植物提取物联合外膜透性剂增强抗革兰氏阴性菌活性的体外研究

《BMC Complementary Medicine and Therapies》：In vitro evaluation the spectrum of antibacterial activity of botanical extracts and activity enhancement with outer membrane permeabilizers

本研究针对革兰氏阴性菌外膜渗透性差导致的抗生素耐药性问题，通过系统评估13种植物提取物的抗菌谱，发现外膜透性剂（EDTA、亚精胺、聚乙烯亚胺）可显著增强特定植物提取物对多重耐药革兰氏阴性菌的杀菌效果，为开发新型抗菌组合疗法提供了实验依据。

　　

在抗生素耐药性日益严重的全球公共卫生危机中，革兰氏阴性菌的威胁尤为突出。这类细菌拥有独特的外膜结构，其表面的脂多糖（LPS）层如同坚固的铠甲，通过限制抗生素的渗透而产生天然耐药性。世界卫生组织已将多种革兰氏阴性菌列为优先应对的耐药病原体，开发新型抗菌策略迫在眉睫。

传统植物药物在人类对抗感染性疾病的历史长河中积累了丰富经验，但其对革兰氏阴性菌的活性往往有限。Gregory和Langland发表在《BMC Complementary Medicine and Therapies》的研究，创新性地将植物提取物与外膜透性剂相结合，试图突破这层细菌防线。研究人员系统评估了13种具有抗菌历史的植物提取物，包括拉瑞阿（Larrea tridentata）、桉树（Eucalyptus glabra）、贯叶连翘（Hypericum perforatum）等，并首次报道了外膜透性剂对增强植物提取物抗革兰氏阴性菌活性的协同效应。

研究采用最小杀菌浓度（MBC）测定作为评价抗菌活性的核心指标，通过标准化制备植物乙醇提取物，对5种革兰氏阴性菌（如大肠杆菌Escherichia coli、沙门氏菌Salmonella enterica等）和6种革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus等）进行系统筛选。为探究透性剂的增效作用，研究选取EDTA（乙二胺四乙酸）、亚精胺和聚乙烯亚胺三种已知透性剂，在亚有效浓度下与植物提取物联用，观察其对革兰氏阴性菌MBC值的影响。

研究结果首先揭示了植物提取物抗菌活性的显著差异。如图1所示，绝大多数植物提取物对革兰氏阳性菌表现出强烈抑制作用，其中桉树和拉瑞阿提取物活性最为突出，对革兰氏阳性菌的MBC值低至9-40μg/mL。相反，除熊果（Arctostaphylos uva ursi）外，其余提取物对革兰氏阴性菌几乎无活性或需极高浓度才有效，证实了革兰氏阴性菌外膜的有效屏障作用。

外膜透性剂的增效作用研究取得了突破性发现。如图2所示，EDTA（0.5 mM）与桉树、拉瑞阿、黄连（Coptis chinensis）、白毛茛（Hydrastis canadensis）或鼠尾草（Salvia officinalis）提取物联用时，使原本无效的提取物对革兰氏阴性菌产生显著抑制，MBC值降至35-100μg/mL。亚精胺（10 mM）也显示出类似的协同效应，特别值得注意的是，它增强了贯叶连翘提取物对志贺氏菌（Shigella sonnei）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和沙门氏菌的活性。聚乙烯亚胺的增效作用相对有限，仅对拉瑞阿提取物有明显增强效果。

讨论部分深入分析了这种协同作用的机制差异。EDTA作为离子螯合剂，通过去除稳定LPS结构的二价阳离子（如Ca²⁺和Mg²⁺）破坏外膜完整性；亚精胺作为多胺类化合物，通过静电干扰细胞壁阳离子平衡；而聚乙烯亚胺作为聚阳离子剂，通过物理作用改变膜通透性。不同透性剂对特定植物提取物的增效差异，提示植物中的活性成分可能具有不同的化学结构和亲疏水性，需要匹配特定的透性机制。

研究结论强调，植物提取物与外膜透性剂的组合策略可有效扩展植物源抗菌剂的活性谱，特别是针对耐药性严重的革兰氏阴性菌。这种方法不仅为开发新型抗菌疗法提供了新思路，也为从传统药物中发现活性成分提供了更高效的筛选策略。随着抗生素耐药性危机日益严峻，这种基于增强现有药物效能的策略，可能成为应对多重耐药菌感染的重要补充方案。