α-溴肉桂醛通过双重杀菌机制对抗ESKAPE病原体

《Folia Microbiologica》：α-Bromocinnamaldehyde combats ESKAPE pathogens through dual bactericidal mechanism

转肉桂醛（CA）经α-溴化修饰得到衍生物α-溴肉桂醛（BCA），其MIC值显著降低，对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌等ESKAPE病原体展现出广谱高效抗菌活性。体内实验证实BCA能显著提高NDM-1产大肠杆菌败血症小鼠生存率，且无急性肝肾毒性。结构活性关系表明：α-溴取代、醛基及共轭双键协同增强抗菌作用。机制研究揭示BCA通过双重途径杀菌：①增加细胞膜通透性破坏膜结构；②抑制FtsZ蛋白聚合及GTP水解关键过程。该发现为新型广谱抗菌剂开发提供了理论依据。

　　

摘要

反式肉桂醛（CA）是一种来自肉桂油的天然化合物，以其广谱但有限的抗菌活性而闻名。在这项研究中，我们合成并评估了一系列CA衍生物，发现α-溴代肉桂醛（BCA）是对抗ESKAPE病原体最有效的抗菌剂。通过最小抑菌浓度（MIC）测定和详细的结构-活性分析，我们确定BCA的增强抗菌活性是由于α-溴取代、醛基以及共轭双键的作用。在感染产生NDM-1的大肠杆菌的体内败血症小鼠模型中，BCA治疗显著提高了存活率，并且在治疗剂量下未观察到急性肾或肝毒性。机制研究，包括扫描电子显微镜、荧光显微镜、革兰氏染色、FtsZ聚合的光散射测定以及GTP水解测定，阐明了BCA通过双重机制发挥其杀菌作用：首先，BCA增加膜通透性，破坏细菌细胞膜的完整性；其次，它抑制细菌细胞分裂，可能是通过干扰参与细胞分裂的关键蛋白FtsZ的聚合，并影响对细胞分裂过程至关重要的GTP水解过程。这些发现突出了BCA的双重杀菌机制，并支持其作为治疗多重耐药细菌感染的有前景的治疗剂的潜力。

图形摘要

本研究探讨了对肉桂醛（CA）进行化学修饰以增强其抗菌活性的方法。α-溴代肉桂醛（BCA）是一种关键的衍生物，对多重耐药ESKAPE病原体表现出强效的广谱活性。机制研究表明，BCA能够破坏细菌膜并抑制细胞分裂，这凸显了其作为对抗抗生素耐药性感染的新抗菌剂的潜力。