蔓越莓成分抑制尿路致病性大肠杆菌 SOS 介导的丝状化：治疗尿路感染的新机制

本文研究发现蔓越莓成分可阻止尿路致病性大肠杆菌（UPEC）由 SulA 介导的丝状化。通过对多种药用食物的研究，证实蔓越莓汁及部分成分能显著减少 UPEC 丝状化，为蔓越莓治疗复发性尿路感染提供了机制依据，有望推动新型抗菌策略的发展。

　　### 研究背景
抗生素耐药性的出现对人类健康构成严重威胁，开发新的抗菌策略迫在眉睫。细菌的丝状化是一种重要的生存策略，在多种细菌感染中均有出现，尤其在尿路感染（UTI）中，尿路致病性大肠杆菌（UPEC）的丝状化与疾病的发生和发展密切相关。UPEC 引起的社区获得性 UTI 占比高达 80%，其丝状化对于细胞内细菌群落的形成和静止细胞内储存库的建立至关重要。SOS 反应是细菌应对 DNA 损伤的保守应激反应，可诱导 SulA 蛋白表达，SulA 与 FtsZ 单体结合，抑制细胞分裂，导致细菌丝状化。因此，抑制 SulA 介导的丝状化可能是一种有效的抗毒力治疗策略。

材料与方法

1. 细菌菌株：选用 UTI89、CFT073 等多种 UPEC 菌株，以及 BL21 Δlon（携带 P_ara::sulA_UPEC质粒）用于实验。UPEC 临床分离株来自儿童医院治疗 UTI 的儿童患者。
2. 细菌培养：UPEC 菌株在 LB 培养基中过夜培养，再转接至 M63 或 DMEM-S 培养基培养至对数生长期。用于丝状化诱导实验时，将细菌与激活的吞噬细胞共培养，或在特定培养基中添加诱导剂进行培养。
3. 丝状化诱导及检测：利用激活的 THP-1 吞噬细胞或丝裂霉素 C（Mitomycin C）诱导 UPEC 丝状化，通过流式细胞术或显微镜观察细菌形态并测量细胞长度，计算丝状化率。
4. 蔓越莓成分分析：将蔓越莓进行分馏得到不同粉末（粉末 A、B、C），采用多种方法分析其成分，包括总花青素、原花青素（PACs）和总酚含量等。

研究结果

1. UPEC 临床分离株的丝状化：42 株 UPEC 临床分离株与激活的 THP-1 吞噬细胞共培养后，均出现丝状化现象，且发热患者来源的分离株丝状化率显著高于非发热患者来源的分离株。
2. SulA 介导的丝状化及药物筛选模型：构建的 BL21 Δlon（P_ara::sulA_UPEC）菌株，其丝状化受阿拉伯糖浓度和时间的影响。该模型用于筛选抑制丝状化的分子。
3. 药用食物对 UPEC 丝状化的影响：在测试的药用食物中，菠萝汁和蓝莓汁对 UPEC 丝状化无影响，3% 碳酸氢钠显著增加丝状化，10% 蔓越莓汁鸡尾酒则显著降低丝状化。
4. 纯蔓越莓汁的作用：纯蔓越莓汁呈剂量依赖性地减少阿拉伯糖诱导的细菌细胞长度和丝状化率，且单独使用时对无阿拉伯糖诱导的细菌细胞长度无影响。
5. 蔓越莓成分的作用：蔓越莓的不同粉末（A、B、C）均能抑制 SulA 介导的丝状化。在临床分离株 CFT073 和 PEDSUTI011 中，蔓越莓汁及粉末 A、B、C 在丝裂霉素 C 诱导的丝状化实验中，也显著降低了细菌细胞长度和丝状化率。
6. 蔓越莓提取物成分分析：粉末 A 富含 PACs，粉末 B 和 C 富含花青素，三种粉末总酚含量相似，但无法确定单一活性成分，可能多种成分共同作用抑制丝状化。

研究结论

蔓越莓成分可有效抑制 UPEC 丝状化，为蔓越莓预防和治疗 UTI 提供了新的作用机制。由于 SulA - FtsZ 蛋白相互作用在多种病原体中高度保守，该研究结果可能为开发针对其他病原体的新型抗菌疗法提供参考。未来研究可进一步探索蔓越莓中活性成分的具体作用机制，以及其在其他病原体感染中的应用潜力。同时，鉴于目前对蔓越莓产品中有效成分的争议，应重新考虑其配方，以更好地发挥蔓越莓在预防和治疗 UTI 方面的作用。