《Scientific African》：Phytochemical composition, antimicrobial, antibiofilm, and quorum-sensing inhibitory activities of
Citrus medica L. cv. ‘Liscia’ essential oil supported by molecular docking, molecular dynamics, DFT, and ADMET evaluation
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全球抗菌药物耐药性的上升凸显了对新型治疗药物的迫切需求，药用芳香植物是生物活性化合物的有前景来源。香橼（Citrus medica L. cv. ‘Liscia’）传统上因其药理特性而被使用，然而其精油的表征仍不充分。本研究首次对香橼‘Liscia’精油（CM
全球抗菌药物耐药性的上升凸显了对新型治疗药物的迫切需求，药用芳香植物是生物活性化合物的有前景来源。香橼（Citrus medica L. cv. ‘Liscia’）传统上因其药理特性而被使用，然而其精油的表征仍不充分。本研究首次对香橼‘Liscia’精油（CMLEO）的抗菌、抗生物膜及抗群体感应活性进行了综合评价，采用互补的体外（in vitro）与计算机模拟（in silico）方法。气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析鉴定出柠檬烯为主要成分（86.9%），其次为月桂烯（2.9%）、β-红没药烯（1.25%）、橙花醇（1.11%）、香叶醇（1.10%）和香树烯（0.94%）。CMLEO表现出强效的广谱抗菌活性，抑菌圈直径为6.67–33.00 mm，在大多数受试菌株中优于柠檬烯和氨苄青霉素，特别是对美人鱼发光杆菌（Photobacterium damselae）和河流弧菌（Vibrio fluvialis），而铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）敏感性较低。针对真菌病原体，CMLEO表现出中等抗真菌活性（11.67–14.00 mm），与两性霉素B相当。抗生物膜活性在最低抑菌浓度（MIC）时达到峰值，尤其是对枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis ATCC 6633）（86.20±0.61%），在亚MIC浓度下下降，在MIC/8时变得可忽略不计，特别是对大肠杆菌（Escherichia coli ATCC 25922）和铜绿假单胞菌ATCC 27853。CMLEO在MIC浓度下完全抑制紫色杆菌（C. violaceum）CV12472的紫色杆菌素产生（100±0%），在MIC/2和MIC/8时呈渐进性抑制（51.29–9.04%），群体感应（QS）抑菌圈从24.00±1.63 mm减小至7.00±0.00 mm。铜绿假单胞菌PAO1的群集运动（swarming motility）被剂量依赖性地抑制（72.83–40.22%），表明其干扰毒力。计算机模拟分析，包括分子对接、200 ns分子动力学（MD）模拟、密度泛函理论（DFT）和ADMET（吸收、分布、代谢、排泄和毒性）分析，证实了强效的配体-靶标相互作用、稳定的复合物动力学、有利的电子特性以及预测的安全药代动力学。这些结果证明了CMLEO及其主要成分对抗多重耐药病原体的良好功效，并突显其作为天然、多靶点抗菌剂的潜力。
香橼‘Liscia’精油：对抗多重耐药菌的天然多靶点抗菌策略——基于体外实验与计算机模拟的综合评价
一、研究背景与科学问题
多重耐药菌（MDRO）感染已成为全球公共卫生的重大威胁，严重削弱了现有抗生素的疗效，并使感染性疾病的管理复杂化。对第三代头孢菌素或碳青霉烯类耐药的肠杆菌目细菌（如大肠杆菌和克雷伯菌属）、多重耐药铜绿假单胞菌以及耐碳青霉烯的鲍曼不动杆菌被列为优先病原体。抗菌药物的滥用和过度使用，尤其是在中低收入国家，进一步加剧了这一危机。细菌病原体可以以浮游形式或结构化生物膜形式存在，二者具有不同的代谢、遗传行为和基因表达谱。生物膜提供保护屏障，阻止抗生素渗透，通过促进感染持续和耐药性升级，显著促成多重耐药性的形成。群体感应（QS）是细菌毒力和生物膜发展的关键驱动因素，这是一种涉及自诱导分子释放的细胞间信号传导过程。QS在调控多种病原体关键毒力因子的表达和抗生素耐药性的发展中起核心作用。例如，铜绿假单胞菌产生受QS控制的因子，如藻酸盐、脂肪酶、蛋白酶、几丁质酶、氨基肽酶和弹性蛋白酶；紫色杆菌合成紫色杆菌素，这是一种受QS调控的色素，被广泛用作评估抗QS活性的模型指示物。通过抗致病策略靶向QS已成为一种有吸引力的治疗替代方案，通过中断毒力而不施加通常诱导耐药性的强选择压力。鉴于传统抗生素在管理生物膜驱动感染方面疗效有限，寻找创新方法势在必行。
在此背景下，天然产物仍是下一代抗菌治疗候选药物的强大来源。已有报道表明，精油（EOs）在亚MIC浓度下改变调控群体感应、运动性、黏附性和毒力的基因表达，最终影响生物膜形成相关基因的表达。其他研究表明，通过干扰QS通路，EOs可调节多种PAO1毒力因子的表达。关于柑橘属植物，已有报道指出柠檬和粗柠檬的精油能有效抑制生物膜形成，葡萄柚和柑橘属植物已被确定为控制铜绿假单胞菌感染的抗QS剂的来源。这些发现表明，植物来源的代谢产物可以影响微生物行为和植物-微生物互作。香橼（Citrus medica Linn. cv. Diamante Liscia）是芸香科成员，俗称枸橼，传统上因其抗氧化、抗炎、抗菌、抗病毒和降血糖作用而被食用，但其对多重耐药菌株的潜力仍未得到充分探索。基于上述考虑，本研究旨在评估香橼‘Liscia’精油的化学成分，并利用体外实验和计算机模拟方法综合评价其抗菌、抗生物膜和抗QS活性。
二、主要技术方法
研究人员从沙特阿拉伯哈伊勒地区采集香橼‘Liscia’果实，采用水蒸气蒸馏法提取精油，得率约为1%。利用气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析精油化学成分。通过纸片扩散法和微量稀释法评估抗菌活性，测定抑菌圈直径、最低抑菌浓度（MIC）和最低杀菌/杀真菌浓度（MBC/MFC）。采用结晶紫染色法定量评估抗生物膜活性。利用紫色杆菌CV026和CV12472分别进行群体感应抑制（QSI）和紫色杆菌素抑制实验，并评估铜绿假单胞菌PAO1的群集运动抑制。计算机模拟方面，进行了分子对接、200 ns分子动力学（MD）模拟、密度泛函理论（DFT）分析和ADMET（吸收、分布、代谢、排泄和毒性）预测。
三、研究结果
3.1 精油化学成分分析
GC-MS分析鉴定出柠檬烯为主要成分（86.9%），其次为月桂烯（2.9%）、β-红没药烯（1.25%）、橙花醇（1.11%）、香叶醇（1.10%）和香树烯（0.94%）。
3.2 抗菌活性评价
纸片扩散法结果显示，CMLEO表现出强效广谱抗菌活性，抑菌圈直径为6.67–33.00 mm，在大多数受试菌株中优于柠檬烯和氨苄青霉素，特别是对美人鱼发光杆菌和河流弧菌，而铜绿假单胞菌敏感性较低。针对真菌病原体，CMLEO表现出中等抗真菌活性（11.67–14.00 mm），与两性霉素B相当。
3.3 抗生物膜活性
抗生物膜活性在MIC浓度时达到峰值，尤其是对枯草芽孢杆菌ATCC 6633（86.20±0.61%），在亚MIC浓度下活性下降，在MIC/8时变得可忽略不计，特别是对大肠杆菌ATCC 25922和铜绿假单胞菌ATCC 27853。
3.4 抗群体感应活性
CMLEO在MIC浓度下完全抑制紫色杆菌CV12472的紫色杆菌素产生（100±0%），在MIC/2和MIC/8时呈渐进性抑制（51.29–9.04%）。QSI实验中，QS抑菌圈从24.00±1.63 mm减小至7.00±0.00 mm。铜绿假单胞菌PAO1的群集运动被剂量依赖性地抑制（72.83–40.22%），表明其干扰毒力。
3.5 计算机模拟分析
分子对接、200 ns MD模拟、DFT和ADMET分析证实了强效的配体-靶标相互作用、稳定的复合物动力学、有利的电子特性以及预测的安全药代动力学。
四、讨论与结论
综合体外实验和计算机模拟结果，CMLEO及其主要成分（特别是柠檬烯）表现出对多重耐药病原体的良好抗菌、抗生物膜和抗QS活性。计算机模拟分析从分子层面支持了实验观察结果，证实了稳定的配体-靶标相互作用和良好的药代动力学特性。这些结果证明了CMLEO作为天然、多靶点抗菌剂的潜力，为应对多重耐药菌感染提供了新的候选策略。该研究首次对香橼‘Liscia’精油进行了综合表征，为其作为新型抗菌药物的开发奠定了科学基础。
