卡塔叶提取物的植物化学筛选及其对病原体氧化、生长、生物膜和群体感应的抑制作用研究

推荐：本研究针对抗生素耐药性细菌日益严重的全球威胁，通过GC/MS分析埃塞俄比亚卡塔叶(Catha edulis)甲醇提取物(MeOHE)及其二氯甲烷(DCMF)、乙酸乙酯(EAF)组分的植物化学成分，首次报道了60.32%含量的植醇(phytol)。实验证实DCMF和EAF具有显著抗氧化(IC50 68.2-89.3 μg/mL)和广谱抗菌活性(MIC 0.5->1 mg/mL)，首次揭示了其对WHO优先病原体清单(PPL)菌株的生物膜抑制(MBIC 125-500 μg/mL)和群体感应(anti-QS)抑制作用(55.8% pyocyanin抑制率)，为开发新型抗耐药菌药物提供了天然产物资源。

　　

随着抗生素滥用导致的耐药性问题日益严峻，世界卫生组织(WHO)公布的"病原体优先清单"(PPL)中，如耐碳青霉烯的鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)等"危急级"耐药菌株，正使感染性疾病的治疗陷入困境。微生物通过生物膜形成和群体感应(QS)等机制产生耐药性，其中生物膜相关感染占医院感染的80%，而现有抗生素对生物膜内细菌的效力可能下降100-1000倍。面对这一全球健康危机，植物源天然产物因其多靶点作用机制成为对抗耐药菌的新希望。

埃塞俄比亚阿达玛科技大学的Yonatan Nesru团队在《Journal of Genetic Engineering and Biotechnology》发表的研究，首次系统评估了东非传统药用植物卡塔叶(Catha edulis)的抗耐药菌潜力。研究人员采用超声辅助提取结合液液分馏技术获得甲醇提取物(MeOHE)及其二氯甲烷(DCMF)、乙酸乙酯(EAF)组分，通过GC/MS鉴定出41种化合物，包括首次在该植物中发现的60.32%高含量植醇。采用DPPH自由基清除实验测定抗氧化活性，通过琼脂扩散法、肉汤稀释法评估抗菌效果，并建立结晶紫染色法和绿脓菌素抑制实验分别检测生物膜抑制和QS干扰能力。

植物化学分析

GC/MS揭示DCMF含11种化合物，以植醇(60.32%)、苄基卡巴肼(20.8%)和角鲨烯(4.46%)为主；EAF含30种化合物，主要成分为β-谷甾醇(31.43%)、β-香树脂醇(27.51%)和α-生育酚乙酸酯(3.04%)。这些化合物多数具有已知的抗菌和抗氧化活性，如植醇可通过诱导氧化应激抑制铜绿假单胞菌。

抗氧化活性

所有提取物均呈现剂量依赖性自由基清除能力，EAF表现最优(IC₅₀ 68.2 μg/mL)，接近阳性对照抗坏血酸(9.5 μg/mL)的效果，这与其富含的萜类和酚类物质相关。

抗菌谱分析

抑菌圈实验显示EAF对化脓性链球菌(Streptococcus pyogenes)抑制率达75%，显著优于DCMF(70%)和MeOHE(62%)。值得注意的是，EAF对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的MIC为0.5 mg/mL，MBC为1 mg/mL，耐受性测试值(MBC/MIC=2)表明其具杀菌活性，突破了先前研究仅对革兰氏阳性菌有效的局限。

生物膜抑制

EAF对化脓性链球菌生物膜形成的抑制最为显著，MBIC低至125 μg/mL(抑制率64.71%)，较DCMF(250 μg/mL)效果提升一倍。针对铜绿假单胞菌，500 μg/mL EAF可使生物膜形成减少61.05%，这对治疗导管相关感染具有重要意义。

群体感应干扰

在500 μg/mL浓度下，DCMF和EAF分别抑制55.8%和51.4%的绿脓菌素产生，这与所含植醇、β-谷甾醇等已知QS抑制剂的协同作用有关。研究首次证实卡塔叶提取物可阻断铜绿假单胞菌的Las/Rhl信号通路。

这项研究首次系统揭示了埃塞俄比亚卡塔叶提取物对抗PPL耐药菌的多重机制：通过植醇等成分破坏细胞膜完整性，抑制生物膜基质多糖合成，干扰AHL信号分子传递。特别是EAF组分展现出"一石三鸟"的独特优势——同时具备抗氧化(清除感染部位自由基)、杀菌(MIC/MBC≤1 mg/mL)和抗毒力(抑制QS)功能。该发现为开发针对慢性伤口感染、呼吸机相关肺炎等顽固性感染的联合疗法提供了新思路，也为传统药用植物的现代化开发提供了范例。未来研究可聚焦于活性成分的分离纯化，以及其与常规抗生素的协同效应评估。