《Scientific Reports》：Synergistic antipersister, efflux inhibitory & antibiofilm activities of vaginal Lactobacillus-derived postbiotics against UPEC: toward a novel therapeutic for utis
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本研究針對尿路感染(UTI)治療中細菌持留菌(persister cells)導致的復發難題，開發了基于陰道乳酸菌后生元(postbiotics)的定制陰道清洗劑。研究發現衣康酸酐(itaconic anhydride)和(-)-松油烯-4-醇((-)-terpinen-4-ol)能通過增強活性氧(ROS)產生、提高膜通透性和抑制外排泵(efflux pumps)等機制，顯著降低UPEC持留菌形成。臨床前研究表明該制劑能有效預防UTI并維持陰道健康，為抗微生物耐藥性(AMR)管理提供了新方案。
尿路感染(UTI)是全球最常見的細菌感染之一，每年影響約1.5億人，其中女性發病率是男性的三倍以上。盡管抗生素治療在初期往往有效，但越來越多的抗微生物耐藥性(AMR)和細菌持留菌(persister cells)的存在導致感染頻繁復發，形成惡性循環。持留菌是代謝休眠的細菌亞群，能夠耐受高劑量抗生素而不發生遺傳變異，成為慢性感染和治療后復發的關鍵因素。
面對這一挑戰，研究人員將目光投向了人體自身的防御系統——陰道微生態。健康女性陰道中優勢的乳酸菌(Lactobacillus)通過產生乳酸、過氧化氫、細菌素等多種活性物質，構成抵御病原體入侵的首道防線。然而，傳統益生菌制劑在特定人群中的安全性、穩定性等問題限制了其廣泛應用。
在這項發表于《Scientific Reports》的研究中，Veena G Nair等人創新性地利用陰道乳酸菌產生的后生元(postbiotics)——即非活性微生物細胞及其生物活性代謝產物，開發了一種針對尿路致病性大腸桿菌(UPEC)的新型治療策略。研究團隊從健康南非女性陰道樣本中分離出發酵乳酸桿菌(Lactobacillus fermentum)和詹氏乳酸桿菌(Lactobacillus jensenii)，并通過生物測定引導的色譜分離技術，從其無細胞上清液(CFS)中鑒定出關鍵活性成分。
關鍵技術方法
研究采用陰道拭子樣本分離乳酸菌株，通過16S rRNA測序進行菌種鑒定。利用氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)分析代謝物組成，通過持留菌測定、活性氧(ROS)檢測、膜通透性評估和外排泵功能分析等實驗驗證化合物活性。最終基于泊洛沙姆407(poloxamer 407)開發溫敏型陰道制劑，并在BALB/c小鼠UTI模型中評估其預防效果。
研究結果
持留菌形成特征
研究顯示，UPEC菌株(大腸桿菌UTI89)在人工尿液培養基(AUM)中能形成持留菌，其中黏菌素(colistin)誘導的持留菌比例最高(1.12%)，美羅培南(meropenem)次之(0.29%)，氨芐青霉素(ampicillin)最低(0.12%)。這些持留菌表現出典型的非遺傳性特征，在去除抗生素后能恢復生長，但再次暴露時仍保持相同的耐受水平。
后生元化合物的協同作用
通過色譜分離獲得七個組分，其中C4和C7組分(經鑒定分別為衣康酸酐和(-)-松油烯-4-醇)表現出顯著的協同抗持留活性。當這兩種化合物(濃度分別為8μg/mL和5μg/mL)與抗生素聯用時，能顯著降低持留菌的形成。
作用機制探究
研究發現，后生元通過多種機制增強抗生素效果：
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ROS依賴性殺菌：后生元與抗生素聯用能顯著提高細胞內ROS水平，而抗氧化劑硫脲(thiourea)的處理可逆轉這種效應
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膜通透性增加：N-苯基-1-萘胺(NPN)熒光實驗顯示，后生元處理能顯著提高細菌外膜通透性
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外排泵抑制：乙錠溴化物(EtBr)積累和外排實驗證實，后生元能有效抑制AcrAB-TolC外排泵系統功能
掃描電子顯微鏡(SEM)觀察進一步證實，后生元處理能引起持留菌形態學改變，包括膜表面粗糙化和孔洞形成。
定制陰道清洗劑的開發與評價
基于上述發現，研究團隊開發了包含三種主要活性成分(衣康酸酐、(-)-松油烯-4-醇和具有抗生物膜活性的色胺tryptamine)的泊洛沙姆407基陰道制劑。該制劑在室溫下為液體，便于使用，在體溫下形成凝膠，延長局部作用時間。
臨床前評價顯示：
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體外活性：三聯后生元組合對預形成生物膜具有顯著清除作用，在不同pH條件下(2-8)均保持活性
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安全性：MTT法證實各成分在有效濃度下對RAW巨噬細胞無毒性
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體內效果：在BALB/c小鼠UTI模型中，定制制劑能有效預防陰道定植和上行性感染，顯著降低尿液、腎臟、膀胱和陰道中的細菌負荷，同時減輕局部炎癥反應
研究結論與意義
該研究首次報道了陰道乳酸菌衍生的衣康酸酐和(-)-松油烯-4-醇在抗UPEC持留菌方面的協同作用。這些后生元通過促氧化、膜破壞和外排泵抑制等多重機制，有效增強常規抗生素的殺菌效果。
與傳統抗感染策略相比，這種基于微生物組的干預方法具有獨特優勢：一方面，后生元避免了活菌應用的安全隱患，具有更好的穩定性和可控性；另一方面，多靶點作用機制降低了耐藥性發展風險。特別是針對持留菌這一臨床難題的創新性解決方案，為復發型UTI的防治提供了新思路。
研究的轉化價值在于將基礎研究發現與臨床應用需求緊密結合——開發的陰道清洗劑形式符合女性日常衛生習慣，易于接受和堅持使用。這種將天然防御機制與現代制劑技術相結合的策略，不僅有望改善UTI治療現狀，也為其他黏膜感染的防控提供了可借鑒的模式。
隨著抗微生物耐藥性問題的日益嚴峻，這種非抗生素依賴的微生態調節策略代表了一個重要研究方向。未來研究可進一步探索不同乳酸菌株的后生元組合效應，優化給藥方案，并推進臨床評價，最終為女性泌尿生殖健康提供更安全、有效的保護方案。
