曾经仅被视为代糖的糖精现在显示出强大的抗菌潜力——破坏生物膜、引发细菌裂解，甚至重新激活抗生素对抗耐药超级细菌。
《EMBO分子医学》杂志最近发表的一项研究表明，糖精会破坏细菌细胞壁的稳定性并干扰DNA复制。全球肥胖率的上升逐渐增加了无热量人工甜味剂的摄入量。由于其甜度高，糖精在人工甜味剂市场中占据领先地位。它的甜度约为蔗糖的300到700倍，且对饮食的热量贡献为零。人工甜味剂对宿主微生物组的影响是一个新兴的研究领域。
一些研究报道了人工甜味剂可能触发炎症反应，但也有其他研究指出，在某些条件下，它们可能具有抗炎作用。此外，越来越多的证据表明，糖精可以抑制口腔微生物群成员（如牙龈卟啉单胞菌）、实验室模型细菌以及多重耐药细菌（如铜绿假单胞菌）。尽管有这些证据，但其背后的机制尚不清楚。
研究和发现
研究人员发现，糖精可以导致细胞裂解并改变细菌中的DNA复制动态。首先，他们使用延时显微镜观察了用1.4%糖精处理的大肠杆菌，并注意到细胞形态异常，包括丝状化和中部区域肿胀。随着处理的继续，膜突起逐渐增大，最终导致细胞裂解。
接下来，团队使用心磷脂特异性荧光染料可视化心磷脂的分布。这揭示了细胞膜结构的明显重排，与报告称糖精改变膜通透性和完整性一致。此外，他们采用差异RNA测序来比较糖精暴露细胞与对照组。分析显示有724个差异表达基因，其中305个基因上调，419个基因下调。
外膜孔蛋白F (OmpF) 是下调最明显的基因，而肽聚糖和O-抗原脂多糖生物合成途径则上调。有趣的是，β-内酰胺耐药途径也上调。此外，上调最显著的途径包括DNA复制和错配修复。随后，团队探讨了糖精暴露对DNA合成的影响。
对照组显示预期的两个到四个复制起点 (ori) 焦点，终止 (ter) 焦点滞后一步。相比之下，糖精处理放大了ori (8-16) 和ter (4-8) 焦点的数量。这表明糖精不会显著影响ori启动的染色体复制，但会导致多个复制染色体的积累。
革兰氏阳性细菌如金黄色葡萄球菌对糖精的敏感性延迟比革兰氏阴性细菌更长，暗示糖精穿透细菌细胞壁的方式存在结构差异。
由于DNA合成不仅发生在ori，研究人员进一步研究了糖精是否影响其他位点的DNA合成启动。为此，他们在携带荧光报告基因DnaN的大肠杆菌菌株中研究了糖精的效果，该基因允许可视化活跃的复制区域。结果显示，糖精处理细胞中的DnaN焦点显著增加。进一步实验使用缺乏PriB/PriC复制重启蛋白的突变体表明，糖精通过修复相关途径而不是经典复制途径诱导DNA合成。
此外，研究人员在一种ori依赖的热敏复制启动蛋白菌株中使用该报告基因，在限制温度42°C下，ori启动停止。在限制温度下，对照组中的DnaN焦点很少或没有。然而，在糖精处理的细胞中，DnaN焦点在限制温度下增加，与糖精可能直接或间接地在远离ori的位置诱导DNA合成的观点一致。这种效应被证明是剂量依赖性的，并且是糖精特有的，因为其他甜味剂如安赛蜜-K并未引起相同的复制表型。
接下来，团队测试了不同浓度糖精对多种多重耐药病原体临床分离株的抗菌效果，包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌。他们发现糖精可以抑制所有测试菌株，尽管不同病原体之间的相对抑制水平有所不同。
在2%糖精下，鲍曼不动杆菌、肺炎克雷伯菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长抑制超过70%，而铜绿假单胞菌需要6%糖精才能达到相似的抑制水平。随后，团队研究了糖精对铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌生物膜形成的影响。结果发现，2%糖精可以抑制这两种病原体的生物膜形成超过91%。此外，糖精还可以破坏预先形成的成熟生物膜。
此外，糖精可以抑制和破坏由铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌和金黄色葡萄球菌组成的多微生物群落（比例为1:1:1）的生物膜。最后，研究人员探索了糖精的治疗潜力。为此，他们将糖精制成水凝胶并应用于猪皮上的离体烧伤创面。6%糖精水凝胶的一小时应用显著减少了创面内的细菌数量，相比对照水凝胶，甚至优于商业银藻酸盐敷料的减菌效果。
结论
糖精处理导致大肠杆菌细胞形态丧失和丝状化。经过糖精处理后，细菌细胞丝状化并最终因膜突起而裂解。糖精还表现出强大的抗菌效果，抑制了几种多重耐药病原体的生长和生物膜形成。通过破坏细胞壁，糖精使碳青霉烯类耐药的鲍曼不动杆菌重新对美罗培南等抗生素敏感。此外，它可以破坏单种细菌或多微生物群落的预先形成的生物膜。
总之，该研究揭示了糖精的治疗潜力。这种人工甜味剂可以克服各种一线抗生素的经典局限性，例如无法整合到水凝胶中、治疗预先形成的生物膜或通过膜不稳定化穿透多重耐药病原体的细胞壁。总的来说，开发非经典抗菌药物对于未来控制和治疗多重耐药病原体至关重要。
(全文结束)
