儿茶酚修饰的铁载体粘菌素展现卓越抗菌活性：突破多重耐药革兰阴性菌治疗瓶颈

本研究针对多重耐药(MDR)革兰阴性菌感染治疗难题，创新性地通过酯化和酰胺化反应将儿茶酚基团共价偶联至最后防线抗生素粘菌素(colistin)。结果显示酰胺化修饰产物(AMI-COL)对尿路致病性大肠杆菌(UTI E. coli)的抑菌浓度(MIC)降低50%，杀菌浓度(MBC)降低25%，且在人源3D肾脏类器官模型中显示良好安全性。该研究为克服抗生素耐药性提供了新型铁载体-抗生素偶联策略。

　　

抗生素耐药性危机日益严峻，特别是对最后防线抗生素粘菌素(colistin)耐药的革兰阴性菌株不断涌现。这类"超级细菌"能通过获得性质粒介导的mcr基因产生磷酸乙醇胺转移酶，修饰细胞膜脂多糖结构从而逃避粘菌素攻击。更棘手的是，粘菌素本身存在严重肾毒性问题，临床使用受到严格限制。面对这一双重困境，研究人员从自然界获取灵感——某些细菌进化出的"特洛伊木马"策略：将毒素伪装成铁载体(siderophore)，利用细菌对铁元素的渴求，通过铁转运系统实现精准投送。这一机制在新型抗生素头孢地尔(cefiderocol)中已获验证，但其β-内酰胺结构限制了应用范围。

西班牙萨拉戈萨大学等机构的研究团队独辟蹊径，选择将这一策略应用于多肽类抗生素粘菌素。他们通过两种化学修饰路线：在苏氨酸(Thr)羟基进行酯化，或在2,4-二氨基丁酸(Dab)氨基进行酰胺化，成功构建了三种儿茶酚修饰的粘菌素衍生物。这项发表于《BMC Chemistry》的研究显示，酰胺化产物AMI-COL展现出突破性的抗菌效果，同时保持了良好的生物安全性。

研究团队采用核磁共振(1H NMR、13C NMR)和扩散排序谱(DOSY)对合成产物进行结构确认；通过微量肉汤稀释法测定铁耗竭培养基(ID-CAMHB)中的MIC/MBC值；采用结晶紫染色法和菌落计数评估抗生物膜活性；并创新性地使用人源3D肾脏类器官模型进行肾毒性评估。临床菌株来源于德国Trias i Pujol研究所提供的尿路致病性大肠杆菌(UTI E. coli)。

【合成与表征】研究人员首先通过多步反应合成PMB保护的3,4-二羟基苯甲酸(1-2)，随后采用Boc保护策略提高粘菌素在有机溶剂中的溶解度。酯化路线获得单/双修饰产物(monoEST-COL/diEST-COL)，而酰胺化路线则获得含30%修饰产物的AMI-COL混合物。DOSY谱证实儿茶酚基团与粘菌素共价结合，而非简单混合。

【生物活性】在铁限制条件下，AMI-COL对UTI E.coli的MIC(300 ppb)较原型粘菌素(600 ppb)降低50%，MBC(750 ppb)降低25%。关键机制验证实验显示，在含铁培养基(CAMHB)中AMI-COL活性显著减弱，证实其依赖铁转运系统的"特洛伊木马"机制。值得注意的是，酯化产物因溶解度下降反而活性降低，突显化学修饰位点选择的重要性。

【抗生物膜】虽然AMI-COL在300 ppb即可抑制54%生物膜形成，但对成熟生物膜无显著破坏作用。菌落计数显示其抑膜作用可能通过干扰细菌群体感应实现，而非直接杀菌。

【安全性评估】在2D培养的人成纤维细胞、HaCat角质形成细胞和3D肾脏类器官模型中，AMI-COL在杀菌浓度下未显示细胞毒性， viability均保持在70%以上(ISO 10993-5标准)，解决了原型粘菌素的肾毒性隐患。

这项研究开创性地将铁载体策略拓展至多肽类抗生素领域，证实儿茶酚修饰可显著增强粘菌素对耐药菌株的杀伤效率。其科学价值体现在三方面：首先，通过降低有效剂量(300 ppb vs 600 ppb)缩短治疗周期，减少耐药突变积累机会；其次，酰胺化修饰在保留Dab残基膜作用位点的同时，新增铁转运通路，实现"双通道"杀菌；最后，3D类器官模型验证为抗生素安全性评价提供新范式。该策略可延伸至其他阳离子抗菌肽改造，为应对ESKAPE病原体耐药危机提供新思路。