《The Microbe》：Antibiofilm and antimicrobial potential of
Trigonella foenum-graecum and
Ferula asafoetida essential oils against oral pathogens: Synergistic effects and in silico insights
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本研究针对口腔常见致病菌Streptococcus mutans和Candida albicans日益严重的多重耐药性问题，探讨了传统草药Trigonella foenum-graecum（葫芦巴）和Ferula asafoetida（阿魏）精油的抗菌及抗生物膜潜力。研究发现，两种精油单独使用均表现出显著活性，且1:1复配时具有协同增效作用，其活性成分通过分子对接显示出与关键靶点蛋白（抗原I/II和胸苷酸激酶）的高结合亲和力，为开发基于植物的口腔感染治疗剂提供了有前景的先导化合物。
我们的口腔是一个复杂的微生态系统，居住着超过700种细菌和真菌。在健康状态下，它们与宿主相安无事。然而，一旦这种微妙的平衡被打破，就可能引发一系列口腔疾病，其中由变形链球菌(Streptococcus mutans) 主导的龋齿和由白色念珠菌(Candida albicans) 引起的口腔念珠菌病尤为常见。更棘手的是，这两种病原体常常“联手”形成双物种生物膜，这种结构让它们对抗菌药物的抵抗力大大增强，远超单独存在之时。全球有约35亿人受到口腔疾病的困扰，未经治疗的龋齿最为普遍，每年相关的治疗费用超过2250亿美元。与此同时，口腔致病菌的耐药性问题日益严峻，报告显示口腔链球菌属对常用抗生素的耐药率高达30-60%，而白色念珠菌对唑类药物的耐药性也在多个地区呈上升趋势。这一切都呼唤着新型、安全、有效的替代疗法出现。
在此背景下，源自植物的天然产物，特别是精油，因其广谱的抗菌和抗生物膜活性而重新引起科研人员的极大兴趣。在印度传统医学中常用的两种植物——葫芦巴 (Trigonella foenum-graecum) 和阿魏 (Ferula asafoetida)——显示出潜在的应用价值。然而，它们对口腔生物膜形成病原体的作用，尤其是联合使用的协同效应，相关研究仍较为有限。为此，Meenakshi Srinivasa Iyer、Sreeshyla Huchanahalli Sheshanna、Raghunath Nagasundara Rao、Deepthi Puttegowda和Ramith Ramu这组研究人员开展了一项深入研究，系统评估了葫芦巴和阿魏精油单独及联合使用对变形链球菌和白色念珠菌的抗菌、抗生物膜效果，并利用计算机模拟筛选了其中的关键活性成分。这项意义重大的研究成果发表在《The Microbe》期刊上。
研究人员为解答科学问题，运用了几个关键的技术方法。他们采用蒸汽蒸馏法从植物材料中提取精油并计算得率。通过纸片扩散法和刃天青微量稀释法分别评估了精油的抑菌圈和最低抑菌浓度 (Minimum Inhibitory Concentration, MIC)。使用结晶紫染色法定量评估了精油对生物膜形成的抑制能力，并通过棋盘滴定法验证了两种精油联合使用的协同抗菌效果。利用扫描电子显微镜 (Scanning Electron Microscopy, SEM) 直观观察了精油处理前后病原体细胞形态和生物膜结构的改变。最后，他们从数据库和文献中搜集了两种精油的已知植物化学成分，先进行ADMET（吸收、分布、代谢、排泄和毒性）性质筛选，再对符合条件的化合物与选定的靶点蛋白（针对变形链球菌的抗原I/II (AgI/II, PDB: 3IPK) 和针对白色念珠菌的胸苷酸激酶 (Thymidylate Kinase, TMK, PDB: 5UIV)）进行分子对接 (Molecular Docking) 模拟，以预测其结合模式和亲和力。
3.1. 抗菌活性
研究结果显示，阿魏精油对两种病原体均表现出比葫芦巴精油更强的抑制活性。在纸片扩散实验中，50μL阿魏精油对白色念珠菌和变形链球菌的抑菌圈直径分别为12mm和10mm，均大于阳性对照药物（氟康唑9mm，克林霉素8mm）。尤为重要的是，当两种精油以1:1体积比混合（总量100μL）使用时，对两种病原体的抑菌圈均进一步增大（分别达到15mm和14mm），明确显示了协同增效作用。
3.2. 最低抑菌浓度 (MIC) 测定
通过刃天青法测定MIC发现，阿魏精油在40μg/mL浓度下即可完全抑制变形链球菌和白色念珠菌的生长，显示出强效的抗菌性能。葫芦巴精油在较低浓度下活性有限，但在较高浓度（80μg/mL）下也表现出抑制能力，说明其效果具有浓度依赖性。1:1混合精油在80μL和40μL浓度下也显示出显著的抑制效果。
3.3. 对生物膜形成的抑制
实验表明，两种精油均能以浓度依赖的方式有效抑制变形链球菌和白色念珠菌的生物膜形成。随着精油浓度增加，生物膜抑制率稳步上升。在最高测试浓度下，阿魏和葫芦巴精油对白色念珠菌生物膜的抑制率可达95-100%，对变形链球菌生物膜的抑制率约为80-90%。
3.4. 协同活性
通过棋盘滴定法评估协同活性发现，与单独使用任一种精油相比，50μL阿魏精油与50μL葫芦巴精油联合使用，能导致白色念珠菌和变形链球菌的菌落形成单位 (CFU) 数量更快速地下降，特别是在处理6小时和24小时后，进一步证实了协同抗菌效果。
3.5. SEM分析
扫描电镜结果直观地揭示了精油对病原体的破坏作用。与未处理的对照组（显示致密的菌丝网络和完整的微菌落）相比，经MIC浓度的精油处理后，白色念珠菌出现细胞壁损伤、表面不规则和细胞皱缩，菌丝网络被破坏；变形链球菌则出现细胞壁损伤、微菌落结构瓦解和胞外聚合物基质减少。这些形态学改变与精油破坏微生物细胞壁/膜完整性，从而发挥抗菌和抗生物膜作用的机制相符。
3.6. ADMET分析
研究人员对从阿魏精油中筛选出的19种化合物和从葫芦巴精油中筛选出的26种化合物进行了ADMET性质评估。最终，9种阿魏化合物（如(+)-2-蒈烯、α-蒎烯、愈创木-1(5)-烯-11-醇等）和5种葫芦巴化合物（如3,5-辛二烯、穆罗兰-3,9(11)-二烯-10-过氧化物等）因符合口服生物利用度、脂溶性规则（Lipinski‘s rule of five）等药物相似性标准而被选中进行后续分子对接研究。
3.7. 分子对接
分子对接模拟揭示了植物化合物与靶点蛋白的相互作用。在针对变形链球菌抗原I/II的对接中，来自阿魏的化合物9a (Guai-1(5)-en-11-ol) 结合能最低（-7.0 kcal/mol），优于标准药物克林霉素（-5.2 kcal/mol），并与Ser704、Lys811等关键氨基酸形成氢键等相互作用。来自葫芦巴的化合物3b (Murolan-3,9(11)-diene-10-peroxy) 也表现出强大的结合能力（-7.0 kcal/mol），形成了4个氢键。在针对白色念珠菌胸苷酸激酶的对接中，阿魏的化合物9a再次显示出最强的结合亲和力（-7.9 kcal/mol），葫芦巴的化合物3b结合能为-7.2 kcal/mol，均远优于标准药物氟康唑（-5.1/-5.5 kcal/mol）。这些结果预测这些植物化合物能有效阻断病原体的关键生理过程。
本研究得出结论，葫芦巴和阿魏的精油，无论是单独使用还是以1:1比例组合，都对重要的口腔致病菌变形链球菌和白色念珠菌表现出显著的抗菌和抗生物膜活性，且组合使用具有协同增效作用。计算机模拟分析进一步指出，其中的特定化合物（如阿魏中的Guai-1(5)-en-11-ol和葫芦巴中的Murolan-3,9(11)-diene-10-peroxy）与病原体的关键靶点蛋白有高亲和力结合，是开发新型植物源口腔治疗剂的极有希望的先导化合物。这项研究为应对口腔病原体耐药性和生物膜相关感染提供了有价值的天然替代策略方向，并为后续的活性化合物分离、体内外功效验证及最终转化为口腔保健产品（如天然漱口水或牙膏）奠定了坚实的基础。未来的研究应侧重于这些先导化合物的深入药理、毒理学评估以及临床转化研究。
