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科学家在有害杂草中鉴定出可以解除细菌防御的化学物质

科学家从巴西胡椒树(佛罗里达州的一种杂草性入侵灌木)中鉴定出特定的化合物,这些化合物可降低对抗生素耐药的葡萄球菌的毒性。《科学报告》发表了这项研究,证明该植物红色浆果中的三萜酸通过阻止其产生毒素的能力来“解除”危险葡萄球菌的作用。

这项工作是由埃默里大学人类健康研究中心和埃默里医学院皮肤科的助理教授Cassandra Quave的实验室领导的。研究人员的实验室实验提供了第一个证据,表明三萜类酸可以抵抗耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)。

巴西胡椒树(Schinus terebinthifolia),原产于南美,在佛罗里达州也很丰富,在那里形成密集的灌木丛,挤走了本地物种。Quave说:“这是一种有毒的杂草,佛罗里达州的许多人讨厌这是有充分理由的。”“但是,与此同时,在亚马逊的巴西胡椒树上也有如此丰富的传说,传统的治疗师已经使用该植物数百年来治疗皮肤和软组织感染。”

Quave是医学民族植物学领域的领导者,也是埃默里抗生素抗性中心的成员,他研究了土著人民如何将植物纳入治疗实践中,以发现有希望的新药候选者。

疾病控制与预防中心称抗生素抗药性是“当今时代最大的公共卫生挑战之一”。在美国,每年至少有280万人受到抗药性感染,导致35,000多人死亡。

Quave说:“即使在当前的病毒大流行中,我们也不能忘记抗生素耐药性的问题。”她指出,许多患者正在接受抗生素治疗,以应对由于病情恶化而引起的继发感染,这引起了人们对抗生素耐药性感染后来激增的担忧。

2017年,Quave实验室发表了一项发现,发现从巴西胡椒树的浆果中提取的27种化合物的精制,富含黄酮的混合物可抑制感染MRSA的小鼠皮肤损伤的形成。提取物的作用不是杀死MRSA细菌,而是抑制一种允许细菌细胞相互交流的基因。阻止这种交流会阻止细胞采取集体行动,通过阻止细菌排泄其用于破坏组织的毒素,从本质上解除细菌的武装。这样,人体的免疫系统就更有可能治愈伤口。

这种方法不同于使用旨在杀死致命细菌的杀灭致命细菌的典型治疗方法,这可以助长抗生素耐药性问题。一些更强壮的细菌可能会在这些药物袭击中幸存下来并繁殖,将其基因传给后代,并导致致命的“超级细菌”的进化。

对于当前的论文,研究人员希望缩小浆果中27种主要化合物的范围,以分离参与MRSA解除武装的特定化学物质。他们努力地对原始化合物进行了精制,测试了每个新的迭代对细菌的效力。他们还使用了一系列分析化学技术,包括质谱分析,核磁共振波谱分析和X射线晶体学分析,以清晰了解抗毒力机理中涉及的化学物质。

结果表明,三种三萜酸在抑制MRSA在培养皿中形成毒素方面没有损害人体皮肤细胞的作用相同。三萜类酸中的一种在抑制MRSA在小鼠皮肤上形成损伤的能力方面表现特别出色。研究人员还证明了三萜酸不仅抑制了MRSA用于排泄毒素的一个基因,而且抑制了该过程中涉及的两个基因。

Quave说:“自然是最好的化学家。”她补充说,尤其是杂草往往具有有趣的化学武库,可用于保护它们免受疾病侵害,因此它们可以更轻松地在新环境中传播。

研究小组计划进行进一步的研究,以测试三萜类酸作为动物模型中MRSA感染的治疗方法。如果这些研究有希望,下一步将是与药物化学家合作,在对人体进行测试之前优化化合物的功效,递送和安全性。

Quave说:“植物在化学上是如此复杂,以至于鉴定和分离出特定的提取物就像从干草堆中摘针一样。”“当您能够从这些复杂的天然混合物中提取出具有药用特性的分子时,这将是向前迈出的一大步,以了解某些传统药物如何发挥作用,并使科学朝着潜在的药物开发途径发展。”

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