首次筛选:纸片扩散法 由3种不同的植物提取物组成的小组( CS、Salviifolius C.salviifolius ;PN, 柑桔 ;GP, 石榴 )和7个纯多酚类化合物(GA,没食子酸;P,红芩苷;q3g,槲皮素-3-葡萄糖醛酸;m,杨梅素;N,柚皮素;EA,纤维素酸)是根据现有文献和研究小组先前的实验初步筛选出的,这些药物对细菌模型显示出活性。 9 ,12 。对下列微生物种类的临床分离株进行了筛选: 金黄色葡萄球菌 , 粪肠球菌 , 屎肠球菌 , 大肠杆菌 , 肺炎克雷伯菌 , 肠杆菌 SPP. 粘质沙雷氏菌 , 沙门氏菌 SPP. 铜绿假单胞菌 , 鲍曼不动杆菌 和 嗜麦芽窄食单胞菌 .
进行纸片扩散抗菌试验,作为第一次筛选最有效的化合物或提取物为进一步详尽的抗生素谱。表中显示了每种细菌对每种提取物或纯化合物的敏感分离物的百分比。 1 。对某一化合物具有抑制晕的分离物被认为是对该化合物敏感的分离物,无论其直径如何。每种细菌所使用的临床分离菌数量的差异是由于患者在选择30天期间从医院收集的细菌的差异所致。
表1革兰氏阳性球菌(第1-3行)、肠杆菌(第4-8行)和非发酵革兰阴性杆菌(第9-11行)对每种提取物或纯化合物的敏感菌株百分比。虚线把不同种类的细菌分开。* 金黄色葡萄球菌 不清楚地包括MRSA和MSSA分离物。 根据所获得的结果,进一步的调查,以确定最有效的药物在这第一次筛选对最敏感的物种临床相关性。根据这一推理,CS和gp被选择用于 金黄色葡萄球菌 由于它们在临床上的重要性,易于实验室培养,并在第一次筛查中取得了良好的效果。化合物P(纯红芩苷)虽然对几种细菌也有效,但由于其经济成本高,是GP和CS提取物的主要成分,因此其活性在一定程度上被这些提取物所覆盖。
提取物的酚类含量及HPLC-MS分子特征 第一次筛选后,用没食子酸当量(GAE)法测定所选提取物的总酚含量,并用HPLC-MS对其全组分进行表征。CS提取物总酚含量为60.1±5.5mg GAE/g提取物。而GP提取物的总酚类含量较低,为35.9±2.5mg GAE/g提取物。
用HPLC-MS对CS和GP提取物进行了表征,采用了专门为这些植物提取物设计的方法,如“材料和方法”一节所述。基峰色谱图如图所示。 2 ,已鉴定的化合物、色谱和质谱数据列于表中。 2 用于CS和Table 3 为GP提取。通过建立以黄芩苷和槲皮素为代表化合物的水解单宁和黄酮类化合物的标准曲线,对提取液中的主要化合物进行了定量测定。这两种化合物的标准曲线包括在附图中。 S2 .
图2 CS基峰色谱图( a )和GP提取物( b )高效液相色谱分析。
CS提取液中可水解的单宁,并以苦黄芩苷为标准进行定量,分别为红芩苷(峰5和峰6分别为异构体Ⅰ和异构体II)和果梗素(峰2)。这些化合物的浓度分别为0.299、0.608和0.077 mg/mL。CS提取液中总可水解单宁浓度为0.984 mg/mL,相当于提取物的32.800%w/w。GP提取液中可水解的单宁为:红芩苷(第7、8、9峰)、苦参素(峰5)、脚霉素Ⅰ(峰6)和葡萄糖苷(峰10)。这些化合物的测定浓度分别为0.017、0.270、0.514、0.062、0.021和0.030 mg/mL的黄芩苷当量。总可水解单宁浓度为0.914 mg/mL黄芩苷当量,相当于提取物的30.460%w/w。
以槲皮素为代表类黄酮对多酚类化合物进行了定量分析。CS提取物中的黄酮类化合物为杨梅苷(峰11)、杨梅素3-阿拉伯糖苷异构体I(峰13)、杨梅素3-阿拉伯糖苷异构体II(峰14)、槲皮素葡萄糖苷(峰15)和山奈素二糖苷(峰18)。这些化合物的测定浓度分别为0.0154、0.0021、0.0066、0.0116和0.0029 mg/mL槲皮素当量。CS提取液中总黄酮含量为0.0386 mg/mL槲皮素当量,相当于提取液的1.286%w/w。总黄酮提取液中只有一种黄酮,即槲皮素葡萄糖苷(峰11),测定浓度为0.0057 mg/mL,相当于提取液的0.190%w/w,约为CS黄酮含量的10倍。每个提取物上的主要化合物的结构如附图所示。 S3 在线。
第二次筛选:用微量稀释法进行抗菌药物分析 采用P96平板微量稀释法对CS和gp提取物对100的抑菌活性进行了二次筛选。 金黄色葡萄球菌 对临床分离的50株MRSA和50株MSSA进行了研究。抑制细菌生长50%的最低浓度值(MIC) 50 )对每一个分离物都进行了方法部分的解释。MIC分布 50 的每一个被测试的分离物的两个提取物的值。 金黄色葡萄球菌 如图所示。 3 。特定MIC 50 每个摘录的值可以在补充表中看到 沙一 和 S2 在线。
图3 MIC的方框图 50 针对MRSA和MSSA的CS提取物(绿色)和GP提取物(橙色)的分布情况。方框内的X表示平均值的值,水平线表示中值。
平均MIC 50 CS提取物对MRSA的抑制值为51.21μg/mL,GP提取物的值为72.89μg/mL。MIC之间没有显着性差异 50 在这种情况下,观察到了这两种提取物的值(双尾)。 p 值=0.0657.0 5>0.0 5)。平均MIC 50 CS提取物的MSSA值为80.70g/mL,GP提取物的MSSA值为51.67g/mL。两种提取物对MSSA的抗菌活性有显着性差异(双尾)。 p 值=0.0012<0.01,**)。
相反,当比较每种提取物对mrsa和mssa分离物的活性时,我们发现CS提取物对mrsa(双尾)更有效。 p 值=0.0019<0.01,**)。在比较gp提取物与mrsa和mssa(双尾)的活性时,无显着性差异。 p 值=0.0709.0 5>0.0 5)。MIC 50 每个分离物的值是独立的,CS与gp MIC之间没有直接的相关性。 50 研究菌株的值(数据未显示)。
抗生素耐药性与提取物活性关系的研究 所有分离物 金黄色葡萄球菌 以临床常用抗生素耐药谱为特征,通过MIC确定菌株对抗生素的耐药性是否与提取物的抗菌作用有关。 50 价值。这些配置文件包含在补充表中的每个单独的 S3 在线。
在图中。 4 ,平均MIC 50 CS(A)和gp(B)提取物的值代表每一个敏感或耐药的分离物。 金黄色葡萄球菌 。不像之前的图。 3 ,现在平均MIC 50 值根据电阻或灵敏度进行分组。 金黄色葡萄球菌 针对先前用于描述这些分离物的临床抗生素组的分离物(见补充表) S3 )。每种抗生素的单独比较也显示在补充图中。S4 在线。
图4 比较MIC 50 CS摘要的值( a )和GP( b )按抗生素敏感性(圆形)或耐药性(方形)分组的金黄色葡萄球菌提取物。 相见 甲氧西林 OXA 苯唑西林 将军 庆大霉素 托布 妥布霉素 CIP 环丙沙星, 列夫 左氧氟沙星 TMX 甲氧苄啶/磺胺甲恶唑 FOS 磷霉素 威利 红霉素 克莱 克林霉素 泰特 四环素 货车 万古霉素 泰伊 替考拉宁, DAP 达普霉素 林 利涅佐利德, MUP 莫匹罗星。错误条不包括在此图中以最小化其上包含的符号,而是包含在补充图中。 S4 在线。
当将CS和GP的MIC值分组时 金黄色葡萄球菌 通过对特定抗生素的耐药性分析,可以发现某些处理组之间存在着明显的差异,这取决于抗生素的不同。CS提取物对耐药细菌的作用一般比对敏感细菌的活性更强(图1)。 4 a)。相反,GP提取物对敏感细菌的抑制作用大于对抗性细菌的作用(图一)。 4 (红方块位于蓝色圆圈之下,灰色方块位于金圆圈之上,不管阻力如何)。CS提取物显示出更高的抗菌能力。 金黄色葡萄球菌 对β-内酰胺类抗生素(甲氧西林和苯唑西林)耐药的菌株,比对敏感菌株( p < 0.01, **). Similar results were obtained for other antibiotics, such as fosfomycin, daptomycin and mupirocin, but without showing statistical significance (p >0.05)。相比之下,GP提取物对敏感菌株的活性高于耐药菌株,而不考虑抗生素的类型(圆圈在方格以下),但磷霉素除外。这些差异在统计学上是显著的( p < 0.05, *) for oxacillin and quinolones (ciprofloxacin and levofloxacin).
广义线性模型回归 用GLMR对MIC的行为进行了一致的解释。 50 CS和GP提取值 金黄色葡萄球菌 根据他们对临床抗生素的耐药性。补充表 S4 和 S5 在线显示GLMR分析的结果,如方法一节所述。
结果表明,预测MIC是可行的。 50 根据每个分离物对抗生素甲氧西林的耐药性或敏感性测定CS提取物的价值( p =0.014,*),苯唑西林( p =0.014,*),环丙沙星( p =0.003,**和左氧氟沙星 p =0.007,**)。相反,对于gp提取,这似乎是不可能的,因为没有任何参数能够显着地解释它对MIC的贡献。 50 价值。在这两种情况下,对替考拉宁的敏感性似乎都很大,但这是因为没有发现对替考拉宁耐药的菌株,因此不可能在分析和产量值与初始截留值完全相等的情况下对它们进行比较。
多重对应分析(MCA) MCA用于进一步确定提取物的抗菌活性与每株细菌对给定抗生素的敏感性之间的关系。在MCA中,行变量和列变量之间的关系以及每个变量的不同层次之间的关系都可以得到。这种分析允许将分类/分类数据转换为数据的交叉表和二维图像,从而简化了它们的解释。 13 。在此基础上,探讨了两个MCA维数的不同解。
第一个解决方案是基于将单个分离物直接表示为点。根据该方法,第一维度占方差的38.73%,第二维度占7.22%,占方差的45.94%。结果如图所示。5 .
图5 MCA结果为个别分离物为点。不同临床分离株的分布金黄色葡萄球菌 根据他们对临床使用的抗生素和提取物的耐药性分析。
如图所示,MRSA分离物有明确的分组,其正因子1值(红色圆圈),而MSSA组主要为负因子(蓝方格)。这种分组表明,不同的菌株对甲氧西林的耐药性或敏感性不同,证实了前几部分的结果,即对甲氧西林的耐药性是影响提取物活性的决定因素(见图五)。 3 和 4 )。此外,还可以在图中观察到其他分组。 5 (黑色大写字母)。A群含有一系列不均一的菌株,耐药率高达4种抗生素,但没有共同的特性,因为它接近原点。B组包括32株主要对大多数被测抗生素敏感的分离物,因此可以认为它是本研究中最敏感的人群。B组中9株对大多数抗生素也有敏感反应,8株对ERI和CLI耐药,而B组中部分菌株仅表现为中度耐药。D组只有6株分离物,其中5株对β-内酰胺类(MET和OXA)和对喹诺酮类药物(CIP和LEV)的总或中度敏感。E组包括15株对β-内酰胺和喹诺酮类药物具有共同耐药性的分离株,其中14株伴随耐药。F组中有25株菌株对β-内酰胺类和喹诺酮类药物具有耐药性,而24株菌株对ERE不耐药。此外,F组还含有大部分MIC相对较低的菌株。 50 CS提取物的值,其中17株在50株对CS最敏感的分离物中。
第二种方法是将分类值(对某一抗生素/提取物的抗药性或不耐药)直接表示为点数。对万古霉素(Van)、克林霉素(CLI)、左氧氟沙星(LEV)和环丙沙星(CIP)也有中等敏感性。由于这些菌株中没有一株具有这些特性,所以未包括对万耐或替考拉宁(teicoplanin,TEI)耐药菌株的数据.在此分析中,通过比较不同的MIC,确定了对CS和gp提取物的敏感性。50 值为每个分离物的平均MIC值。 50 对全部100个分离株群体,CS为65.34 g/mL,GP为62.96g/mL。如果单个MIC50 均高于所有菌株的平均值,该菌株被认为是抗性菌株。否则,如果该值较低,则该分离物被归类为敏感株。第一维度占方差的44.17%,第二维度占9.85%,占方差的54.02%。得到了一个范畴点的联合图,如图所示。 6 。类别量化图是一种显示变量判别的替代方法,可以识别分类关系。
图6 MCA结果的分类值(抵抗,敏感或中间)作为点。根据对不同临床抗生素和提取物的耐药性或敏感性,对不同菌株的分布进行分类。R(红色文本和红色圆圈),I(黑色文本和黑色*符号)和S(蓝色文本和蓝色方块)分别表示抵抗,中间和敏感。两个放大的插入物和抗生素之间的联系已包括在内,以澄清补充图。S5 .
结果如图所示。 6 明显地将大多数靠近水平轴的点(因子2=0)分组,这表明这个二维对点分布的影响很小,而且F1因子对这种分布的影响更大。此外,大多数点接近轴截距(0:0点),表明它们不受任何维度值的影响。在得出这一初步结论后,可以从这一分析中得到一些有趣的结果。显示对抗生素耐药的多数点在地块的右侧(F1值为正),而与抗生素敏感性有关的大部分点在左侧。这个一般结论只有两个例外,克林霉素(CLI),其阻力点(CLI-R)在图的左边,CS提取,其点也是倒置的。最后的结果表明,菌株对CS提取物的敏感性与其对几乎所有抗生素的耐药性有关,证实了图中的结果。 4 。换句话说,CS提取物对耐药菌株特别有效.
另一个相关结果与不同抗生素的作用机制有关。根据其作用机制将抗生素和提取物分为五类:蛋白质合成抑制剂(GEN、TOB、ERI、CLI、Tet、LIN和MUP)、细胞分裂抑制剂(CIP和LEV)、质膜干扰物(DAP)和细胞壁干扰物(MET、OXA、FOS、VAN和TEI)以及其他机制(TMX、CS和GP提取物)。补充图S5 联机显示了MCA图的补充版本,显示了这些机制。令人惊讶的是,呈现质膜和细胞壁破坏机制的抗生素与F1轴一致,F2值接近0。这与CS和GP提取物相似,提示它们的作用机制可能与细胞膜或细胞壁的改变有关。另一方面,抑制蛋白质合成和细胞分裂的抗生素表现出更广泛的分布,除了与F1和F2维度的关系外,还阻碍了我们得出任何结论的能力。