脂多糖介导的银纳米颗粒(LPS-AgNPs)生物合成及其对抗MRSA和伤寒沙门氏菌的分子机制：一项基于体外和体内研究的创新策略

本研究针对多重耐药菌(MRSA和伤寒沙门氏菌)感染这一全球健康挑战，创新性地利用奇异变形杆菌VSMKU0111产生的脂多糖(LPS)绿色合成银纳米颗粒(LPS-AgNPs)。研究人员通过全基因组测序表征菌株特性，优化LPS提取工艺，并系统评估了LPS-AgNPs的抗菌机制。结果表明，LPS-AgNPs(70-90nm)通过诱导靶向氧化应激(显著提升过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性)、干扰群体感应(1/4XMIC即62.5μg/ml可破坏生物膜基质)和调控能量代谢(增强糖酵解和TCA循环通量)等多重机制发挥抗菌作用。在秀丽隐杆线虫模型中，LPS-AgNPs显著延长感染宿主寿命(MRSA:82±3h；伤寒沙门氏菌:92±2h)，减少病原体肠道定植。该研究为开发新型纳米抗菌策略提供了重要理论依据和实践方案。

　　

随着抗生素滥用导致的耐药性问题日益严峻，MRSA（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）和伤寒沙门氏菌等"超级细菌"已成为全球公共卫生的重大威胁。世界卫生组织数据显示，仅伤寒沙门氏菌每年就导致12-20万例死亡，而MRSA在美国每年造成约5000例死亡。传统抗生素研发陷入瓶颈，亟需开发新型抗菌策略。纳米技术特别是生物合成的金属纳米颗粒，因其独特的物理化学性质和多重抗菌机制，被视为对抗耐药菌感染的有力武器。

在这项发表于《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》的研究中，研究人员从健康人体分离获得一株奇异变形杆菌VSMKU0111，创新性地利用其产生的脂多糖（LPS，细菌外膜重要成分）作为绿色还原剂和稳定剂，成功合成了脂多糖功能化银纳米颗粒（LPS-AgNPs）。通过系统的体外和体内实验，揭示了该纳米材料对抗多重耐药菌的独特分子机制。

研究团队首先通过全基因组测序对供体菌株VSMKU0111进行了全面基因组分析，发现其携带多种耐药基因但具有高产LPS的潜力。采用响应面法（RSM-CCD）优化后，LPS提取量达到2.2g/L，显著高于常规方法。随后通过热酚水法提取的LPS经核磁共振（¹H-NMR和¹³C-NMR）鉴定为新型四糖-甘油-三酰甘油（TGTG）结构。在纳米颗粒合成环节，研究人员建立了一套高效的绿色合成体系，通过紫外可见光谱、透射电镜（HR-TEM）和动态光散射（DLS）等表征证实获得的LPS-AgNPs具有均匀的球形形貌（50-90nm）、负电性表面（zeta电位-28.6mV）和良好分散性。

在机制研究部分，研究揭示了LPS-AgNPs的多层次抗菌作用：

1. 抗氧化活性方面：LPS-AgNPs展现出显著的DPPH自由基清除能力（IC₅₀ 3.5±0.2）和铁离子还原能力（FRAP，IC₅₀ 3.9±0.3），这为其减轻感染相关氧化损伤提供了基础。
2. 直接抗菌作用：在1/4XMIC浓度（62.5μg/ml）下，LPS-AgNPs对MRSA和伤寒沙门氏菌即表现出显著抑制效果，通过破坏生物膜结构、干扰群体感应系统，使致密生物膜解离为浮游状态。
3. 代谢调控机制：酶动力学分析发现，LPS-AgNPs处理可同时激活过氧化氢酶（CAT，MRSA中0.54μmol/mg）和超氧化物歧化酶（SOD，MRSA中4.48μmol/mg）等抗氧化酶，诱导适度的氧化应激；同时通过上调磷酸果糖激酶（PFK，MRSA中82.6μmol/mg）和柠檬酸合酶（CS）活性，重编程细菌能量代谢，形成"代谢-氧化"双重打击策略。

在秀丽隐杆线虫感染模型中，LPS-AgNPs展现出优异的体内保护效果：不仅显著延长MRSA感染线虫寿命至82±3小时（较对照组提升约3倍），还通过降低细胞内活性氧（ROS）水平和减少病原体肠道定植（伤寒沙门氏菌负荷降低约90%），证实了其体内抗菌有效性。值得注意的是，LPS-AgNPs在发挥抗菌作用的同时，对宿主固有免疫系统表现出良好的相容性，未观察到明显毒性。

这项研究的重要意义在于：首次系统阐明了基于奇异变形杆菌LPS的AgNPs合成方法及其多重抗菌机制，突破了传统纳米抗菌材料毒性大、易聚集的技术瓶颈。LPS-AgNPs通过独特的"代谢干扰-氧化应激"协同作用，在不引发强烈杀菌压力的前提下削弱细菌适应性，可能延缓耐药性产生。研究建立的从基因组分析、材料优化到机制解析的完整技术体系，为开发新一代纳米抗菌剂提供了重要范式。未来通过进一步优化递送系统和开展临床前评估，LPS-AgNPs有望成为对抗多重耐药菌感染的有力武器。