从高良姜中发现1’-乙酰氧基胡椒酚乙酸酯（ACA）作为一种有前景的天然抗菌化合物

　　近日，中国农业科学院都市农业研究所、上海交通大学、成都大学、四川省自然资源科学院中国-新西兰“一带一路”猕猴桃联合实验室、斯泰伦博斯大学、广东以色列理工学院的研究人员，在国际期刊《Industrial Crops & Products》（JCR一区，影响因子5.645）上发表题为“Discovery of 1’-acetoxychavicol acetate (ACA) as a promising antibacterial compound from galangal ( Alpinia galanga  (Linn.) Willd)”的研究论文。中国农业科学院都市农业研究所为第一通讯单位，植物与人体健康机理创新团队首席科学家甘人友博士与成都大学农业农村部杂粮加工重点实验室邹亮教授为本文共同通信作者。这项工作得到了国家重点研发计划（2017YFC1600100）和中央公益性科研机构基础研究基金（Y184XK05）的支持。

　　研究背景

　　金黄色葡萄球菌是最常见的食源性病原体之一，可以引起皮肤感染，甚至是肺炎和心内膜炎等持续性综合征，严重威胁人类健康。目前可用的化学和合成抗菌剂可能会导致一些对人类健康有害的副作用。因此，迫切需要从天然来源中寻找潜在的抗菌代替化合物，如天然草药和香料。

　　高良姜（图1），又叫南姜，作为一种传统的香料被广泛用于治疗各种疾病，如风湿、哮喘、支气管炎和慢性肠炎。高良姜还具有多种生物活性，如抗菌、杀虫、植物毒性、抗氧化、抗肿瘤和抗溃疡等特性，这可能与其产生的各种次级代谢产物（如倍半萜、单萜和苯丙烷）有关。团队在之前的研究中发现，在67种香料中高良姜的乙醇提取物对耐药性金黄色葡萄球菌具有很强的抗菌活性，其主要抗菌化合物被鉴定为1’-乙酰基胡椒酚乙酸酯（ACA）。然而，关于高良姜提取物中其他抗菌化合物的信息有限，最有效的ACA的抗菌机制仍有待阐明。

　　本研究通过靶向作用于多重耐药性金黄色葡萄球菌来分离和鉴定高良姜中的主要抗菌化合物，并阐明其相关的抗菌机制。这一研究结果可以解开高良姜抗菌作用的秘密，并有助于高良姜及其抗菌化合物未来在工业中的应用。

图1 高良姜

　　结论与展望

　　本研究揭示了高良姜乙醇提取物抗多重耐药性金黄色葡萄球菌中的四种主要抗菌化合物，包括羟基肉桂醛、肉桂醛、香豆醇和ACA。通过进一步研究ACA抗金黄色葡萄球菌的作用机制，发现ACA能够破坏金黄色葡萄球菌细胞膜的完整性。进一步的蛋白质组学分析（图2）发现，亚致死浓度的ACA（1/4 MIC）可抑制参与细胞壁和膜合成、渗透保护、细菌粘附和侵袭蛋白的表达，并增强与氧化应激反应相关蛋白的表达，以及ATP的合成。因此，ACA对金黄色葡萄球菌的抗菌机制可能是最初通过改变参与维持细胞膜正常功能的关键膜蛋白的表达来靶向作用于细胞膜，随后破坏细胞膜的完整性，同时触发细菌的生存反应。

图2：ACA抑制耐药金葡菌机制的蛋白组学分析

　　从高良姜中分离出的抗菌化合物，特别是ACA，具有在食品工业中用作天然防腐剂的潜力。此外，考虑到ACA的潜在工业重要性，有必要培育具有高ACA含量的高良姜品种，并增加其种植面积，以支持对天然来源ACA日益增长的需求。