光动力灭活增强持久性金黄色葡萄球菌的细胞死亡率：姜黄素介导的活性氧机制与抗生素协同效应研究

本综述深入探讨了光动力灭活（PDI）通过姜黄素介导的活性氧（ROS）生成对金黄色葡萄球菌（S. aureus）持久菌的清除机制。研究揭示了PDI诱导的氧化应激可触发细菌代谢休眠，导致抗生素耐受性短暂增强；而代谢恢复后实施抗生素干预则显著提升杀菌效率。该发现为优化抗菌联合治疗策略提供了关键时序依据，对解决慢性及复发型感染具有重要临床意义。

　　

细菌持久性现象与临床挑战

细菌持久性表现为代谢休眠的亚群对抗生素的短暂耐受，是导致慢性感染和治疗失败的关键因素。在金黄色葡萄球菌中，这种特性通过双相杀灭曲线呈现：初期快速杀灭后出现显著减缓的死亡速率。值得注意的是，持久性并非可遗传性状，其表型特性通过后代菌群保持相同杀灭曲线模式得到证实。最小持续杀灭时间（MDK）分析显示，MDK₉₉与敏感菌相似，但MDK_99.99显著延长，证实休眠细胞在高浓度抗生素下的存活能力。

光动力灭活的作用机制

光动力灭活（PDI）通过光敏剂在特定波长光照下产生活性氧（ROS）实现微生物杀灭。姜黄素作为天然光敏剂，主要通过I型反应产生自由基（如超氧自由基O₂^·-和羟基自由基OH·）和过氧化氢（H₂O₂），其单线态氧（¹O₂）量子产率较低（0.01）。这种ROS生成特性在研究中展现出双重效应：一方面引起氧化损伤导致细胞死亡，另一方面可能诱导代谢休眠状态。

实验设计与关键发现

研究采用ATCC 25923金黄色葡萄球菌和临床分离MRSA菌株，通过奥沙西林时间杀灭实验证实持久性表型。PDI处理使用1-2.5μM姜黄素结合450nm蓝光（2.5-5.0J/cm²）照射，结果显示：

1. 1.

   剂量依赖性杀菌效应：2.0μM以上浓度实现完全杀菌

2. 2.

   PDI幸存菌株表现出耐受性行为：MIC值未改变但杀灭曲线斜率显著降低

3. 3.

   代谢恢复后抗生素处理呈现协同效应：延迟4小时给药组死亡速率显著提升

4. 4.

   MRSA菌株对PDI诱导的耐受性不敏感，可能与增强的氧化应激防御系统有关

机制阐释与临床意义

姜黄素介导的ROS生成可能通过ATP合成抑制诱导代谢休眠，这与Rowe等人提出的氧化应激耐受机制一致。实验数据显示PDI处理后4小时内细菌生长延迟，6小时后出现代谢恢复峰，恰好对应第二次时间杀灭实验中抗生素敏感性增强的时段。这种时序依赖性效应提示临床治疗中抗生素给药时机的重要性：过早给药可能因细菌处于休眠状态而失效，延迟给药则可利用PDI造成的残余损伤增强杀菌效果。

耐药菌株的特殊响应

MRSA菌株在PDI处理后未出现耐受性诱导现象，研究者提出两种解释：其一，耐药菌固有的氧化应激适应机制可能抵消PDI效应；其二，β-内酰胺抗生素暴露引发的代谢重编程（包括TCA循环增强和碳通量重定向）可能改变持久性形成倾向。这提示针对耐药菌的持久性研究需采用更高浓度抗生素（如100×MIC）或不同作用机制的药物。

治疗策略优化方向

研究结果表明PDI与抗生素的联合应用需要精确时序控制。立即给药可能因诱导休眠而降低疗效，而等待代谢恢复后给药则可产生协同杀灭效应。此外，补充葡萄糖提升ATP水平可能逆转ROS诱导的耐受状态，这为临床干预提供了新思路。对于耐药菌感染，PDI可能直接作为主要杀菌手段，而不依赖后续抗生素强化。

该研究不仅揭示了姜黄素-PDI对持久菌的复杂作用机制，更为抗菌联合治疗的时序优化提供了实验依据，对解决慢性感染和抗生素耐药性挑战具有重要转化价值。