糖精，這種比蔗糖甜 300-700 倍卻零熱量的甜味劑，自 19 世紀末意外被發(fā)現(xiàn)以來，已成為人類飲食中不可或缺的一部分，被廣泛用于食品和飲料，它在帶來甜味的同時幾乎不增加熱量，因此備受人們青睞。
近日，研究人員發(fā)現(xiàn)，糖精不僅能讓食物變甜，還可能成為對抗耐藥菌的得力助手。2025 年 4 月，布魯內爾大學Ronan Mccarthy團隊在 EMBO Molecular Medicine 發(fā)表的一篇題為“Saccharin disrupts bacterial cell envelope stability and interferes with DNA replication dynamics”的研究中，利用一系列實驗揭示了糖精的抗菌機制，并驗證了其巨大的潛在醫(yī)療價值。
研究人員發(fā)現(xiàn)，糖精對細菌的影響十分獨特。用 1.4% 的糖精處理大腸桿菌，通過延時顯微鏡可以看到，大腸桿菌細胞形態(tài)發(fā)生異常變化，開始絲狀化，細胞中央部分膨脹。隨著時間推移，細胞膜上會出現(xiàn)凸起，這些凸起不斷生長，最終導致細胞破裂死亡，就像吹爆的氣球一樣。這種現(xiàn)象與另一種甜味劑安賽蜜（Ace-K）引發(fā)的細胞反應相似，暗示它們可能有類似的作用機制。
圖 | 糖精對革蘭氏陽性和革蘭氏陰性病原體均顯示出劑量依賴性的生長抑制作用
為了探究糖精影響細菌的內在機制，研究人員進行了差異 RNA 測序實驗。結果顯示，糖精處理后的大腸桿菌有 724 個基因表達發(fā)生變化，其中許多與細胞膜相關。同時，DNA 復制和錯配修復系統(tǒng)相關的基因顯著上調，這表明糖精可能影響細菌的 DNA 合成動態(tài)。進一步研究發(fā)現(xiàn)，糖精處理后，細菌細胞內的 DNA 合成信號增加，不僅有正常染色體復制的積累，還存在額外的 DNA 合成活動。研究人員推測糖精可能導致了 DNA 損傷，相關實驗也驗證了這一推測。
糖精的抗菌能力不僅體現(xiàn)在對大腸桿菌的作用上，對其他臨床相關病原菌同樣有效。研究人員對多重耐藥的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鮑曼不動桿菌和銅綠假單胞菌等進行實驗，發(fā)現(xiàn)糖精能抑制這些病原菌的生長，且抑制效果呈劑量依賴性。
圖 | 糖精對革蘭氏陽性和革蘭氏陰性病原體均顯示出劑量依賴性的生長抑制作用
不過，不同病原菌對糖精的敏感性有所差異，例如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等在 2% 糖精濃度下生長明顯受抑制，而銅綠假單胞菌則需要 6% 的糖精濃度才能達到類似的抑制效果。值得注意的是，實驗中的鮑曼不動桿菌雖被世界衛(wèi)生組織列為“最危險耐藥菌”之首，但糖精對其同樣表現(xiàn)出了顯著抑制效果，為對抗這類“超級細菌”提供了新思路。
此外，生物膜的形成是細菌感染難以治療的重要原因之一，它能幫助細菌抵御抗生素和宿主免疫系統(tǒng)的攻擊，而糖精在對抗生物膜方面也展現(xiàn)出了潛力，它不僅能抑制鮑曼不動桿菌和銅綠假單胞菌等病原菌的生物膜形成，還能破壞已經(jīng)形成的生物膜，甚至在多菌種形成的生物膜實驗中，糖精同樣能減少生物膜的形成和降低其生物量。不僅如此，糖精還能抑制鮑曼不動桿菌的抽搐運動，這是一種與細菌毒力相關的行為，說明糖精具有抑制細菌毒力的作用。
從細胞層面來看，糖精還能夠改變細菌細胞膜的穩(wěn)定性和通透性。以鮑曼不動桿菌為例，糖精處理后，細菌細胞膜形態(tài)改變，出現(xiàn)膨脹和凸起，細胞膜對 DAPI 的通透性增加，使得更多的抗生素能夠進入細胞內部。實驗表明，糖精處理后的鮑曼不動桿菌對多種熒光標記抗生素的攝取量增加，對碳青霉烯類抗生素的敏感性顯著提高，原本耐藥的菌株在糖精作用下，抗生素的最低抑菌濃度大幅下降，這為解決抗生素耐藥問題提供了新的思路。
圖 | 在豬體外燒傷傷口模型中，含有糖精負載水凝膠能顯著降低細菌數(shù)量
基于這些研究成果，研究人員將糖精制成水凝膠，用于傷口治療。在體外燒傷傷口模型實驗中，含有糖精的水凝膠展現(xiàn)出良好的抗菌效果，能夠顯著減少傷口處的細菌數(shù)量，甚至比商業(yè)用的銀藻酸鹽水凝膠效果更好，這表明糖精水凝膠在傷口感染預防和治療方面具有巨大的應用潛力。
總之，這項關于糖精抗菌作用的研究意義重大，在全球抗生素耐藥性日益嚴重的背景下，糖精作為一種廣泛使用且成本較低的物質，若能開發(fā)成為抗菌藥物，將為臨床治療帶來新的希望。正如研究者 Ronan McCarthy 所說：“在抗微生物耐藥性危機日益嚴峻的今天，糖精這類非傳統(tǒng)抗菌劑的開發(fā)，可能是我們應對‘后抗生素時代’的關鍵策略之一。”
參考文獻：
1.Rubén de Dios et al, Saccharin disrupts bacterial cell envelope stability and interferes with DNA replication dynamics, EMBO Molecular Medicine (2025). DOI: 10.1038/s44321-025-00219-1
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