枫树多酚通过抑制转肽酶Sortase A显著抑制变形链球菌生物膜形成及其防龋机制研究

本研究揭示了枫树提取物中的天然多酚化合物（如ECG）通过特异性抑制转肽酶Sortase A（SrtA），有效阻断变形链球菌（Streptococcus mutans）的黏附及生物膜形成，为开发安全、天然的防龋剂（尤其适用于儿童）提供了新策略。研究结合分子对接（ΔG=-8.1 kcal/mol）、体外酶活实验（70%-75%抑制率）及生物膜模型（sHA/树脂牙），证实ECG的抑菌作用独立于菌株差异，且可促进细胞壁蛋白释放。

　　

ABSTRACT

龋齿由变形链球菌（S. mutans）黏附牙表面形成生物膜（牙菌斑）并产酸侵蚀釉质引发。Sortase A（SrtA）通过锚定细菌表面黏附蛋白至细胞壁，成为防龋关键靶点。研究发现枫树提取物中的多酚——包括去甲落叶松脂素-8′-O-β-D-吡喃葡萄糖苷（NTG）、落叶松脂醇（LR）、异莨菪亭（IS）和(-)-表儿茶素没食子酸酯（ECG）——能结合S. mutans SrtA（ΔG=-8.1 kcal/mol），体外抑制酶活达70%-75%，并减少细菌对羟基磷灰石（模拟牙表面）和树脂假牙的黏附。其中ECG在100 μM浓度下表现最强抑菌活性，且其作用不受菌株差异影响。

INTRODUCTION

全球约25亿人受龋齿困扰，S. mutans的致龋性依赖三大机制：合成葡聚糖胞外基质、发酵糖类产酸及耐酸性。传统含抗菌剂漱口水对6岁以下儿童有毒性风险，而枫树多酚（如ECG）因其安全性（存在于枫树和茶叶中）成为理想替代品。研究源于对单核细胞增生李斯特菌（L. monocytogenes）生物膜的偶然发现，枫树水提物通过抑制SrtA破坏细菌黏附。

MATERIALS AND METHODS

实验采用5种S. mutans临床分离株（如UA159），在含1%蔗糖的BHI培养基中培养。通过分子对接（AutoDock Vina）预测多酚与SrtA（PDB:4TQX）结合模式，纯化重组SrtAΔ41::His₆蛋白检测酶活（荧光底物Dabcyl-LPETG-Edans）。生物膜实验使用唾液包被羟基磷灰石（sHA）和树脂假牙，通过结晶紫染色及CFU计数评估效果。

RESULTS

In silico建模显示ECG与SrtA催化三联体（H139/C205/R213）形成氢键，结合能最低（-8.1 kcal/mol）。体外实验证实ECG和EGCG抑制SrtA效果最强（100 μM时75%抑制），枫树汁和稀释枫糖浆亦有显著活性。生物膜抑制方面，ECG使sHA表面细菌黏附减少数倍，且所有测试菌株均受影响。蛋白释放实验表明ECG处理组胞外蛋白量增加，证实其通过阻断SrtA介导的蛋白锚定发挥作用。

DISCUSSION

枫树多酚的抑龋机制以SrtA抑制为主导：

1. 靶向性：ECG结合SrtA催化口袋，破坏表面黏附蛋白（如胶原结合蛋白）定位；

2. 安全性：ECG在茶叶中天然存在，水溶性优于姜黄素等抑制剂；

3. 应用优势：无色、无味特性避免牙渍问题，适合儿童使用。与EGCG相比，ECG虽结构仅差一个羟基，但膜亲和力更高（文献44），可能增强其局部浓度。研究为开发基于ECG的无毒漱口水提供了理论依据，尤其针对传统抗菌剂不适用的幼儿群体。

ACKNOWLEDGMENTS

研究受NIGMS、NSF及USDA-NIFA资助，并得到集成显微镜核心设施（NIH P20 GM121310）支持。ChatGPT 4.o用于语言优化。