揭示白千层叶提取物的抗菌机制：化学分析与分子对接研究

《BMC Complementary Medicine and Therapies》：Chemical profiling and mechanistic insights into the antibacterial efficacy of Melaleuca cajuputi leaf extract

编辑推荐：本研究针对抗生素耐药性严峻挑战，通过冷浸法提取Melaleuca cajuputi叶甲醇提取物(MAE)，发现其对Klebsiella pneumoniae、Streptococcus agalactiae和Staphylococcus aureus具有显著抗菌活性(MIC 0.25-2 mg/mL)。结合SEM、FTIR、GC-MS和分子对接技术，证实其通过破坏细胞壁/膜结构发挥作用，其中甲基蒽(methylanthracene)等化合物与细菌靶蛋白(如PDB 3VMQ)结合能达-7.5 kcal/mol，为开发新型植物源抗菌剂提供科学依据。

　　在抗生素耐药性日益威胁全球公共卫生的背景下，细菌感染的治疗面临严峻挑战。世界卫生组织已将耐药性问题列为21世纪最紧迫的医疗危机之一，特别是像金黄色葡萄球菌(S. aureus)和肺炎克雷伯菌(K. pneumoniae)这样的常见病原体正在对多种抗生素产生耐药性。与此同时，传统药用植物作为潜在抗菌剂来源重新受到关注，其中白千层(Melaleuca cajuputi)在东南亚传统医学中长期用于治疗皮肤和呼吸道感染，但其精确作用机制尚未阐明。

为应对这一科学挑战，马来西亚理科大学健康科学学院的研究团队开展了系统性研究，成果发表在《BMC Complementary Medicine and Therapies》。研究人员通过多学科方法揭示了白千层叶提取物的抗菌活性物质基础和作用机制，为开发新型植物源抗菌剂提供了重要理论依据。

研究采用冷浸法提取白千层叶的甲醇、乙醇和水提取物，通过微量肉汤稀释法测定最小抑菌浓度(MIC)，扫描电镜(SEM)观察细菌形态变化，傅里叶变换红外光谱(FTIR)和气质联用(GC-MS)分析化学成分，并运用AutoDock Vina进行分子对接，最后通过GROMACS进行100纳秒分子动力学(MD)模拟验证结合稳定性。

研究结果部分：

1. 提取物得率与抗菌活性：甲醇提取物得率最高(14.1%)，对S. agalactiae的MIC最低(0.25 mg/mL)，MBC/MIC比值≤2表明具有杀菌作用。电子显微镜显示处理后细菌出现细胞壁破裂、膜完整性丧失等形态学改变。

2. 化学成分分析：GC-MS鉴定出30种化合物，主要活性成分包括valencene(19.61%)、2-叔丁基蒽(13.48%)和1H-环丙[a]萘(13.06%)。FTIR证实存在醇类、芳香族化合物和醚键等官能团。

3. 分子对接结果：甲基蒽与S. aureus转糖基酶(3VMQ)和青霉素结合蛋白(3VSK)结合能分别达-6.9和-7.5 kcal/mol；环异长叶烯与K. pneumoniae膜蛋白(5O79)结合能为-6.4 kcal/mol，均通过氢键等相互作用稳定结合。

4. 分子动力学验证：RMSD分析显示蛋白-配体复合物在100 ns模拟中保持稳定，如甲基蒽-3VSK复合物RMSD维持在6.0 nm左右，证实对接结果的可靠性。

该研究首次系统阐明白千层叶甲醇提取物通过多重机制发挥抗菌作用：既直接破坏细菌细胞结构，又特异性靶向细胞壁合成关键酶。特别值得注意的是，发现的萜类和芳香族化合物与传统抗生素结构差异显著，可能为克服现有耐药机制提供新思路。研究采用的"体外活性-化学表征-计算机模拟"整合策略，为天然产物抗菌机制研究建立了可借鉴的方法学框架。这些发现不仅为开发基于白千层的抗菌制剂奠定基础，也为解决抗生素耐药危机提供了新的研究方向。