乙酰紫草素在制备抗金黄色葡萄球菌生物膜药物中的应用

本发明涉及乙酰紫草素在制备抗金黄色葡萄球菌生物膜药物中的应用，属于医药。

背景技术：

1、金黄色葡萄球菌（

staphylococcus aureus）是临床感染与畜牧养殖领域中最重要的革兰氏阳性条件致病菌之一。由其引发的感染谱系广泛，包括皮肤软组织感染、创面感染、医疗器械相关性感染（如导管、人工关节、心脏瓣膜植入物感染）以及败血症等。上述感染的迁延不愈与高复发率，与该菌具备强大的生物膜（biofilm）形成能力密切相关。

2、生物膜是细菌为适应不利环境而形成的一种被膜样结构化群落。在生物膜状态下，金黄色葡萄球菌被包裹于自身分泌的胞外聚合物（主要包括多糖胞间黏附素pnag、胞外dna及蛋白质等）所形成的三维基质中。该物理屏障不仅能有效阻碍抗生素分子的渗透与扩散，同时生物膜内部的细菌因营养与氧气梯度差异而呈现代谢低活性或持留状态，使其对常规杀菌剂和宿主免疫清除机制表现出极强的耐受性。因此，传统抗生素在治疗金黄色葡萄球菌生物膜相关感染时，往往需要大幅提高给药浓度或延长疗程，这不仅增加了系统毒性风险，也进一步加剧了细菌耐药性的产生与传播。临床上迫切需要开发能够有效干预生物膜生命周期的新型抗感染策略。

3、紫草素类化合物是从传统中药紫草（

lithospermum erythrorhizon）中提取的一类天然萘醌色素，具有广泛的药理学活性报道。其中，乙酰紫草素（acetylshikonin）是紫草素的主要天然衍生物之一。现有研究表明，紫草素及其衍生物对多种革兰氏阳性菌（包括部分金黄色葡萄球菌标准株）具有一定的体外浮游菌抑菌活性，相关技术也多聚焦于采用微量肉汤稀释法测定其对浮游菌的最小抑菌浓度（mic）。

4、然而，浮游菌状态下的抗菌活性与抗生物膜活性在药效学评价和机制层面存在本质差异。生物膜的形成涉及初始黏附、微菌落聚集、胞外基质分泌及成熟结构建立等多阶段复杂过程，其对药物的耐受机制远非单一抗菌靶点所能概括。目前，现有技术中尚未见关于乙酰紫草素能否特异性作用于金黄色葡萄球菌生物膜、能否有效降低已形成的成熟生物膜生物量、以及其抗生物膜作用是否涉及与现有抗生素不同的分子路径的系统性研究报道。因此，现有技术中缺乏一种能够针对金黄色葡萄球菌生物膜相关感染提供有效干预手段的技术方案，尤其缺乏以乙酰紫草素为活性成分、基于其抗生物膜特性的制药用途技术方案。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中缺乏乙酰紫草素在抗金黄色葡萄球菌生物膜层面系统性制药用途研究的不足，提供乙酰紫草素在制备抗金黄色葡萄球菌生物膜药物中的应用，旨在解决抑制生物膜形成、清除已形成成熟生物膜、并通过区别于传统抗生素的作用机制实现抗生物膜感染的至少一个技术问题，从而为临床及养殖领域相关感染的防治提供新的药物选择与制备思路。

2、本发明提供了乙酰紫草素在制备抗金黄色葡萄球菌生物膜药物中的应用；所述乙酰紫草素为紫草来源的天然萘醌类化合物，其结构明确、性质稳定，可作为药物的活性成分单独使用或与其他抗菌成分联合使用。

3、本发明抗金黄色葡萄球菌生物膜至少包括以下两方面作用：

4、（1）抑制金黄色葡萄球菌生物膜的形成。在亚抑菌浓度条件下，乙酰紫草素即可剂量依赖性地减少生物膜的生成量，阻止浮游菌向被膜态转化；

5、（2）清除已形成的金黄色葡萄球菌成熟生物膜。对于预先培养形成的成熟生物膜，乙酰紫草素处理能够显著破坏其三维结构，减少被膜生物总量。

6、本发明进一步提供了乙酰紫草素抗金黄色葡萄球菌生物膜的作用机制，包括但不限于以下方面：

7、（1）细胞膜完整性破坏机制：乙酰紫草素能够增加金黄色葡萄球菌细胞膜的通透性、诱导细胞膜去极化并促进胞内atp泄露，以剂量依赖性方式破坏细胞质膜完整性，从而削弱生物膜中细菌的生存基础；

8、（2）脂肪酸代谢通路调控机制：乙酰紫草素能够上调金黄色葡萄球菌脂肪酸生物合成通路中关键基因的表达水平，所述关键基因包括但不限于

fabg、

accb和

accd中的至少一种，通过扰动生物膜形成所需的脂质代谢稳态，发挥抗生物膜作用。

9、现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：

10、（1）首次揭示了乙酰紫草素在抗金黄色葡萄球菌生物膜层面的制药用途，突破了现有技术仅关注浮游菌抑菌活性的局限；

11、（2）乙酰紫草素兼具抑制生物膜形成和清除成熟生物膜的双重功能，且呈现剂量依赖性，弥补了现有抗感染药物对生物膜状态细菌作用有限的缺陷；

12、（3）本发明阐明了乙酰紫草素通过破坏细胞膜完整性和调控脂肪酸代谢通路发挥抗生物膜作用的分子机制，为抗生物膜药物的合理设计和联用策略提供了新的理论依据；

13、（4）乙酰紫草素为天然来源的小分子化合物，结构明确、制备可行，具有良好的应用前景和生物安全性。

1.乙酰紫草素在制备抗金黄色葡萄球菌生物膜药物中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述抗金黄色葡萄球菌生物膜包括抑制金黄色葡萄球菌生物膜的形成和/或清除已形成的金黄色葡萄球菌成熟生物膜。

3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述药物为通过破坏金黄色葡萄球菌细胞膜完整性以实现抗生物膜作用的药物。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述破坏金黄色葡萄球菌细胞膜完整性表现为细胞膜通透性增强、膜去极化加剧和/或胞内atp泄露增加。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的应用，其特征在于：所述乙酰紫草素处理伴随金黄色葡萄球菌脂肪酸生物合成相关基因表达水平的变化。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述相关基因包括fabg、accb和/或accd中的至少一种。

7.一种体外抑制金黄色葡萄球菌生物膜的方法，包括使用有效量的乙酰紫草素处理金黄色葡萄球菌或其生物膜的步骤。