Plectranthus amboinicus (Lour.) Spreng（印度牛至）的精油通过抑制细菌的分裂过程及减弱其毒性因子，有效对抗耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA）

《South African Journal of Botany》：Plectranthus amboinicus (Lour.) Spreng (Indian Oregano) essential oil combats Methicillin resistant Staphylococcus aureus by targeting bacterial septation and attenuation of virulence factors

本研究探讨印度罗勒精油（PAEO）对甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌（MRSA）的抗菌机制。实验表明PAEO的MIC为200 μg/mL，完全抑制细菌生长，并通过蛋白质组学分析揭示其影响细胞分裂（SepF、RqcH）、蛋白质合成及应激反应相关蛋白的表达。活死染色和扫描电镜证实PAEO导致细胞膜损伤及形态改变，同时有效破坏成熟生物膜。研究结果为PAEO作为天然抗菌剂提供理论支持。

　　

阿克沙亚·拉尼·奥古斯都斯 | 阿普尔瓦·罗伊 | 西德·萨杜拉·阿什法克 | 卡鲁塔·潘迪安·顺穆吉亚

印度泰米尔纳德邦卡拉伊库迪630003，阿拉加帕大学科学校区生物技术系

摘要

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）由于其多重耐药性和高毒力，在医疗保健领域构成了严重挑战。本研究探讨了Plectranthus amboinicus精油对MRSA的抗菌效果及其作用机制。Plectranthus amboinicus精油的最小抑菌浓度（MIC）为200 μg/mL，通过Alamar Blue实验未观察到荧光现象，证实其完全抑制了细菌活力。生长动力学分析显示，在低于MIC的浓度下（1/4 MIC、1/2 MIC和3/4 MIC）细菌增殖受到延迟，而在MIC浓度下细菌生长完全停止。定量蛋白质组学分析发现，经Plectranthus amboinicus精油处理后，有206种蛋白质表达下调，217种蛋白质表达上调，表明细胞分裂、蛋白质合成和应激反应等关键生物过程受到干扰。包括SepF、RqcH和凝集因子A在内的关键蛋白质表达下调，表明细胞分裂、蛋白质质量控制和生物膜形成受损。同时，核糖体蛋白和MurG的表达上调表明细菌具有适应性应激反应。活细胞-死细胞染色和扫描电子显微镜（SEM）观察结果显示，Plectranthus amboinicus精油处理后的细胞膜发生不可逆损伤，并伴有显著形态变化。此外，Plectranthus amboinicus精油具有强烈的抗菌生物膜活性，能够彻底破坏成熟的MRSA生物膜，从而降低其毒力。总体而言，这些发现证明了Plectranthus amboinicus精油的多方面抗菌作用，支持其作为天然治疗MRSA感染候选物的潜力。

引言

抗生素耐药性病原体，尤其是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）带来的威胁日益严峻，迫切需要探索替代的抗菌策略（Salam等人，2023年）。MRSA是一种革兰氏阳性机会性病原体，具有多种耐药机制，尤其是编码青霉素结合蛋白2a（PBP2a）的mecA基因，这降低了β-内酰胺类抗生素的疗效（Kumar等人，2025年）。结合其强大的毒力机制（如强大的生物膜形成和免疫逃逸能力），MRSA导致持续性和复发性感染，这些感染越来越难以治疗（Abebe和Birhanu，2023年）。为应对这一全球性挑战，植物提取的精油因其广谱抗菌活性、化学多样性和多靶点作用模式而受到关注。精油富含萜类、黄酮类和酚类等生物活性化合物，这些化合物可以破坏细菌膜、抑制群体感应、抑制蛋白质合成并降低毒力，使其成为对抗多重耐药性病原体的有希望的候选物质（Abebe和Birhanu，2023年；Masyita等人，2022年）。

尽管有许多研究强调了精油的抗菌活性，但我们对它们精确的分子机制仍知之甚少，尤其是在对抗MRSA等耐药细菌方面。特别是，很少有研究采用系统生物学方法（如蛋白质组学）来阐明精油如何影响细菌生理和毒力途径。此外，大多数研究集中在浮游细菌上，对于其对成熟生物膜的影响了解甚少，而成熟生物膜是慢性感染的关键因素。填补这些知识空白对于验证精油作为治疗剂的转化潜力至关重要。在众多研究的植物属中，Plectranthus（唇形科）显示出显著的药用潜力。Plectranthus amboinicus（Lour.）Spreng，俗称印度牛至，广泛用于传统医学，其精油（PAEO）富含百里香酚、香芹酚、γ-萜品烯和β-石竹烯等具有抗菌特性的化合物（Arumugam等人，2016年；Dutra da Silva等人，2022年）。虽然PAEO在体外实验中对包括S. aureus在内的多种病原体表现出抗菌活性，但现有研究在机制层面和基于组学的验证方面仍不足，尤其是在MRSA背景下。

本研究基于PAEO可通过多种抗菌机制作用于MRSA的假设，包括抑制细菌分裂、破坏膜完整性和抑制毒力因子。我们假设PAEO暴露会导致MRSA的蛋白质组学变化，特别是影响细胞分裂、应激反应和生物膜调控的途径。为了验证这一假设，我们首先使用标准体外实验方法（包括微培养液稀释、Alamar Blue活力测定和生长动力学分析）评估了PAEO的抗菌活性，随后通过比较蛋白质组学分析鉴定PAEO处理后差异表达的蛋白质。这些发现通过膜完整性测定、扫描电子显微镜（SEM）和成熟生物膜破坏实验得到了进一步验证。总体而言，本研究旨在通过提供PAEO对抗MRSA的作用机制见解，并评估其作为天然抗菌剂管理耐药感染的潜力，从而填补现有研究的空白。

实验部分

细菌菌株、培养基和条件

MRSA参考菌株（ATCC 33591）来自美国典型培养物收藏中心（ATCC）。MRSA分别在TSB琼脂和TSB肉汤中于37°C条件下维持和培养。精油储备液通过将100毫克精油溶解在1毫升甲醇中制备。不含精油的溶液作为溶剂对照

傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析

本研究中使用的精油是从P. amboinicus叶片中提取的，方法如Augustus等人（2024年）所述。具体操作如下：

PAEO的FTIR分析

FTIR用于检测PAEO中的功能基团。PAEO的FTIR光谱显示了与多种功能基团相关的特征吸收峰，包括酚类、醇类、醚类和烷基基团（图1）。具体而言，2961.29 cm?1处的峰表明存在C-H伸缩振动，这与百里香酚和香芹酚等芳香化合物一致；1590.39 cm?1和1117.87 cm?1处的峰可能来自胺类和醇/醚类的N-H弯曲和C-O伸缩振动

结论

总之，本研究提供了有力证据，证明Plectranthus amboinicus精油对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）具有显著的抗菌效果，这是一种主要的多重耐药性病原体。Plectranthus amboinicus精油对MRSA表现出强烈的抑制作用，显著降低了细菌生长，表明其作为治疗MRSA感染的潜在价值。该研究还阐明了其背后的作用机制

利益冲突

作者声明没有竞争利益。

资金来源

本研究未获得公共部门、商业机构或非营利组织的任何特定资助。

数据可用性

本研究生成和分析的数据可向相应作者索取。

CRediT作者贡献声明

阿克沙亚·拉尼·奥古斯都斯：撰写——审阅与编辑、初稿撰写、验证、方法学设计、实验实施、数据分析、概念构建。阿普尔瓦·罗伊：撰写——审阅与编辑、方法学设计、数据管理。西德·萨杜拉·阿什法克：撰写——审阅与编辑、方法学设计、数据管理。卡鲁塔·潘迪安·顺穆吉亚：撰写——审阅与编辑、监督工作、资源协调、项目管理。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。