《Future Journal of Pharmaceutical Sciences》:Targeting multi-drug-resistant ESKAPE pathogens: antibacterial, antioxidant, cytotoxicity, and metabolic profiling of selected Cameroonian plants
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为解决抗生素滥用导致的耐药菌问题,尤其是 ESKAPE 病原体引发的感染,研究人员对六种喀麦隆药用植物开展研究。结果发现部分植物提取物抗菌、抗氧化活性显著且细胞毒性低。该研究为开发新型抗菌和抗氧化剂提供依据,助力应对耐药菌挑战。
在当今医疗领域,抗生素的滥用如同一场 “生态灾难”,使得众多曾经有效的抗菌药物在各种病原体面前逐渐 “失势”。尤其是多重耐药的 ESKAPE 细菌(包括粪肠球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌和肠杆菌属等),它们成为了引发常见致命感染的 “罪魁祸首”,给全球公共卫生带来了沉重的压力。据世界卫生组织(WHO)数据显示,每年因耐药菌感染导致的死亡人数不断攀升,这些耐药菌就像隐藏在暗处的 “杀手”,时刻威胁着人们的健康。
在这样严峻的形势下,寻找新型抗菌药物迫在眉睫。植物,作为大自然赋予人类的 “绿色药库”,其蕴含的丰富化合物具有多种生物活性,成为了科研人员重点关注的对象。喀麦隆的植物资源丰富,当地许多植物在传统医学中被用于治疗各种疾病。基于此,来自 Durban University of Technology 等研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究,旨在探究六种喀麦隆药用植物对 ESKAPE 病原体及肺炎链球菌的抗菌潜力、抗氧化性能和细胞毒性。该研究成果发表在《Future Journal of Pharmaceutical Sciences》上,为应对耐药菌挑战提供了新的思路和方向。
为了深入探究这些植物的药用价值,研究人员采用了多种关键技术方法。在植物提取方面,选取植物的茎皮和叶子,利用水、乙醇、甲醇等不同溶剂通过浸渍法进行提取,获取不同的植物提取物。抗菌活性研究中,运用微量稀释法测定提取物的最低抑菌浓度(MIC);采用时间杀菌动力学实验,观察提取物对细菌生长的动态影响;通过肉汤微量稀释法评估提取物对生物膜的抑制和清除能力。此外,还利用扫描电子显微镜(SEM)观察细菌形态变化,借助液相色谱 - 质谱联用(LC - MS)技术分析植物提取物的化学成分。
研究结果如下:
- 提取产率:不同植物、部位及溶剂的提取产率差异较大,范围在 7.08% - 47.81%。伊温吉阿加蓬 ensis 茎皮的水提取物产率最高,这可能与水促进生物活性成分扩散、加快质量传递有关。
- 抗菌活性:32 种提取物中有 22 种表现出显著抗菌活性,MIC 值在 31.5 - 1000 μg/mL 之间。尖叶木瓣树(Xylopia acutiflora)茎皮的乙醇、甲醇和氢乙醇提取物,以及牛角瓜(Calotropis procera)茎皮的乙醇提取物抗菌谱最广,对六种测试菌株中的五种有抑制作用。
- 时间杀菌动力学:上述活性提取物对大肠杆菌(Escherichia coli)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)和肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)均有明显的杀菌效果,且呈剂量依赖性。在 4MIC 浓度下,能持续降低细菌载量,与阳性对照环丙沙星效果相似。
- 抗生物膜活性:提取物对大肠杆菌和铜绿假单胞菌生物膜有显著抑制和清除作用。如尖叶木瓣树和牛角瓜的提取物,对大肠杆菌生物膜抑制率最高可达 77.88%,清除率最高达 67.49%;对铜绿假单胞菌生物膜抑制率最高为 76.6%,清除率最高为 69.29%,且与环丙沙星效果相当。
- 植物化学成分评估:初步植物化学筛选表明,所选提取物含有黄酮类、酚类、三萜类和单宁等成分。定量分析显示,尖叶木瓣树茎皮乙醇提取物的酚类化合物和黄酮含量最高。
- 抗氧化活性:除牛角瓜茎皮乙醇提取物外,其他提取物均有 DPPH 自由基清除能力。尖叶木瓣树甲醇提取物的抗 DPPH 活性最强,牛角瓜茎皮乙醇提取物的 ABTS 自由基清除能力最强,尖叶木瓣树茎皮乙醇提取物的铁还原能力最强。
- 细胞毒性:多数提取物对测试细胞系无毒性,仅牛角瓜茎皮乙醇提取物对 Raw 细胞系表现出毒性。
- 尖叶木瓣树茎皮乙醇提取物对细菌细胞形态的影响:SEM 结果显示,经该提取物处理后,大肠杆菌和铜绿假单胞菌细胞数量减少,细胞结构受损,出现细胞质泄漏,表明其杀菌作用与细胞膜破裂有关。
- 尖叶木瓣树茎皮乙醇提取物的化学表征:通过 LC - MS/MS 分析鉴定出 24 种化合物,包括酚类、黄酮类、萜类等,部分化合物已被证实具有抗菌和抗氧化活性。
研究结论和讨论部分指出,该研究首次从科学角度验证了六种喀麦隆药用植物的民族药用价值。尖叶木瓣树和牛角瓜的提取物展现出强大的抗菌、抗氧化性能和较低的细胞毒性,这得益于其含有的多种次生代谢产物。这些提取物中的化合物可能通过协同作用发挥抗菌效果,如柯里拉京(corilagin)可抑制铜绿假单胞菌的分支迁移活性,增加其对药物的敏感性。该研究为开发新型抗菌和抗氧化剂提供了有价值的线索,凸显了喀麦隆本土植物在解决抗生素耐药问题上的巨大潜力。然而,目前研究仍处于初步阶段,未来需要进一步分离、纯化和鉴定植物中的活性成分,深入探究其作用机制,推动其在临床治疗中的应用,为全球抗击耐药菌感染提供新的有力武器。