焦性没食子酸通过多靶点机制治疗牛蛙耐多药肺炎克雷伯菌感染的分子机制与应用研究

针对耐多药肺炎克雷伯菌(MDR-KP)对牛蛙养殖业和公共卫生的双重威胁，研究人员通过体外和体内实验揭示了焦性没食子酸(PA)的抗菌机制。研究发现PA通过抑制AcrB外排泵、OmpK36孔蛋白和ATP酶，引发活性氧(ROS)累积和能量代谢紊乱，显著降低细菌载量(2.74–5.96 log10 CFU/g)并缓解器官损伤，为水产耐药菌感染提供了新型应急治疗方案。

　　

在全球水产养殖业中，美国牛蛙(Aquarana catesbeiana)因其经济价值成为重要养殖品种，但高密度养殖导致耐多药肺炎克雷伯菌(MDR-KP)暴发，尤其携带碳青霉烯酶和耐多黏菌素特性的NW202109菌株，不仅造成牛蛙肝脾肾病变，更可能通过食物链传播耐药基因威胁人类健康。现有抗生素、噬菌体疗法和抗菌肽均存在局限性，而植物源小分子化合物因其多靶点特性成为研究热点。

广东省重点领域研发计划项目支持的研究团队通过筛选20种植物活性成分，发现焦性没食子酸(PA)对MDR-KP NW202109菌株具有独特抑菌效果。研究采用微量肉汤稀释法测定最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)，结合分子对接技术预测PA与细菌关键蛋白的结合位点，通过检测活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)和ATP含量揭示氧化应激机制，并建立牛蛙感染模型评估治疗效果。

主要研究结果

体外抗菌活性评估
PA对NW202109的MIC和MBC均为320 μg/mL，18小时内可使活菌数下降≥3 log₁₀
。时间-杀菌曲线显示1×MIC剂量12小时即降低2 log₁₀
CFU/mL。

分子作用机制解析
分子对接显示PA与AcrB外排泵的丝氨酸135、OmpK36孔蛋白的天冬氨酸114及ATP酶的UNK276残基形成3个氢键，结合能分别为-5.2 kcal/mol、-4.8 kcal/mol和-5.6 kcal/mol。实验证实4小时PA处理使ROS和MDA水平显著升高(P<0.0001)，ATP含量下降75.5%，生物膜形成抑制率达68.3%(P<0.01)。

体内治疗效果验证
320 μg/mL PA处理72小时使感染牛蛙肝脏细菌载量降低5.96 log₁₀
CFU/g，脾脏和肾脏分别减少4.32和2.74 log₁₀
CFU/g，同时IL-6和TNF-α等炎症因子水平显著下调。病理切片显示肝窦充血和肾小管坏死明显改善。

讨论与意义
该研究首次阐明PA通过三重机制对抗MDR-KP：1）阻断AcrB-TolC外排泵功能逆转耐药性；2）破坏OmpK36孔膜结构增加通透性；3）抑制ATP酶活性导致能量危机。尽管PA对成熟生物膜的穿透性有限，但其低毒性（治疗剂量下未发现血常规和肝酶异常）和广谱性为水产耐药菌防控提供了新选择。研究为开发基于酚酸结构的抗菌药物奠定了理论基础，后续研究将聚焦PA结构修饰以增强其稳定性和生物膜渗透能力。论文发表于《Aquaculture》，为应对全球水产养殖业的抗生素耐药危机提供了创新性解决方案。