3,3'-二吲哚甲烷：有望用于食物工业中的新型生物被膜抑制剂

生物被膜是微生物附着在物体表面被胞外多糖（Extracellular polysaccharide，EPS）、extracellular DNA（eDNA）和蛋白质等多种胞外基质（Extracellular matrix，ECM）包裹所形成的高度结构化的群落。在自然界中，几乎所有细菌都是以生物被膜的形式存在，只有约0.1%的细菌处于浮游状态。据报道，约65%的食源性微生物污染由生物被膜状态的致病菌引起，中国约20%～25%的食源性细菌爆发是由金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）引起的，S. aureus生物被膜形成是葡萄球菌食源性爆发的主要原因。

研究表明，吲哚可以调节生物被膜形成、运动性、毒力和抗生素耐药性等细菌行为，更重要的是许多吲哚衍生物（7-羟基吲哚、吲哚-3-乙醛、3-吲哚乙腈）甚至表现出更强的生物被膜抑制活性。3,3'-二吲哚甲烷（DIM）是存在于十字花科芸苔属蔬菜中的一种吲哚衍生物。此前研究表明DIM具有抗肿瘤、抗癌等多种生物活性，但DIM对细菌生物被膜的形成、胞外基质的影响及其在食物工业中的潜在应用前景尚不清楚。

四川大学生命科学学院孙群教授、四川大学轻工科学与工程学院硕士张慧等在本文以重要的革兰氏阳性食源性病原菌S. aureus生物被膜为实验模型，评估了DIM对生物被膜生物量、形态和形成周期的影响，研究了DIM对S. aureus细胞运动性、胞外基质以及常见食物接触表面形成的生物被膜的影响。

3,3'-二吲哚甲烷(DIM)对S. aureus生物被膜的影响

DIM对S. aureus生物被膜形成和细菌生长的影响如图1所示，DIM在31.2 μmol/L和62.5 μmol/L时，其生物被膜抑制活性分别为50%和90%，高于目前报道的大多数小分子化合物的生物被膜抑制活性。当浓度高于62.5 μmol/L时，生物被膜抑制效果没有明显增强（P＞0.05）。因此，DIM对S. aureus的最小生物被膜抑制浓度(MBIC)为62.5 μmol/L。

图1  DIM对S. aureus生物被膜的影响

3,3'-二吲哚甲烷(DIM)对S. aureus细菌生长的影响

对细菌生长和生物被膜结构的影响是评估生物被膜抑制剂效果的两个重要指标，有前景的生物被膜抑制剂应该是在抑制生物被膜的前提下，对细菌生长影响小或者几乎没有影响。DIM对细菌生长的影响见图2，空白对照组和处理组细胞密度无显著差异（图2A）。且DIM浓度在31.2 μmol/L至62.5 μmol/L范围内，参与生物被膜形成的细菌代谢活性(被活细胞还原成的水溶性橙黄色甲臢产物在490 nm时的吸光值)以剂量依赖的方式减少，浮游细胞的代谢活性呈剂量依赖性增加，但对照组与处理组之间的代谢活性之和无显著差异（P＞0.05）（图2B），证实DIM在测试浓度下对S. aureus无抗菌活性，即DIM对S. aureus的生物被膜抑制活性不是通过抑制生长实现的。

图2  DIM对S. aureus生长的影响

本文首次研究了3,3'-二吲哚甲烷(DIM)对S. aureus的生物被膜抑制活性。结果表明DIM可用于抑制常见食物接触表面S. aureus生物被膜的形成，DIM在高效的生物被膜抑制浓度下对细菌生长几乎没有影响，有潜力发展成为一种新型生物被膜抑制剂，以防止S. aureus等常见食源性致病菌在食物接触表面形成生物被膜，从而保证食物安全。