β-胡萝卜素对难治耐药铜绿假单胞菌的抗菌、抗毒力及抗群体感应作用机制研究

本研究针对临床棘手的难治耐药(DTR)铜绿假单胞菌感染问题，首次系统探究了β-胡萝卜素通过抑制群体感应(QS)系统关键调控蛋白LasR，显著降低细菌毒力因子（生物膜、绿脓菌素等）表达的创新机制。研究人员采用体外抑菌实验、分子对接和动物模型等多技术联用，证实β-胡萝卜素可使DTR菌株的伤口感染愈合率提升至90%，为抗耐药菌治疗提供了天然化合物新策略。

　　

在抗生素耐药危机日益严峻的今天，铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)作为医院感染的主要病原体，其"难治耐药"(DTR)表型对包括碳青霉烯类在内的8类抗生素均不敏感，临床治疗陷入无药可用的困境。更棘手的是，这种"超级细菌"能通过群体感应(Quorum Sensing, QS)系统精密调控生物膜形成和毒力因子分泌，使感染迁延不愈。传统抗生素在杀灭细菌的同时会引发强烈选择压力，加速耐药性进化。面对这一双重挑战，埃及坦塔大学药学院的研究团队另辟蹊径，从天然化合物中寻找能" disarm"(解除武装)而非杀死细菌的新型抗菌剂，其研究成果发表在《BMC Microbiology》上。

研究人员采用多学科交叉的研究策略：通过微量肉汤稀释法测定β-胡萝卜素对100株临床分离株的最小抑菌浓度(MIC)；结合结晶紫染色和激光共聚焦显微镜(CLSM)观察生物膜抑制效果；采用定量逆转录PCR(qRT-PCR)分析QS基因表达；运用分子对接技术解析β-胡萝卜素与LasR蛋白的相互作用；最后建立大鼠伤口感染模型验证体内疗效。

抗菌活性与MIC测定

β-胡萝卜素(200 μg/ml)对所有测试的40株MDR/DTR菌株均显示抑菌活性，抑菌圈直径10-33 mm，MIC值为12.5-100 μg/ml。值得注意的是，0.5 MIC处理虽不影响细菌生长曲线，但能特异性抑制毒力因子产生。

毒力因子抑制

研究系统评估了10种毒力表型：

• 生物膜形成减少70.4-90.5%（

  
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• 绿脓菌素产量降低78.6-90.7%

• 运动能力下降45.4-64.9%

• 蛋白酶/明胶酶活性完全抑制

• 胞外多糖(EPS)合成减少21.5-83.3%

QS基因调控

分子机制研究发现：

• lasR基因表达下调80%（结合自由能-8.6 kcal/mol）

• rhlR和pqsR基因分别下调50%和40%

• β-胡萝卜素通过结合LasR蛋白的Met²⁶/Leu¹²⁸位点阻断其二聚化（

  
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动物模型验证

伤口感染实验显示：

• 治疗组6天愈合率达90%（对照组仅40%）

• 组织载菌量降低58%（3.3 vs 7.9 log CFU/g）

• 病理切片可见新生毛囊和毛细血管（

  
  ）

这项研究开创性地揭示了β-胡萝卜素作为"抗毒力剂"(anti-virulence agent)的多重机制：既能直接抗菌，又能通过干扰QS信号传导使细菌"去武器化"。相较于传统抗生素，这种策略不易诱发耐药性，且β-胡萝卜素作为膳食补充剂已证实人体安全性（LD₅₀>500 mg/kg）。特别值得关注的是，研究采用的"0.5 MIC亚抑制浓度"处理模式，为临床联合用药提供了新思路——在保留β-内酰胺类等抗生素杀菌作用的同时，通过β-胡萝卜素阻断毒力因子产生，可能成为对抗DTR感染的"组合拳"。未来研究可进一步优化给药方案，探索其与现有抗生素的协同效应，推动这一天然化合物向临床转化。