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抗生素耐药(AR)威胁全球健康,死亡率攀升、经济负担加重。研究人员从非洲红蕊榄仁(Combretum erythrophyllum)分离内生细菌,分析其次生代谢产物抗菌活性与代谢谱。结果显示提取物对多种致病菌有效,含多种生物活性成分。这为开发新型抗生素提供可能17。
在当今全球健康领域,抗生素耐药(AR)问题犹如一颗毒瘤,肆意蔓延,带来了极高的死亡率和沉重的经济负担。21 世纪以来,致病菌对抗生素的耐药现象愈发严重,致使可用于治疗的抗生素种类日益减少。据预测,到 2050 年,因抗菌药物耐药(AMR)导致的死亡人数可能高达 1000 万,全球经济损失将累计达 100 万亿美元。滥用抗生素带来的选择压力,以及耐药基因的水平传播,使得细菌耐药性不断增强,“后抗生素时代” 的阴影正逐渐笼罩。在这样严峻的形势下,寻找安全有效的新型抗生素迫在眉睫。
来自南非约翰内斯堡大学的研究人员,将目光投向了非洲红蕊榄仁(Combretum erythrophyllum)的内生细菌。他们开展了一项极具意义的研究,旨在挖掘这些内生细菌的生物活性价值,探索其在抗生素研发领域的潜力。研究结果令人振奋,为解决抗生素耐药难题带来了新的曙光,相关成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员在此次研究中,运用了多种关键技术方法。首先,通过一系列严格的表面消毒和培养步骤,从非洲红蕊榄仁的叶、种子和茎中成功分离出内生细菌。接着,采用革兰氏染色、扫描电子显微镜(SEM)观察以及 16S rRNA 测序技术,对细菌进行形态学和分子生物学鉴定。为分析次生代谢产物,利用气相色谱 - 高分辨率飞行时间质谱(GC-HRTOF-MS)进行代谢谱分析,通过微稀释技术评估次生代谢产物的抗菌活性。
研究结果主要涵盖以下几个方面:
- 内生细菌的鉴定:从非洲红蕊榄仁中分离出 4 种内生细菌,分别来自种子(Org A、Org F)、茎(Org C)和叶(Org PVO)。经 16S rRNA 测序和系统发育分析,确定它们分别属于 Ralstonia sp.、Staphylococcus sp.、Methylobacterium radiotolerans 和 Pantoea vagans23。
- 代谢谱分析:利用 GC-HRTOF-MS 平台检测出多种挥发性化合物,包括酚类、酯类、醇类、酮类、萜类、植物甾醇、烷烃等。其中,β- 谷甾醇是非洲红蕊榄仁叶提取物与 4 种内生细菌共有的唯一代谢物,且各样本均有独特代谢物。主成分分析(PCA)显示,不同部位来源的内生细菌代谢产物存在差异,叶提取物与来自叶的 Org PVO 代谢产物相似度最高46。
- 抗菌活性评估:采用最低抑菌浓度(MIC)法评估次生代谢产物的抗菌活性。结果表明,Org A 的次生代谢产物提取物对所有测试病原菌均有抑制作用,对 Klebsiella aerogenes(ATCC 27853)的 MIC 值低至 125 μg/mL。Org C 和 Org PVO 的提取物对所有检测病原菌也有抑制效果,而 Org F 的提取物对部分菌种有抑制作用5。
综合研究结果与讨论,此次研究从非洲红蕊榄仁中成功分离并鉴定出 4 种内生细菌,其次生代谢产物含有多种具有潜在抗菌活性的化合物,对革兰氏阳性和阴性病原菌均有抑制作用。这一研究不仅证实了非洲红蕊榄仁内生细菌作为新型抗生素来源的潜力,也为利用植物内生细菌开发创新药物提供了理论依据和实践支持,为应对全球抗生素耐药危机开辟了新的途径,在生命科学和医药研发领域具有重要的意义。