选定黄酮类化合物对致病性Leptospira的抗菌和抗生物膜活性

《Archives of Microbiology》：Antimicrobial and antibiofilm activity of selected flavonoids against pathogenic Leptospira species

　　

钩端螺旋体病（Leptospirosis）是一种广泛存在的人畜共患病，其中生物膜形成显著阻碍治疗，导致慢性感染。本初步研究评估了四种黄酮类化合物——apigenin（芹菜素）、xanthohumol（黄腐酚）、quercetin（槲皮素）和luteolin（木犀草素）——对Leptospira santarosai（sv. Guaricura）、L. interrogans（sv. Copenhageni和Hardjoprajitno）以及L. borgpetersenii（sv. Hardjobovis）的抗菌和抗生物膜特性。使用微量稀释法，槲皮素和芹菜素表现出优越的抗菌活性，对L. santarosai sv. Guaricura的最小抑菌浓度（MIC）达到≤0.12 μg/mL。在抗生物膜实验中，槲皮素是最有效的化合物，成功破坏生物膜，其最小生物膜破坏浓度（MBDC）低至<0.0012 μg/μL（针对L. santarosai sv. Guaricura以及L. interrogans sv. Copenhageni和Hardjoprajitno）。这些发现突出了潜在的治疗候选物，需进一步评估，用于管理急性或持续性钩端螺旋体病，可单独使用或作为现有抗生素疗法的辅助剂。需要进一步的体内研究来确认其治疗安全性和临床疗效。

钩端螺旋体病（Leptospirosis）是一种全球广泛分布的人畜共患病，由致病性钩端螺旋体（Leptospira）属细菌引起，在热带和亚热带地区流行率高。该病急性期可导致严重症状，如肾衰竭、黄疸和肺出血，而慢性感染常与生物膜形成相关，生物膜（biofilm）是嵌入胞外基质中的微生物群落，能保护细菌免受环境应激、宿主免疫和抗生素作用，导致治疗失败和持续感染。目前，抗生素如青霉素、多西环素和链霉素是主要治疗手段，但细菌持久性、潜在耐药机制（如外排泵和氨基糖苷修饰酶）以及生物膜相关耐受性日益凸显，亟需新型治疗策略。黄酮类化合物（flavonoids）因其抗菌、抗氧化和抗炎特性备受关注，但针对流行病学重要的物种如L. santarosai和L. borgpetersenii的研究仍缺乏，尤其是L. santarosai在美洲人类和牲畜中感染率上升，但其生物膜形成和持久机制尚未明确。因此，研究人员开展了此项初步研究，评估四种黄酮类化合物（apigenin、xanthohumol、quercetin和luteolin）对四种致病性钩端螺旋体菌株的体外抗菌和抗生物膜活性。结果显示，槲皮素（quercetin）和芹菜素（apigenin）表现出最强的抗菌活性，槲皮素在抗生物膜方面最为有效，且首次报道了L. santarosai形成生物膜的证据。这些发现为开发新型治疗候选物提供了基础，可能用于急性或持续性钩端螺旋体病的治疗，单独或作为现有抗生素的辅助剂。该论文发表在《Archives of Microbiology》。

**主要关键技术方法**（不超过250字）：
菌株来源自弗卢米嫩塞联邦大学兽医细菌学实验室，包括L. santarosai sv. Guaricura、L. interrogans sv. Copenhageni和Hardjoprajitno、L. borgpetersenii sv. Hardjobovis。所有菌株经叙利亚仓鼠（Mesocricetus auratus）体内传代恢复毒力后使用。采用微量稀释法在96孔板中测定最小抑菌浓度（MIC），通过分光光度法（492 nm）和暗视野显微镜（DFM）评估生长。抗生物膜活性通过21天培养形成成熟生物膜后，加入连续稀释的化合物（62.5至0.0012 μg/mL），再培养5天，用DFM定性评估生物膜破坏，定义最小生物膜破坏浓度（MBDC）。所有实验设技术重复，未进行定量生物膜测定或细胞毒性实验。

**研究结果**：

**抗菌活性**：
通过微量稀释法和暗视野显微镜评估，所有四种黄酮类化合物均表现出一定抑菌活性。槲皮素和芹菜素对L. santarosai sv. Guaricura的MIC≤0.12 μg/mL，与标准药物链霉素相当或更低；而luteolin对L. santarosai sv. Guaricura、L. interrogans sv. Hardjoprajitno和L. borgpetersenii sv. Hardjobovis的MIC为1.95 μg/mL，活性较弱。xanthohumol的活性介于中间。槲皮素和芹菜素显示出预期的抗菌效果，而luteolin和xanthohumol活性相对较低。

**抗生物膜活性**：
在21天成熟生物膜形成后，所有化合物（除luteolin对L. santarosai sv. Guaricura外）均能在不同MBDC下破坏生物膜。槲皮素效果最佳，对L. santarosai sv. Guaricura、L. interrogans sv. Copenhageni和Hardjoprajitno的MBDC低至<0.0012 μg/μL。暗视野显微镜检查显示，处理组生物膜密度降低、结构解离，与对照组形成对比。

**讨论与结论**：
讨论部分指出，本研究为初步探索，存在局限性：抗生物膜评估仅用定性方法，未进行定量测定；未开展细胞毒性实验；仅设技术重复，缺乏独立生物学重复和统计分析；部分MIC值低于最低测试浓度（≤0.12 μg/mL），无法确定精确值。尽管如此，选定黄酮类化合物对致病性Leptospira显示了抗菌和抗生物膜双重活性，其中槲皮素和芹菜素最为突出。槲皮素和芹菜素的低MIC值提示菌株高度敏感，但需扩大稀释范围进一步确认。这些结果与Rajalakshmi等（2025）关于槲皮素抑制L. interrogans生长和生物膜的研究一致，并首次扩展到L. santarosai。黄酮类化合物的抗菌机制可能涉及膜去稳定、外排泵抑制、酶干扰及基因表达调控（Osman等2024；Pathak & Mazumder 2024；Zhang等2025），但本研究未深入探讨。抗生物膜活性方面，槲皮素在极低浓度（<0.0012 μg/mL）下破坏生物膜，可能与其羟基化模式（C3和C3'位）增强与细菌包膜组分相互作用有关（Pathak & Mazumder 2024）。这一发现意义重大，因为Dias等（2025）证明L. interrogans生物膜对抗生素的耐受性显著高于浮游菌，因此破坏生物膜的能力可辅助抗生素治疗，克服持久性感染。特别值得注意的是，本研究首次报道了L. santarosai的体外生物膜形成，该物种在美洲人类和牲畜中感染率上升，但此前缺乏生物膜相关研究（Pélaez-Sánchez等2026）。这一发现扩展了对该新兴病原体生物学和持久机制的理解，并为未来研究生物膜在环境持久性、宿主定植、发病机制和治疗反应中的作用奠定了基础。研究结论翻译如下：总之，本初步研究证明了选定黄酮类化合物对致病性钩端螺旋体菌株的体外抗菌和抗生物膜活性，其中槲皮素和芹菜素表现出最令人鼓舞的结果，显示出评估化合物中最大的活性。此外，本研究首次提供了L. santarosai体外形成生物膜的发表证据，扩展了对这一新兴病原体的认识。考虑到L. santarosai在整个美洲被越来越多地认为是人类和牲畜的重要病原体，更好地了解其生物膜生物学可能有助于未来关于细菌持久性、发病机制和疾病控制的研究。尽管这些发现突出了黄酮类化合物作为候选化合物的进一步研究潜力，但在提出任何治疗应用之前，还需要额外的研究评估其细胞毒性、药代动力学特性、体内疗效以及与常规抗菌药物的可能协同作用。