植物活性成分与抗生素联用增强抗生物膜活性及细胞毒性评估：针对尿路致病性葡萄球菌的创新治疗策略

这篇研究探讨了植物活性成分（NPs）与抗生素（ATBs）联用对尿路致病性葡萄球菌（包括金黄色葡萄球菌、腐生葡萄球菌和表皮葡萄球菌）生物膜的协同抑制作用。通过棋盘法和时间-杀菌动力学实验，证实百里香酚（thymol）与头孢克肟（cefixime）/头孢唑林（cefazolin）的组合具有显著抗生物膜活性（MBIC降低4-18倍）且细胞毒性较低（IC50>441.78 μg/mL）。研究为克服生物膜相关耐药性提供了新型联合治疗方案。

　　

1. 引言

尿路感染（UTIs）是全球高发的感染性疾病，其中葡萄球菌属（如金黄色葡萄球菌、腐生葡萄球菌和表皮葡萄球菌）是重要病原体。这些细菌通过形成生物膜（biofilm）增强耐药性，使常规抗生素（ATBs）疗效降低达1000倍。生物膜由胞外聚合物（EPS）包裹的微生物群落构成，可附着于导尿管或膀胱上皮，导致慢性感染。

植物活性成分（NPs）如姜黄素（curcumin）、百里香酚（thymol）和紫草素（plumbagin）因其多重抗菌机制（如抑制群体感应、破坏EPS）成为研究热点。本研究首次系统评估6种NPs与7种ATBs联用对葡萄球菌生物膜的协同效应，并分析其细胞毒性。

2. 材料与方法

2.1 实验材料

选用临床分离株（2株金黄色葡萄球菌、3株腐生葡萄球菌、2株表皮葡萄球菌）及标准菌株（ATCC1026和ATCC35984）。NPs（纯度>95%）和ATBs购自Sigma-Aldrich。

2.2 抗菌活性检测

采用肉汤微量稀释法测定最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）。生物膜抑制（MBIC）和清除（MBEC）实验通过MTT法检测代谢活性，OD_570nm读数。

2.3 协同效应分析

棋盘法计算分级抑制浓度指数（FICI）：FICI≤0.5为协同，0.5<>

2.4 细胞毒性评估

以尿路上皮细胞（UROtsa）和巨噬细胞（Raw 264.7）为模型，MTT法测定IC₅₀。

3. 结果

3.1 单药活性

紫草素对金黄色葡萄球菌抗菌活性最强（MIC=6 μg/mL），而没食子酸（gallic acid）效果最弱（MIC=426.66 μg/mL）。ATBs中阿米卡星（amikacin）对表皮葡萄球菌最有效（MIC=1.16 μg/mL）。

3.2 抗生物膜效果

紫草素MBIC最低（6.66 μg/mL），头孢克肟效果最差（MBIC=64 μg/mL）。阿米卡星和强力霉素（doxycycline）表现出优异生物膜清除能力（MBEC=13.33-16 μg/mL）。

3.3 协同组合

5组协同组合显著降低ATBs剂量：

• C1：头孢克肟（5.33 μg/mL）+百里香酚（32 μg/mL）

• C2：头孢唑林（1.16 μg/mL）+百里香酚（21.33 μg/mL）

• C3：阿米卡星（0.18 μg/mL）+姜黄素（37.33 μg/mL）

  其中C1/C2对生物膜清除率较单药提高7-9倍（p<0.0001）。

3.4 时间-杀菌动力学

24小时内，C1组合使金黄色葡萄球菌生物膜OD值从2.15降至0.52，而C3（阿米卡星+姜黄素）降至0.33，显示快速杀菌效应。

3.5 细胞毒性

百里香酚组合（C1/C2）毒性最低（Raw 264.7细胞IC₅₀=441.78 μg/mL），姜黄素组合（C3-C5）因姜黄素自身毒性（IC₅₀=51.89-94.4 μg/mL）导致细胞存活率降低至64.58%。

4. 讨论

百里香酚通过破坏细胞膜增强β-内酰胺类抗生素渗透性，而姜黄素可能通过抑制¹群体感应基因（如agr系统）发挥协同作用。值得注意的是，含百里香酚的组合在保持低细胞毒性的同时，对巨噬细胞活性影响较小（存活率>85%），提示其临床转化潜力。

5. 结论

头孢菌素+百里香酚的组合兼具高效抗生物膜活性和安全性，可作为治疗葡萄球菌相关复杂性UTIs的候选方案。未来需开展体内实验验证其药效学特性。