Идентификация химических компонентов в Bai Ji Zhong и изучение механизма ингибирования Staphylococcus aureus
Антибиотики считаются самыми "чудодейственными лекарствами" XX века. Однако из-за чрезмерного использования антибиотиков людьми возникла устойчивость бактерий. Ожидается, что к 2050 году глобальный материальный ущерб от бактериальных инфекций для человека достигнет $100 триллионов. Staphylococcus aureus - распространенная патогенная бактерия, передающаяся через пищевые продукты и вызывающая инфекции дыхательных, пищеварительных и мочевыводящих путей. В настоящее время антибактериальные препараты, используемые в клинической практике, имеют такие проблемы, как ограниченность структурных типов, частые токсические побочные эффекты и рост лекарственной устойчивости. Поэтому существует острая необходимость в разработке новых типов антибактериальных препаратов.
Натуральные продукты до сих пор считаются кладезем ресурсов для открытия новых лекарств. По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), более половины клинических лекарств получены из натуральных продуктов или их синтетических производных, а около 200 природных антибиотиков из микробных источников непосредственно используются в качестве лекарств.
Байджи, также известный как гиацинтовая орхидея, гиацинтовый байджи или улан, имеет клубни, которые часто используются в качестве лекарственных частей. Вкус у него сладкий, горький, вяжущий, с легким холодным оттенком. Он обладает вяжущим действием, гемостазом, уменьшением отеков и восстановлением мышц. Обычно используется для лечения кашля и рвоты кровью, наружных кровотечений, язв и токсинов, трещин на коже, язвенных кровотечений и т. д. Его основные компоненты включают полисахариды, фенантрен, фенантренхинон, дибензол, тритерпеноиды, лигнаны и органические кислоты. Фармакологические исследования показали, что Bai Ji обладает различными биологическими свойствами, такими как противовоспалительное, противофиброзное, противоопухолевое и иммунное, но о механизме его антибактериального действия мало что известно. Поэтому в данном эксперименте Staphylococcus aureus был взят в качестве объекта исследования, чтобы изучить разницу в антибактериальной активности между экстрактом и мономерным соединением. Путем измерения щелочной фосфатазы (AKP), степени утечки ДНК и морфологии бактериальной электронной микроскопии в бактериальном растворе было изучено влияние соединения на стенку клеточной мембраны Staphylococcus aureus, что обеспечило теоретическую основу для комплексного использования Staphylococcus aureus и разработки новых антибактериальных средств.

Этот эксперимент посвящен антибактериальной активности и использует технологию хроматографического разделения для выделения и очистки химических компонентов традиционной китайской медицины Baiji. Всего было выделено и идентифицировано 10 соединений (1-10), включая 6 фенантреновых соединений (1-6) и 4 аналога кумаровой кислоты (7-10). Впервые обнаруженные аналоги кумаровой кислоты в растениях рода Platycodon имеют важное путеводное значение для изучения богатого химического состава растений семейства Orchidaceae.
При изучении механизма антибактериального действия соединений сначала был проведен скрининг антибактериальной активности экстрактов и мономерных соединений. Результаты испытаний показали, что соединение 6 обладает наилучшей антибактериальной активностью против Staphylococcus aureus (MIC0,01mh/mL) среди протестированных соединений, причем антибактериальный эффект был дозозависимым. Результаты СЭМ показали, что соединение повреждает клеточную стенку и мембрану бактерий, вызывая утечку внутриклеточных веществ. Кроме того, изменения в содержании фермента AKP и интенсивности флуоресценции PI-зонда свидетельствовали о повреждении бактериальных мембран соединением 6. При клиническом применении экстракты Atractylodes macrocephala могут ускорять заживление ран и предотвращать инфекции, что указывает на то, что антибактериальные свойства Atractylodes macrocephala могут быть связаны с соединением 6 и другими производными фенантрена.
С точки зрения структурных типов, фенантреновые соединения являются природными продуктами с совершенно иной структурой, чем коммерчески доступные антибиотики (β-лактамы, макролиды, хинолоны). В данном исследовании фенантреновые соединения показали хороший антибактериальный эффект, что вдохновляет на создание большого количества современных антибактериальных препаратов. Ожидается, что разработка новых фенантреновых антибиотиков позволит решить проблему лекарственно-устойчивых бактерий. Согласно литературным данным, даже один и тот же тип фенантреновых соединений может проявлять различные антибактериальные механизмы. Например, бестрицин в основном подавляет рост стафилококков, нарушая потенциал и целостность бактериальной мембраны, а аристолоксазин С подавляет рост Pseudomonas aeruginosa, вызывая деградацию и разрушение клеточной стенки. Структурно фенантреновые соединения легко превращаются в хиноны в живых организмах, что приводит к образованию семихиноновых свободных радикалов и проявлению антибактериальной активности. Это говорит о необходимости дальнейшего изучения механизма антибактериального действия соединений фенантрена. Таким образом, проведенное нами исследование позволило предварительно подтвердить антибактериальный механизм действия фенантрена путем разрушения бактериальных мембран и получить экспериментальные данные о фармакологических субстанциях, лежащих в основе белых и антибактериальных средств.