓度（MIC）及其亚浓度下，有效抑制超过50%的大肠杆菌初始细胞粘附。更重要的是，该提取物能够在不影响细菌细胞存活率的情况下，显著破坏粪肠球菌已形成的生物膜 biomass，这表明它可能具有“微生态友好型”抗感染治疗的潜力，即只清除有害的生物膜结构而不杀伤共生菌。然而，研究也观察到一个复杂现象：对于大肠杆菌和铜绿假单胞菌，在某些情况下，提取物反而增强了生物膜的形成。研究人员通过相关性分析指出，这种“双刃剑”效应可能与提取物中同时存在的多酚和糖类有关。高含量的多酚（如酚酸、黄酮苷）与成熟生物膜的根除效力呈负相关（即多酚含量越高，清除生物膜所需浓度EC₅₀越低），显示出积极的抗生物膜作用。但令人意外的是，在预防生物膜形成方面，多酚和糖类含量却与效力呈正相关（即含量越高，预防生物膜所需EC₅₀越高，效力反而下降）。这表明，共提取的糖类在某些情况下可能作为碳源或信号分子，反而促进了生物膜的稳定性或细菌生长，抵消了多酚的抗毒力（anti-virulence）效果。这种多酚与糖类之间的拮抗作用，通过相关性热图清晰地展现出来，突出了植物粗提物成分复杂性对功能活性的重要影响。

综上所述，本研究系统地揭示Ficus sur和Ficus carica，特别是F. sur的甲醇提取物，是富含生物活性多酚的宝贵资源，具有显著的抗氧化、抗菌和选择性抗生物膜特性。其能够在不影响细胞存活率的情况下破坏粪肠球菌生物膜的能力，为开发针对耐药菌感染、且能保护人体微生态平衡的新型治疗策略提供了新的思路。研究首次比较了这两种Ficus物种对ESKAPE病原体组的抗生物膜活性，并深入揭示了植物提取物中多酚与糖类成分在调控生物膜动态中的复杂相互作用。这些发现不仅深化了我们对植物源抗感染物质作用机制的理解，也为后续活性成分的分离纯化、作用机理的深入探索以及基于天然产物的抗生物膜药物研发奠定了坚实的科学基础。论文最后指出，未来的研究应侧重于使用LC-MS（液相色谱-质谱联用）或GC-MS（气相色谱-质谱联用）等技术对提取物进行全面的化学表征，以明确具体的活性化合物，并开展体内药效、毒性及药代动力学评估。