探寻传统兽医植物新价值：五种津巴布韦植物提取物的体外抗菌、抗氧化及抗炎活性研究

《South African Journal of Botany》：In vitro biological activities of selected plant species used in traditional livestock medicine in Zimbabwe: A useful step in the quest for novel therapeutic options against some bacterial infections of economic importance in goats

【编辑推荐】抗生素耐药性及高昂成本驱动新型兽药研发。本研究针对山羊常见细菌感染，评估五种传统药用植物提取物的多重生物活性。结果显示，Senna singueana和Erythrina abyssinica的丙酮提取物具有广谱抗菌活性（MIC < 100 μg/ml），显著抑制生物膜形成，并展现强抗氧化（LC50 ≈ 1.22 μg/ml）和抗炎能力。该研究为开发低成本、多靶点植物源兽药提供了重要依据。

　　

在山羊养殖业中，细菌感染如沙门氏菌病、梭菌感染等常导致严重经济损失。尤其在经济欠发达地区，低投入的养殖模式、拥挤的圈舍条件以及不洁的放牧环境，使得山羊更易患病。而抗生素的长期滥用不仅导致耐药菌株出现，还使得常规治疗失效。更棘手的是，许多致病菌能形成生物膜（一种保护性基质），进一步增强其耐药性。与此同时，细菌感染过程中产生的活性氧（ROS）会引发氧化应激，而炎症介质则导致组织损伤。面对传统抗生素的局限，从植物中寻找兼具抗菌、抗生物膜、抗氧化及抗炎活性的天然产物，成为一条颇具前景的新途径。

在这项发表于《South African Journal of Botany》的研究中，研究人员将目光投向了津巴布韦传统兽医实践中使用的五种植物：神奇格木(Euclea divinorum)、非洲腊肠树(Kigelia africana)、乱序决明(Senna singueana)、长荚决明(Cassia abbreviata)和阿比西尼亚刺桐(Erythrina abyssinica)。研究团队系统评估了这些植物不同溶剂（丙酮、二氯甲烷/甲醇、冷/热水）提取物的多重生物活性，旨在为开发新型植物源兽药奠定基础。

研究团队采用了一系列体外实验方法。抗菌活性通过微量肉汤稀释法测定最小抑菌浓度(MIC)，并计算总活性(TA)。针对细菌耐药的重要机制——生物膜，研究评估了提取物在生物膜形成初期(T₀)、24小时和48小时成熟期三个不同阶段的抑制和清除能力。抗氧化能力通过DPPH和ABTS自由基清除实验进行量化。抗炎活性则通过抑制15-脂氧合酶(15-LOX)的活性来评估。此外，利用MTT法在非洲绿猴肾(Vero)细胞上检测了提取物的细胞毒性，并计算了选择性指数(SI)以评估其安全性。实验所用细菌菌株包括临床分离株和ATCC标准菌株。

3.1. 提取物得率

研究首先比较了不同溶剂的提取效率。结果显示，丙酮对大多数植物材料的提取效率最高，其中Senna singueana的丙酮提取物得率高达25%。水提物的得率普遍较低，这提示传统水煮法可能无法充分提取植物中的有效成分。

3.2. 抗菌活性

抗菌实验结果令人振奋。Senna singueana和Erythrina abyssinica的丙酮提取物表现出最强的广谱抗菌活性，对测试的六种细菌（包括Salmonella Typhimurium、Escherichia coli、Staphylococcus aureus等）的MIC值均低于100 μg/ml，总活性(TA)超过1000 ml/g，其效果与标准抗生素环丙沙星相当。值得注意的是，这些提取物对革兰氏阴性菌（通常更难被杀死）也显示了良好的抑制效果，暗示其作用机制可能不同于传统抗生素。

3.3. 生物膜形成能力

研究发现，所有测试菌株在两种培养基（BHI和TSB）中均能形成生物膜，但形成能力有差异。例如，E. coli在两种培养基中均为强生物膜形成者，而S. Typhimurium在TSB中形成能力较弱。这一发现强调了在选择培养基进行抗生物膜实验时需谨慎。

3.4. 抗生物膜活性

这是本研究的一大亮点。多数提取物，尤其是丙酮提取物，在亚抑菌浓度下就能有效抑制或破坏生物膜。例如，所有植物的丙酮提取物对Clostridium perfringens在各个形成阶段的生物膜均有显著抑制作用（≥50%）。特别有趣的是，Cassia abbreviata的提取物对已形成的成熟生物膜的清除效果，有时甚至优于其对浮游菌的抑制作用，这与常见规律相反，其机制值得深入探究。然而，也观察到某些提取物（如Euclea divinorum的所有提取物）反而促进了Corynebacterium pseudotuberculosis的生物膜形成，提示植物成分作用的复杂性。

3.5. 定量抗氧化潜力

在抗氧化方面，Senna singueana的丙酮和DCM/甲醇提取物表现最为突出，其DPPH和ABTS自由基清除活性的LC₅₀值（约1.22-1.40 μg/ml）甚至优于或相当于阳性对照Trolox和维生素C。Erythrina abyssinica的DCM/甲醇提取物也显示了强大的抗氧化能力。这表明这些植物富含高效的抗氧化化合物，有助于对抗感染过程中的氧化损伤。

3.6. 定性抗氧化能力

通过薄层色谱(TLC)生物自显影技术，研究人员直观地看到了提取物中具有抗氧化活性的化合物斑点。结果显示，Senna singueana、Euclea divinorum和Erythrina abyssinica的丙酮提取物在多种展开剂系统中均显示出清晰的抗氧化活性条带，提示它们含有多种抗氧化成分，且这些成分多为极性化合物。

3.7. 抗炎活性

在抗炎实验中，Euclea divinorum的丙酮提取物展示了最强的15-脂氧合酶抑制活性（LC₅₀ = 4.67 ± 0.08 μg/ml），其效果与阳性对照槲皮素相当。Senna singueana和Erythrina abyssinica的提取物也表现出显著的抑制能力。抑制该酶意味着能够阻断炎症介质的生产，对于缓解细菌感染相关的炎症损伤具有重要意义。

3.8. 安全性评价

安全性是药物研发的关键。细胞毒性实验表明，所有测试提取物的细胞毒性均显著低于阳性对照抗癌药多柔比星。其中，Senna singueana的丙酮提取物毒性最低（LC₅₀ = 281.94 μg/ml），显示出良好的安全性。选择性指数(SI)分析进一步证实，许多提取物（尤其是Senna singueana和Erythrina abyssinica的丙酮提取物）对特定细菌具有高选择性（SI > 1），表明其抗菌作用并非源于普遍性的细胞毒性，而是特异性的抗菌机制。

综上所述，本研究系统地揭示了五种津巴布韦传统兽医植物，特别是Senna singueana、Erythrina abyssinica和Euclea divinorum，在体外实验中展现出的强大且多功能的生物活性。它们的提取物不仅能够有效抑制和杀灭多种山羊致病菌，还能对抗其耐药堡垒——生物膜，同时兼具清除自由基和抑制炎症的关键能力。更重要的是，这些活性是在相对较低的细胞毒性背景下实现的，预示着它们具有较好的安全性窗口。

这项研究的意义深远。首先，它为解决畜牧业中日益严峻的抗生素耐药性问题提供了基于天然产物的新思路。其次，研究所揭示的“多靶点”协同作用（抗菌、抗生物膜、抗氧化、抗炎），提示植物提取物可能比单一成分的化学药物更能有效应对复杂的感染过程。最后，这些植物在当地的传统应用背景，使得基于它们开发出的新疗法更容易被资源有限的小规模农户接受和使用，有助于推动低成本、可持续的动物健康管理实践。未来的研究方向可以聚焦于从这些优势植物中分离鉴定具体的活性化合物，探索其协同作用机制，并开展必要的体内实验以验证其疗效和安全性。