蜂胶可以作为抵抗呼吸道病原体的第一道防线！
摘要：蜂胶是源自蜜蜂生命活动的天然产物。它具有广泛的生物学特性，适用于医药，食品工业和化妆品。从化学上讲，蜂胶是一种复杂的可变混合物，具有300多种已确定的生物活性成分。蜂胶的许多促进健康的作用归因于不同的生化机制，这是由其许多成分中某些经常被证实的作用所介导的。蜂胶被认为是安全和生物相容的。然而，由于其固有的复杂性，用于医疗用途的蜂胶制剂的标准化以及对例如蜂胶的预测。病原体特异性相互作用成为一项艰巨的任务。在这项工作中，我们证明了蜂胶作用的一种新的物理机制，在很大程度上独立于蜂胶化学的某些细微差别，而后者可能是其某些生物学作用的基础。研究表明，带有蜂胶的表面会产生广泛的排斥区（EZ）水层， EZ是水的界面区域，能够排除从离子到微生物的溶质。蜂胶生成的EZ可能构成有效的屏障，从物理上使各种病原体无法进入蜂胶功能化的表面，预示着蜂胶具有预防呼吸道感染机制。
蜂胶（蜂胶）是由蜜蜂从植物不同部位及其分泌液中收集的树脂制成的，蜜蜂在其中添加唾液酶和蜡。蜜蜂将蜂胶用于蜂箱的建造，例如用于密封，衬里，不透水或防止微生物和真菌生长。蜂胶的原始形式由树脂（50–60%），蜡（30–40%），精油（5–10%），花粉（?5%）和其他物质（例如维生素和矿物质）组成。自古以来，由于其广泛的生物活性，例如抗菌药，抗真菌药，已被用于医药，化妆品和食品保鲜，抗病毒药，抗氧化剂，抗炎药，抗肿瘤药，保肝药，神经保护药，心脏保护药，免疫调节剂和别的。由于蜂胶活性化合物过多，包括黄酮类，酚酸，萜烯，芳族酸等，蜂胶的所有这些许多作用都可以通过多种生化途径来解释。
尽管蜂胶成分有显着差异，但取决于蜂种和蜂胶来源，不同的蜂胶样品通常表现出相似的生物学作用谱。然而，任何给定的蜂胶作用和确定的生化机制背后的确切化学物质都不容易确定。在这份报告中，我们揭示了一种新的物理机制，该机制可能有助于蜂胶至少某些生物活性的表现。
许多实验表明，在具有亲水性官能团的各个表面旁边，有一层水排除了溶质，这些溶质的范围从离子，有机分子和蛋白质到聚苯乙烯微球和细菌细胞。由于这些特性，该水层的通用名称为“禁区”（EZ）。可以在EZ促进表面附近收集相对不含溶质/胶体的水，将其包埋在含有各种浓度的溶解物质（例如海水盐）或生物和非生物胶体颗粒的溶液中。EZ可以通过各种人造表面来生成，例如Nafion和天然来源，例如凝胶（琼脂糖，琼脂，胶原蛋白，淀粉，明胶），促进健康的脂肪（酥油，椰子油，猪油）或生物组织（贻贝或角膜）。
图1
最近，已经证明，EZ现象可以用作抵抗病原微生物附着的第一道防线，因为EZ的存在阻碍了任何溶质或颗粒（包括细菌）接近EZ产生表面的方法。我们的实验表明，蜂胶成分也可以形成大量的EZ。尽管EZ与蜂胶的抗菌活性之间尚未建立联系，但蜂胶功能化的表面（如纺织品或伤口敷料）表现出优异的抗菌性能。
结果与讨论
使用了蜂胶乙醇提取物（EEP），这是制备蜂胶制剂的最常用方法。EEP以其最高的生物活性蜂胶成分含量而闻名，其中黄酮类成分是主要成分。由于强乙醇溶液（在我们的情况下为70%的酒精）在医疗用途上的某些限制，我们还制备了EEP在水中（1.4%的酒精）的乳液。EEP由原始乙醇溶液或其乳剂沉积在玻璃表面上，非常稳定地诱导形成了无颗粒水的宽广区域（补充材料，图S1和S4）。在将涂有蜂胶的表面浸入含微球的指示剂溶液后，这个禁区（EZ）的发展立即开始（图1）。
对于涂有湿蜂胶提取物的表面，EZ会在几分钟内完全显影。对于风干制剂，EZ在约40分钟后达到其最大尺寸（补充材料，图S2和S3）。因此，EZ的形成似乎伴随着水合过程的出现。EZ稳定约两个小时，然后逐渐减小。随着时间的推移收缩与其他一些观察结果以及EZ现象的非平衡性质是一致的。EZ生成的确切机制仍在争论中，并且不在本交流的范围之内。尽管如此，公认的形成EZ的前提条件是存在亲水性官能团。蜂胶本质上主要是亲脂性的，但其成分具有丰富的亲水性-OH和-COOH官能团，这可能是毗邻蜂胶的界面水的颗粒排斥能力的基础。
图2
无论蜂胶样品的来源和化学成分如何变化，所有蜂胶样品中这些亲水基团的存在均应确保在蜂胶表面附近的水中普遍存在EZ。实际上，在我们的实验中观察到的蜂胶的EZ促进能力在很大程度上与蜂胶的来源和储存时间无关。来自波兰的三岁蜂胶和来自华盛顿州的新鲜蜂胶产生了可比的结果（图1）。但是，它们的成分必须有很大的不同，不仅可以从来源的空间距离上得出，而且可以从原料及其乙醇提取物的物理外观中推断出（图2）。新鲜的蜂胶更柔软，颜色更浅，提取后残留的残留物更多，意味着原始样品中存在大量蜂蜡。
沉积在玻璃表面上的蜂胶层用肉眼是看不见的。在显微镜下，涂层的表面在微米水平上也显得光滑（图1）。观察到不同浓度的蜂胶制剂的相似效果（EEP与它的乳液）以及在不同萃取时间下可比的EZ促进能力，这些观察结果表明，仅痕量的蜂胶成分就足以诱发EZ现象。
蜂胶功能化表面的防微粒电势是由蜂胶诱导EZ水层的能力产生的。这种能力继而源自所有蜂胶样品中均存在的亲水性官能团，而与化学组成的特定变化无关。此外，由于排除机制的物理性质，蜂胶的这种作用应该非常通用，而不是特定于颗粒（或病原体）。确实，EZ水已被认为排除了从简单盐离子到微粒和微生物的各种溶质。因此，从病毒到细菌大小范围的胶体颗粒应被有效地排除。因此，蜂胶的某些抗微生物，抗真菌或抗病毒特性可能至少部分是由于物理阻止病原体进入潜在的感染部位所致。
出于这些考虑，确实提出了蜂胶抗病毒活性的潜在机制涉及抗病毒进入的抑制。从持续流行的COVID-19大流行的角度来看，后一种概念特别有趣，COVID-19是由新的冠状病毒SARS-CoV-2（严重的急性呼吸综合征冠状病毒2）引起的疾病。蜂胶已被证明在预防呼吸道感染方面非常有效，其中许多是由冠状病毒引起的。
根据我们的实验结果，似乎有理由表明，除口服外，以鼻腔或喉头喷雾剂形式的蜂胶局部应用，可能有助于防止呼吸道病毒附着于宿主细胞。由于其亲脂性，蜂胶可以有效地粘在我们空气通道的粘膜上，因为后者也具有亲脂性。因此，病毒的进入可能会被蜂胶产生的EZ水层形式的物理屏障所阻止，其中包括蜂胶抗病毒作用的其他机制。这样，蜂胶可以作为抵抗呼吸道病原体的第一道防线。
（来源：Colloid and Interface ScienceCommunications；Volume 38, September 2020, 100307；Propolis-induced exclusion of colloids: Possible new mechanism ofbiological action）
蜂业科技信息服务平台