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研究前沿 | 雙孢蘑菇提取物的抗菌活性及其與抗生素的協(xié)同作用

發(fā)表時間：2024-10-12 08:56

盡管抗生素無疑在改善人類健康和預期壽命方面發(fā)揮了至關重要的作用，但對目前臨床使用的抗生素對細菌感染無反應的情況大幅增加?？刮⑸锬退幮缘淖钪匾寗右蛩厥侨祟惡蛣游飳股氐氖褂貌蛔愫筒缓侠?，這反過來又導致耐藥菌株的選擇、存活和傳播。其中，不能用標準療法治療的耐多藥病原體尤其令人關注。盡管世界衛(wèi)生組織認識到抗生素越來越無效，但目前只有少數(shù)新藥在研制中。因此，迫切需要新的抗微生物策略。

為了保持現(xiàn)有抗生素的有效性并限制耐藥菌株的傳播，必須明智地使用藥物，并將其與各種預防策略結合使用。在這種情況下，人們正在探索天然產物作為治療和預防細菌感染的有希望的替代品。蘑菇以其多種藥理作用而聞名，包括抗氧化、抗炎、降糖、降血脂、保肝、抗癌和益生元特性，以及它們對細菌感染的保護作用。

最廣泛食用的蘑菇品種之一是雙孢蘑菇，其因低卡路里，缺乏飽和脂肪和膽固醇，以及富含必需氨基酸，維生素和纖維而受到贊賞。雙孢菇有兩種顏色狀態(tài)，包括白色和棕色，一般不認為具有藥用價值。然而，已經發(fā)現(xiàn)它含有多糖、糖蛋白、三萜、植物化學物質、酚類化合物和類黃酮，所有這些都強烈表明它可能具有一定的治療潛力。這一假設得到了一些報道的支持，即雙孢菇具有抗腫瘤、抗氧化、抗炎和抗菌活性。

為了進一步探索這種易于培養(yǎng)的蘑菇的潛力，本研究評估了白色和棕色雙孢蘑菇的乙醇和丙酮提取物對非致病性、致病性和耐多藥菌株的抗菌活性。此外，我們還評估了雙孢菇提取物與抗葡萄球菌抗FASII藥物AFN-1252聯(lián)合治療耐多藥金黃色葡萄球菌的潛在協(xié)同作用。

雙孢蘑菇提取物及孔擴散試驗

白蘑菇(W)和棕色蘑菇(B)的乙醇(E)和丙酮(A)提取物的提取率、總酚含量和總蛋白質含量見表1。酚類化合物是一大類真菌代謝產物，具有廣泛的生物效應，包括抗菌和抗氧化活性。除此之外，多種蘑菇蛋白已被證明具有抗真菌、抗病毒和抗菌特性。兩種萃取劑中，乙醇比丙酮萃取得率更高。令人驚訝的是，白蘑菇的丙酮提取物提取率最低，但總蛋白質含量最高(表1)。這表明白雙孢菇中高極性化合物(如蛋白質和肽)或高分子量不溶性化合物的含量增加。

表1. 兩種不同萃取劑對雙孢菇總酚類化合物和總蛋白含量的影響

雙孢菇提取物及孔擴散試驗

以甲醇為對照，采用孔擴散法初步評估提取物對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)的抑菌活性(圖1a)。4種提取物均有抑菌作用，但均在抑菌帶內生長。正如預期的那樣，細菌的生長完全被甲醇阻斷。實驗結果表明，復合菌體提取物具有抗菌作用，但對這些提取物有抗性的菌落仍能在抑制區(qū)內生長。

圖1，瓊脂孔擴散實驗顯示雙孢蘑菇提取物的抗菌作用(a)。用茴香醛試劑衍生化后的蘑菇提取物的HPTLC指紋圖譜((b)，左平板)和與四種菌株孵育的蘑菇提取物的HPTLC生物圖譜((b)，右平板)。EW，白雙孢蘑菇乙醇提取物；EB，棕色雙孢蘑菇乙醇提取物；AW:白色雙孢菇的丙酮提取物；AB，褐色雙孢菇的丙酮提取物。

主成分分析

采用主成分分析(PCA)對所測菌株的抑菌活性進行比較。前6個主要分量描述了數(shù)據(jù)中88.56%的總變異性(PC1-27.34%、PC2-26.31%、PC3-11.91%、PC4-11.01%、PC5-7.49%和PC6-4.49%)。圖2a描述了基于其對給定菌株的抗菌活性的不同提取物的分離，用主成分PC1和PC4表示。

圖2：基于抗菌HPTLC生物圖譜的主成分分析（PCA）：數(shù)據(jù)的樣本/得分圖（a）、PC1數(shù)據(jù)的變量/負荷圖（b）和PC4數(shù)據(jù)的變量-負荷圖（c）。EW，白色雙孢蘑菇的乙醇提取物；EB，褐色雙孢蘑菇的乙醇提取物；AW，白色雙孢蘑菇的丙酮提取物；AB，棕色雙孢蘑菇的丙酮提取物。

在PC圖中，根據(jù)每次測定中使用的菌株，有一個明確的分組模式（圖2b，c）；使用四種菌株獲得的色譜圖沿著PC1軸聚集成四個不同的組。來自大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的數(shù)據(jù)在左側形成一個聚類，而致病性金黃色葡萄球菌和MRSA則在PC評分圖的右側聚集。然后，從抑制大腸桿菌中分離出影響革蘭氏陽性菌生長的成分。在革蘭氏陽性生物色譜圖中，物體分布不均勻，但顯示出明顯的相互分離。PC1與射頻0.11、0.86和0.94處的譜帶呈負相關。此外，在RF 0.32和0.90處的條帶將MRSA測定與沿著PC1軸使用其他菌株的測定區(qū)分開來。最后，在RF 0.11、0.86和0.94處的強表達帶對沿著PC1軸的分離產生負面影響。沿著PC4軸，來自枯草芽孢桿菌和MRSA的生物色譜圖的物體在上側的聚集受到RF 0.7、0.11、0.94和0.97處的活性帶的影響。從大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的生物色譜圖中獲得的物體被定位在PC4軸的下部，并且這種分離受到RF 0.40和0.64處的帶的影響。

這樣，PCA能夠有效區(qū)分影響不同菌株生長的生物活性成分，沿PC1和PC4軸有明顯的分離。分離的條帶在分化過程中起著至關重要的作用，特別是影響革蘭氏陽性和革蘭氏陰性菌的分布。這種分析方法強調了PCA在簡化抗菌劑鑒定方面的潛力，從而有助于有針對性地治療細菌感染。

協(xié)同雙療法

AFN-1252，一種FASII途徑的抑制劑，被用作對抗金黃色葡萄球菌感染。然而，在動物和人類中，該物種已被證明繞過突變進化，從而能夠利用外源性脂肪酸來補償FASII抑制。由于適應AFN-1252的金黃色葡萄球菌變體可能構成新的、潛在的無法治療的感染的宿主，因此有必要找到維持這種治療效果的方法。一種可能的方法是將AFN-1252與協(xié)同治療相結合，這將增強其對抗葡萄球菌感染的效率，并有助于預防慢性疾病。

為了確定蘑菇提取物是否與AFN-1252具有協(xié)同作用，在指數(shù)生長階段用單獨的提取物或提取物與AFN-1252的混合物處理金黃色葡萄球菌培養(yǎng)物。在補充有脂肪酸的BHI肉湯中監(jiān)測生長，以使細菌能夠繞過AFN-1252的作用，即將脂肪酸結合到膜脂質中，從而免除對FASII的需要。在該培養(yǎng)基中，兩種金黃色葡萄球菌菌株(RN-4220和USA300-JE2(MRSA））都能夠適應AFN-1252，并在10小時潛伏期后開始指數(shù)生長。四種蘑菇提取物只能微弱地抑制細菌細胞的增殖，白色雙孢蘑菇（EW）的乙醇提取物會導致短暫的2小時生長延遲。然而，當AFN-1252和乙醇提取物一起使用時，抗FASII潛伏期顯著長于單獨使用抗生素時，并且在暴露于AFN-1252和AW提取物的培養(yǎng)物中，細菌生長被完全抑制。有趣的是，AFN-1252和AB提取物的組合完全抑制了菌株RN-4220的生長，但僅部分抑制了MRSA的生長。

雙孢菇提取物對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和耐甲氧西林金黃色葡萄菌的生長表現(xiàn)出顯著的抑制作用。生物自動圖譜顯示，本研究的提取物含有幾種具有菌株特異性作用的抗菌化合物。主成分分析強調了負責區(qū)分菌株的主要標志物。此外，當蘑菇提取物與抗生素AFN-1252結合時，觀察到協(xié)同抗菌作用，特別是白色雙孢蘑菇的丙酮提取物，其完全阻斷了金黃色葡萄球菌繞過AFN-1252活性的能力。基于這些結果，假設雙孢菇中的生物活性化合物可能會破壞細菌細胞壁或代謝途徑，從而提高傳統(tǒng)抗生素的效力?？傊?，這些發(fā)現(xiàn)突出了天然蘑菇產品在抗生素耐藥性不斷上升的情況下作為當前抗菌治療的替代品或補充劑的潛力。