植物乳杆菌后生元对多重耐药菌的生物膜抑制活性及机制研究

《BMC Microbiology》：Antimicrobial and antibiofilm activities of culture filtrates from Lactiplantibacillus plantarum isolated from traditional dairy products in Menoufia, Egypt

本研究针对多重耐药(MDR)细菌感染日益严重的全球健康威胁，从埃及传统乳制品中分离鉴定植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)EH1菌株，系统评估其产生的后生元代谢物对大肠杆菌(E. coli)、金黄色葡萄球菌(S. aureus)、铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)和肺炎克雷伯菌(K. pneumoniae)的抗菌和抗生物膜活性。通过优化培养条件(37°C、pH 7.0、酵母提取物和蔗糖)显著提升代谢物产量，结合SEM/TEM证实其能有效破坏生物膜结构和细胞形态，为开发天然抗生物膜制剂提供了新策略。

　　

在抗生素滥用导致的超级细菌时代，生物膜已成为临床感染治疗中最棘手的屏障之一。这些由细菌分泌的胞外聚合物(EPS)构成的天然"防护罩"，使病原菌对抗生素的耐受性提高上千倍，导致慢性感染反复发作。世界卫生组织(WHO)已将耐药菌感染列为全球健康十大威胁之一，迫切需求新型抗生物膜策略。

埃及Menoufia大学的科研团队将目光投向传统发酵乳制品中的天然微生物资源。发表于《BMC Microbiology》的研究首次系统揭示从当地Kareish奶酪、Rayeb牛奶等食品中分离的植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)EH1菌株，其产生的后生元代谢物能有效瓦解多重耐药菌的生物膜堡垒。

研究人员通过VITEK 2微生物鉴定系统和16S rRNA测序精准鉴定菌株身份，采用微孔板结晶紫染色法(MTP)定量评估生物膜抑制率，结合刚果红琼脂(CRA)法和试管法(TM)多维度验证抗生物膜效果。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观测则直观展现了代谢物对细菌细胞膜的破坏机制。

关键技术方法包括：从40份传统乳制品样本中分离乳酸菌(LAB)；通过VITEK 2C2系统和16S rRNA测序鉴定菌株；优化培养条件(温度、pH、碳氮源)；采用琼脂扩散法、微孔板结晶紫法评估抗菌/抗生物膜活性；运用SEM/TEM观察超微结构变化。

LAB菌株分离与鉴定

从12个活性菌株中筛选出抑菌活性最强的EH1菌株，其革兰氏染色阳性、过氧化氢酶阴性，在MRS琼脂上呈现乳白色光滑菌落。分子鉴定显示与植物乳杆菌标准菌株JCM 1149相似度达98.7%。

生物膜检测方法比较

微孔板法(MTP)灵敏度显著高于刚果红琼脂(CRA)法和试管法(TM)，成功识别出13株CRA法漏检的弱生物膜产生菌。标准菌株(如金黄色葡萄球菌ATCC 6538)在三种方法中均显示强生物膜形成能力。

抗生物膜活性评估

菌株L1的细胞游离上清液(CFS)对金黄色葡萄球菌抑菌圈达32.33±1.53 mm，对大肠杆菌达35.33±2.52 mm。剂量实验表明，1/100稀释度的CFS仍可使肺炎克雷伯菌生物膜抑制率达93.1%(OD值从0.492降至0.034)。

培养条件优化

48小时培养、37°C、pH 7.0条件下菌株生长最佳；酵母提取物为最优氮源，蔗糖为最佳碳源；摇床培养比静置培养提高代谢物产量30%以上。

超微结构变化

SEM显示经CFS处理的细菌出现膜穿孔和胞内容物泄漏，TEM观察到电子致密颗粒聚集，表明代谢物通过破坏膜完整性导致细胞死亡。

本研究证实植物乳杆菌后生元能通过破坏细菌膜结构和代谢稳态，实现对多重耐药菌生物膜的有效清除。这种基于食品级乳酸菌的天然干预策略，为替代传统抗生素提供了新思路，在医疗器械消毒、食品防腐和临床抗感染领域具有广阔应用前景。后续研究需聚焦活性成分的分离纯化及其与抗生素的协同效应验证。