基于GC-MS代谢组学解析乳酸杆菌与大蒜提取物的协同抗沙门氏菌作用机制

针对沙门氏菌耐药性问题，研究人员通过GC-MS代谢组学技术，揭示了益生菌Lactobacillus spp.与大蒜提取物的协同抗菌机制。研究发现125 mg/mL大蒜提取物可显著抑制Salmonella Typhi和Typhimurium，并上调malic acid等9种关键抗菌代谢物，为开发新型抗感染策略提供理论依据。

　　

沙门氏菌感染是全球公共卫生重大威胁，仅2021年就导致930万病例和10.75万死亡。随着抗生素耐药性问题加剧，寻找替代疗法迫在眉睫。益生菌和大蒜因其天然抗菌特性备受关注，但二者协同作用的分子机制尚不明确。

尼日利亚Elizade University（伊拉兹德大学）微生物学系的研究团队通过创新性实验设计，首次系统揭示了乳酸杆菌与大蒜提取物的"1+1>2"抗菌效应。研究发现，125 mg/mL大蒜提取物可使沙门氏菌在24小时内完全失活，同时乳酸杆菌通过代谢重编程产生propanoic acid等9种关键抗菌物质。这项发表于《The Microbe》的研究，为开发基于"菌-植"协同的精准抗感染方案提供了新思路。

研究采用多国合作模式，样本源自尼日利亚和印度人群粪便分离的4株乳酸杆菌（Lactiplantibacillus plantarum NG6/AM3/NG13和Lacticaseibacillus paracasei DB3）。关键技术包括：1）建立沙门氏菌-乳酸杆菌共培养体系；2）GC-MS代谢组学分析；3）MetaboAnalyst 5.0进行PLS-DA等多元统计分析；4）通过NIST数据库鉴定代谢物。

【3.1 协同抗菌活性】

共培养实验显示，大蒜提取物使沙门氏菌Typhi和Typhimurium在12小时内减少3-log，24小时完全清除。单独使用乳酸杆菌仅产生有限抑制，证实协同效应。

【3.2 代谢轮廓差异】

PLS-DA分析发现，大蒜处理组（如AM3GE）与对照组明显分离，PC1和PC2共解释27.7%变异。印度来源菌株AM3代谢特征显著区别于尼日利亚菌株NG6/NG13。

【3.3 比较代谢组学】

热图分析揭示46-69种差异代谢物。尼日利亚菌株NG13独特产生pentanoic acid（抑制浓度较单菌培养提升8倍），而印度菌株AM3/DB3主要合成thymol-beta-D-glucopyranoside。

【3.4 大蒜诱导代谢物】

ANOVA鉴定出9种显著上调代谢物（p<0.05）：

• 尼日利亚NG13：pyrrolo[1,2-a]pyrazine-1,4-dione（抗MRSA活性）

• 所有菌株：malic acid（通过金属螯合增强抗菌）

• 印度DB3：ethylene glycol（破坏细胞膜完整性）

讨论部分指出，大蒜中菊粉型果聚糖可能促进乳酸杆菌代谢活化。值得注意的是，thymol-beta-D-glucopyranoside的产量与地域饮食相关——印度人群高大蒜摄入可能塑造了菌株代谢特征。研究同时发现pyrogallol能下调沙门氏菌群体感应基因，这源于乳酸杆菌对大蒜单宁的转化作用。

该研究存在体外实验的局限性，但首次绘制了"乳酸杆菌-大蒜"抗沙门氏菌的代谢互作图谱。发现的pentanoic acid等代谢物，其抑制浓度（3,750 mg/L）虽高于生理水平，但协同作用可能降低实际需求。这些发现为开发基于地域特征定制化益生菌制剂提供了重要依据，也为解决抗生素耐药危机开辟了新路径。