海洋放线菌Glycomyces sediminimaris的抗细菌粘附作用及其对牙菌斑生物膜形成菌Streptococcus mutans的抑制机制研究

本研究针对牙菌斑生物膜耐药难题，从海洋放线菌Glycomyces sediminimaris中提取代谢物，发现其含有的二酮哌嗪类化合物（DKPs）在100 μg/mL浓度下可显著抑制S. mutans粘附（95.1%）并减少胞外聚合物（EPS）生成（66.3%），且无溶血毒性（<8.8%）。该研究为开发新型抗生物膜口腔制剂提供了天然候选分子。

　　

牙菌斑生物膜引发的龋齿和牙周病是全球高发的慢性口腔疾病，其中变形链球菌（Streptococcus mutans）是公认的"罪魁祸首"。这种细菌能分泌黏性胞外聚合物（EPS），像"混凝土"一样将微生物牢牢固定在牙齿表面，形成对抗生素和免疫系统具有极强抵抗力的生物膜堡垒。传统机械清除和化学杀菌剂不仅难以彻底清除成熟生物膜，还可能破坏口腔微生态平衡。更棘手的是，随着植入性牙科材料的普及，生物膜在假牙、种植体表面的定植已成为临床治疗的重大挑战。

面对这一难题，德黑兰大学（University of Tehran）药物生物技术实验室的研究团队将目光投向了竞争激烈的海洋环境。他们假设，长期适应海洋极端生存压力的放线菌可能进化出特殊的抗粘附武器。通过筛选波斯湾和阿曼海采集的100株海洋放线菌，研究人员发现编号UTMC 2460的菌株——后被鉴定为新种Glycomyces sediminimaris——其代谢提取物展现出惊人的抗生物膜特性。

研究采用多维度技术验证：通过结晶紫染色定量生物膜（72小时培养优化），WST-1法检测代谢活性，微生物粘附碳氢化合物试验（MATH）分析表面疏水性，酚硫酸法测定EPS含量，并利用超高效液相色谱-电喷雾-四极杆飞行时间质谱（UHPLC-ESI-Q-TOF）解析活性成分。

结果部分揭示：

1. 抗粘附活性筛选：在100 μg/mL浓度下，G. sediminimaris提取物对S. mutans生物膜抑制率达95.1%，优于阳性对照二脲（77.4%）。
2. EPS抑制效应：处理组水溶性EPS含量降至61.68 μg/mL（降幅66.3%），显著削弱生物膜"骨架"。
3. 代谢活性干预：WST-1检测显示提取物使生物膜内细菌代谢活性降低20%，但MIC>400 μg/mL证实其对浮游菌无杀灭作用。
4. 疏水性调控：MATH试验表明提取物使细菌表面疏水指数降低20%，暗示其可能改变S. mutans表面蛋白特性。
5. 安全性验证：200 μg/mL以下浓度溶血率<8.8%，400 μg/mL时出现毒性骤增。

质谱分析锁定二酮哌嗪类（DKPs）为关键活性物质，包括已报道具群体感应抑制作用的环（苯丙氨酰-脯氨酰）等结构。这些环状二肽能同时干扰细菌粘附、EPS合成和代谢活性，却不影响浮游菌生存，这种"精准打击"特性使其成为理想的口腔抗生物膜制剂候选。

这项研究首次揭示了海洋Glycomyces属菌株在抗生物膜领域的应用潜力，其发现的DKPs复合作用机制为开发新一代"抗粘附-抑基质-减代谢"多靶点口腔护理产品提供了分子蓝图。未来研究需进一步解析DKPs与S. mutans表面受体的相互作用，并评估其对复杂口腔微生物群落的影响，以推动其向临床转化。论文发表于《The Microbe》，为海洋微生物资源在口腔医学中的应用开辟了新途径。