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为解决生物膜相关慢性感染问题，研究人员评估七种植物提取物抗铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）生物膜活性，发现薰衣草齿叶甲醇提取物效果最佳，为抗生物膜药物研发提供新思路。
在医学领域，生物膜就像一群 “顽固的侵略者”，它们会在人体的各种表面 “安营扎寨”，比如导管、植入物和组织等。这些由细菌细胞组成的群体被包裹在自我产生的聚合物基质中，紧紧附着在表面，形成了坚固的 “堡垒”。生物膜不仅能帮助微生物顽强地存活，还对许多抗生素产生抵抗，导致慢性感染反复发作，成为了医疗界的一大难题。特别是烧伤患者，他们的伤口如果处理不当，就如同给细菌打开了方便之门，极易形成生物膜，引发严重感染，甚至威胁生命。铜绿假单胞菌（
P. aeruginosa）就是其中的 “罪魁祸首” 之一，它不仅擅长形成生物膜，还对多种常用抗生素产生了耐药性，被列入了美国疾病控制与预防中心的 ESKAPE 病原体名单，给临床治疗带来了极大的挑战。
面对这一困境，来自埃及艾因夏姆斯大学（Ain Shams University）的研究人员决心寻找新的解决方案。他们将目光投向了传统医学中用于治疗皮肤感染的植物，期望能从中找到对抗铜绿假单胞菌生物膜的 “秘密武器”。研究人员选取了甘草（Glycyrrhiza glabra）、胡萝卜（Daucus carota subsp. sativus）、红甘蓝（Brassica oleracea var. capitata f. rubra）、甜菜根（Beta vulgaris）、姜黄（Curcuma longa）、印楝（Azadirachta indica）和法国薰衣草（Lavandula dentata）这七种植物，开展了一系列研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是微量滴定板测定法，通过这种方法评估植物提取物对铜绿假单胞菌生物膜的抑制活性以及对细菌生长的影响；二是液相色谱 - 质谱（LC-MS）分析，用于鉴定薰衣草齿叶甲醇提取物中的化学成分；三是分子对接研究，探究提取物中生物活性成分与铜绿假单胞菌群体感应（QS）调节蛋白 LasR 之间的潜在相互作用。
下面来看具体的研究结果：
- 植物提取物的抗菌活性评估：研究人员首先对七种植物的甲醇提取物进行抗菌活性测试，测定它们对铜绿假单胞菌的最小抑菌浓度（MIC）。结果发现，所有测试植物提取物以及作为参考化合物的乙酰半胱氨酸（ACC）对铜绿假单胞菌的 MIC 均大于 5 mg/mL，这表明在测试浓度下，这些提取物不能完全抑制细菌生长。
- 植物提取物的抗生物膜活性评估：利用微量滴定板测定法评估七种植物甲醇提取物对铜绿假单胞菌生物膜形成的抑制作用。结果显示，在 24 小时和 48 小时的孵育期内，法国薰衣草、印楝、姜黄和甜菜根的提取物在所有使用浓度下，都能显著降低生物膜的形成；红甘蓝提取物在 24 小时孵育期内所有浓度下效果良好，但在 48 小时孵育期最低浓度（0.15625 mg/mL）时活性丧失；胡萝卜提取物在除 24 小时孵育期最低两个浓度外的其他浓度下，都能有效抑制生物膜形成，且在 48 小时孵育期恢复活性；甘草提取物在较高浓度（5 mg/mL、2.5 mg/mL 和 1.25 mg/mL）下有一定的抑制效果。综合比较，薰衣草齿叶甲醇提取物表现最为突出，在 24 小时孵育期，其生物膜形成抑制率范围为 8.5% - 104.0% ± 2.7%；在 48 小时孵育期，抑制率范围为 24.4% - 108.2% ± 3.9%，0.625 mg/mL 为其最佳作用浓度。
- 化学计量分析：主成分分析（PCA）结果显示，前两个主成分（PC1 和 PC2）能解释 94% 的方差。PCA 得分图表明，法国薰衣草在抗生物膜形成活性上与参考化合物 ACC 接近；载荷图显示，0.3125 mg/mL 的浓度能够区分不同植物提取物的活性，这也解释了胡萝卜提取物在 48 小时孵育期的活性变化以及甘草提取物在该浓度下的活性情况。
- 薰衣草齿叶甲醇提取物的化学成分分析：通过 LC-MS 分析，研究人员从薰衣草齿叶甲醇提取物中初步鉴定出 32 种化合物。其中，鼠尾草酸（sagerinic acid，迷迭香酸二聚体）是主要成分，占比 10.38%，此外还包括其他羟基肉桂酸（如咖啡酸、香豆酸、阿魏酸等）、羟基肉桂酸衍生物、苯甲酸衍生物以及黄酮类化合物。
- 分子对接研究：所有测试化合物都成功对接至 LasR 的活性位点。鼠尾草酸获得了最高的 Libdock 分数（170.824），表明它与 LasR 的结合亲和力最强，可能是薰衣草齿叶提取物抗铜绿假单胞菌生物膜形成的关键活性成分。其他化合物如迷迭香酸、香豆酸等也显示出较高的 Libdock 分数，与 QS 相关的 LasR 具有较强的结合亲和力，这些化合物可能通过干扰群体感应信号，抑制 LasR 调节基因的表达，从而减少生物膜的形成。
综合研究结论与讨论部分，该研究发现七种测试植物的甲醇提取物均能在不同程度上显著降低铜绿假单胞菌生物膜的形成。其中，薰衣草齿叶甲醇提取物表现最为优异，0.625 mg/mL 为其最佳作用浓度，这是首次报道薰衣草齿叶具有抗细菌生物膜活性，尤其是抗铜绿假单胞菌生物膜活性。化学计量分析证实了法国薰衣草与参考化合物活性的相似性。此外，研究还发现了薰衣草齿叶提取物中的多种化学成分，其中鼠尾草酸可能是其抗生物膜活性的关键物质。
不过，该研究也存在一定的局限性。研究主要聚焦于抑制生物膜形成的效果，而非对成熟生物膜的分解作用；研究对象仅为铜绿假单胞菌，结果可能不适用于其他引起皮肤感染的细菌菌株或物种；并且，体外实验使用的微量滴定板测定法可能无法完全模拟体内环境，提取物在实际生物系统中的有效性可能存在差异。
尽管如此，这项研究仍然意义重大。它为开发新型抗生物膜药物提供了有价值的线索，薰衣草齿叶有望成为抗生物膜药物研发的重要植物资源。未来研究可以进一步探索多种植物提取物的协同作用，提高抗生物膜活性并降低耐药风险；开展动物实验和临床试验，评估提取物在治疗皮肤感染方面的疗效和安全性，为解决生物膜相关的皮肤感染问题提供更有效的治疗方案。
