5-羟甲基糠醛抗革兰氏阳性病原菌的生物膜机制

核心提示：生物膜提高了细菌感染的发病机制，其发病机制受信号介导的群体感应系统控制。因此，抑制群体感应系统，影响生物膜的形成。

生物膜提高了细菌感染的发病机制，其发病机制受信号介导的群体感应系统控制。因此，抑制群体感应系统，影响生物膜的形成。5-HMF处理后的载玻片比对照载玻片的生物膜细胞更疏松。本研究认为，5-HMF通过干扰群体感应机制抑制生物膜的形成。5-HMF具有良好的抗生物膜活性，可作为新型抗膜剂用于治疗链球菌和葡萄球菌病原体。

2018年，印度安纳马莱大学海洋科学学院海洋生物学高级研究中心研究人员在《Microbial Pathogenesis》上发表了名为“Antiquorum sensing and biofilm potential of 5- Hydroxymethylfurfural against Gram positive pathogens”的文章，研究人员在5-羟甲基糠醛抗革兰氏阴性菌生物膜的机制方面取得了重大进展。

抗生素耐药性是临床卫生领域的一个严重问题。群体感应(Quorum sensing, QS)介导的自诱导剂(autoinducers, AI)启动并调节许多生理活动，如生物膜形成和毒力产生。一般来说，在几种革兰氏阳性病原体中，小寡肽作为生物膜的自诱导剂。生物膜由自身细胞合成的多糖组成，在保护细菌细胞免受抗生素治疗方面起着至关重要的作用。生物膜是一种复杂的结构，有助于延缓抗生素渗透到细菌细胞膜。形成生物膜的病原体对抗生素的耐药性是其浮游状态的1000-1500倍。

因此，研究人员将QS介导的生物膜抑制药物作为新型抗致病性药物，以达到副作用最小且对宿主无毒的目的。据报道，植物化学物质如松脂酸、柚皮素、苹果酒、槟榔苷、没食子酸具有群体感应和介导对几种临床病原体的毒力。

在本研究中，我们试图评价5 -羟甲基糠醛对革兰氏阳性病原菌如金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、化脓性链球菌、变形链球菌的生物膜形成的抑制作用。链球菌和葡萄球菌是临床最常见的耐药病原菌，它们能够形成生物膜。

图1

图2

图3

首先，研究人员利用5-HMF干扰QS中紫色杆菌素的产生，抑制HHL介导的紫色素的产生，在100 μg/ml浓度下，最大抑制率为87%(图1)。然后，进一步研究了5-HMF的抗菌膜效果，发现5-HMF对化脓性葡萄球菌和金黄色葡萄球菌生物膜形成的抑制作用分别为83%和82%(图2)。最后，研究人员用电子显微分析5-HMF对生物膜抑制作用，5-HMF对所有试验病原菌均有生物膜抑制作用(如图3)。