翟貫星 陸璐 陳代杰 金慧子,*

(1 上海師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，上海 200234；2 華東理工大學(xué)生物工程學(xué)院，上海 200237；3 上海交通大學(xué)藥學(xué)院，上海 200240)

隨著臨床上抗生素的濫用，許多臨床上有效的抗生素也失去了應(yīng)有的效果，尤其是TOP12耐藥菌的存在，細(xì)菌耐藥性在世界范圍內(nèi)獲得越來越多的關(guān)注[1]，細(xì)菌耐藥性在臨床方面成為日益增長(zhǎng)的巨大問題，需要開發(fā)新的藥物來解決細(xì)菌的耐藥性問題，中藥作為天然藥物的寶庫，在抗菌方面也有一定的作用，受到越來越多的關(guān)注。

很多中藥具有抑菌活性，部分中藥與抗生素聯(lián)用具有抗菌增敏作用，并且中藥的毒副作用較低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易產(chǎn)生耐藥。但是與抗生素相比，其對(duì)細(xì)菌的作用很微弱，臨床上常用抗菌中藥和抗生素聯(lián)合用藥以降低細(xì)菌的耐藥發(fā)展[2]。傳統(tǒng)的中藥復(fù)方組分復(fù)雜，其作用機(jī)制往往難以探究。隨著中藥活性成分的提取工藝的快速發(fā)展，中藥有機(jī)溶劑提取物、中藥單體在臨床上越來越廣泛，近年來越來越多的學(xué)者也把注意力放到中藥單體的研究上。以下對(duì)目前已知的具有抗菌增效作用的中藥單體化合物進(jìn)行總結(jié)。

1 中藥化合物抗菌增效劑的理論基礎(chǔ)

植物中也有較好的抗菌化合物，并且在許多情況下，這些化合物能夠進(jìn)入的體循環(huán)中，其濃度足以抑制微生物的生長(zhǎng)。在通常情況下，這些化合物在植物中有許多不同的衍生物，能夠有效的控制耐藥性[3]，中藥化合物也有直接的抗菌作用：丁香酚(eugenol)在4～8μg/mL即可抑制耐多黏菌素的大腸埃希菌的生長(zhǎng)[4]，但是大部分中藥化合物需要很高的濃度才能抑制微生物的生長(zhǎng)，例如肉桂醛(cinnamaldehyde)在0.31mg/mL的濃度才能夠抑制大腸埃希菌與金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)[5]，穿心蓮(andrographis)或艾蒿(artemisia)中發(fā)現(xiàn)的內(nèi)酯，達(dá)到相對(duì)高的濃度，也能夠顯示出良好的抗菌活性[6]，而臨床許多抗生素的最低抑菌濃度(MIC)為1～2μg/mL。因此，在一般情況下，中藥是作為一種抗菌增效劑來使用。例如，表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)是來自綠茶的茶多酚化合物，是一種很有前途的候選藥物，它具有與抗生素協(xié)同作用的能力，并且有許多抗菌機(jī)制有助于預(yù)防耐藥，應(yīng)用前景比較廣泛[7]。

2 中藥化合物抗菌增效劑種類

2.1 中藥化合物抑制β-內(nèi)酰胺酶的活性

β-內(nèi)酰胺抗生素是最廣泛使用的一類抗生素。自青霉素發(fā)現(xiàn)以來，已發(fā)現(xiàn)數(shù)千種新的青霉素衍生物和相關(guān)的β-內(nèi)酰胺類頭孢菌素、頭孢霉素、單環(huán)內(nèi)酰胺和碳青霉烯類。細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺抗生素的耐藥性主要是由于細(xì)菌產(chǎn)生的β-內(nèi)酰胺酶水解β-內(nèi)酰胺環(huán)，從而使藥物失活[8]，新德里金屬-β-內(nèi)酰胺酶1(NDM-1)是“超級(jí)細(xì)菌”產(chǎn)生的一種β-內(nèi)酰胺酶，使得細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺包括碳青霉烯類抗生素耐藥[9]，magnolol是在厚樸(Magnolia officinalis)或廣玉蘭(Magnolia grandiflora)中發(fā)現(xiàn)一種木質(zhì)素類化合物，研究表明，magnolol能夠通過有效的抑制新德里金屬-β-內(nèi)酰胺酶的活性，恢復(fù)美羅培南對(duì)NDM-1型大腸埃希菌的活性[10]。木犀草素(luteolin)是一種黃酮類化合物，最常見于植物的葉子，木犀草素對(duì)MRSA菌株的MIC為62.5μg/mL，并能夠增效氨芐西林、苯唑西林、慶大霉素對(duì)MRSA的抗菌作用，這些發(fā)現(xiàn)證明了木犀草素與抗生素聯(lián)合用藥在抑制MRSA生長(zhǎng)方面具有較大的巨大潛力[11]。來源于西南黃芩(Scutellaria amoenaCM.Wright)的黃酮類化合物黃芩苷(baicalin)與青霉素G/阿莫西林的組合對(duì)臨床20種產(chǎn)生青霉素酶的金黃色葡萄球菌株的均具有協(xié)同作用，對(duì)另外10株MRSA也具有同樣的效果，黃芩素能夠保護(hù)青霉素，防止其被青霉素酶分解，黃芩素對(duì)青霉素酶活性的抑制是協(xié)同和保護(hù)作用的原因[12]。

2.2 中藥化合物抑制代謝活動(dòng)相關(guān)酶的活性

還有一些中藥化合物是通過抑制DNA、RNA或其它代謝相關(guān)酶等的活性而發(fā)揮抗菌增敏作用。蒜素(allicin)可以抑制細(xì)菌和真菌的增殖或徹底殺死細(xì)菌，包括耐藥菌株如MRSA等[13]。研究表明，蒜素主要是通過抑制微生物RNA合成酶的活性進(jìn)而影響其RNA的合成從而發(fā)揮作用[14]。中藥單體化合物5'-(methylthio)-5'-deoxyadenosine、octanal 2,4-dinitrophenylhydrazone、脫氧紫草素(deoxyshikonin)、kavahin與沒食子酸十二酯(dodecyl gallate)能夠抑制肺炎球菌組氨酸激酶(VicK)的活性，VicK是肺炎鏈球菌中VicK/VicR雙組分調(diào)節(jié)系統(tǒng)(TCS)之一，對(duì)肺炎球菌的存活至關(guān)重要[15]，這5種化合物能夠抑制化膿性鏈球菌(Streptococcus pyogenes)、緩癥鏈球菌(Streptococcus mitis)、變形鏈球菌(Streptococcus mutans)或假肺炎鏈球菌(Streptococcus pseudopneumoniae)的生長(zhǎng)，同時(shí)脫氧紫草素和沒食子酸十二酯對(duì)金黃色葡萄球菌有很強(qiáng)的抑制作用，這5種化合物均對(duì)青霉素有增效作用，deoxyshikonin和十二烷基沒食子酸酯在體內(nèi)和體外顯示出與青霉素顯著的協(xié)同抗菌活性。此外，這兩種化合物還顯示出與紅霉素和四環(huán)素的協(xié)同抗菌活性，表明這些新型VicK抑制劑可能是有希望的抗肺炎球菌以及青霉素抗性菌株的化合物[15]。

2.3 中藥化合物抑制外排泵劑

革蘭陰性菌對(duì)抗生素耐藥的一個(gè)主要原因是存在各種形式的外排泵，外排泵能夠?qū)⒃S多抗生素包括氟喹諾酮類、β-內(nèi)酰胺類、四環(huán)素類、噁唑烷酮類以及β-內(nèi)酰胺酶抑制劑排除到細(xì)胞外，從而降低胞內(nèi)抗生素的濃度，外排泵抑制劑能夠提高藥物的胞內(nèi)濃度，從而降低耐藥[16]。從迷迭香植物中分離得到的鼠尾草酸(carnosic acid)是一種天然化合物，在結(jié)構(gòu)上與已知的抗生素?zé)o關(guān)，可以作為norA外排泵的抑制劑，增加藥物在細(xì)菌菌體內(nèi)的濃度[17]，鼠尾草酸是針對(duì)耐藥性腸球菌和金黃色葡萄球菌感染組合療法的新型候選藥物[18]。鷹嘴豆芽素A(Biochanin A)是異黃酮化合物，單獨(dú)使用鷹嘴豆芽素A對(duì)MRSA41577菌株無抑制作用，用鷹嘴豆芽素A與環(huán)丙沙星聯(lián)合，具有較好的協(xié)同作用，能夠抑制MRSA41577的生長(zhǎng)，鷹嘴豆芽素A使MRSA41577胞內(nèi)的環(huán)丙沙星增加了83%，其中NorA蛋白和外排系統(tǒng)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ATP結(jié)合蛋白的活性均顯著降低[19]。 麝香草酚(thymol)與香芹酚(carvacrol)是由各種芳香植物產(chǎn)生的兩種單萜烯酚，實(shí)驗(yàn)表明，麝香草酚與香芹酚是外排泵抑制劑，能夠抑制腸炎沙門菌(Salmonella enteritidis)對(duì)苯扎氯銨的外排作用，從而使苯扎氯銨對(duì)腸炎沙門菌的MIC降低2～8倍[20]。

2.4 中藥化合物改變細(xì)胞膜的通透性

近年來，有文獻(xiàn)報(bào)道中藥的有效成分可改變細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性。山蒼子油(Litsea cubebaoil)對(duì)黑曲霉、大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌均有不同程度的抑制作用，經(jīng)山蒼子油處理一段時(shí)間后的蛋白質(zhì)利用率有所下降，細(xì)菌通透性明顯增強(qiáng)，引起內(nèi)含物的滲漏。結(jié)果表明，山蒼子油的抑菌機(jī)制可能在于破壞細(xì)菌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞變形和菌體蛋白質(zhì)減少，從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡[21]。綠原酸(chlorogenic acid)及其類似物異綠原酸A對(duì)大腸埃希菌具有較強(qiáng)的抑制作用，實(shí)驗(yàn)表明，綠原酸及異綠原酸A均可破壞細(xì)菌細(xì)胞壁、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞的通透性增加，進(jìn)而使細(xì)胞內(nèi)容物外泄，并且異綠原酸A對(duì)細(xì)菌細(xì)胞壁、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞作用強(qiáng)于綠原酸[22]。

2.5 中藥化合物抑制細(xì)菌生物膜的形成

生物膜是細(xì)菌形成的復(fù)雜的、固著在物體表面的微生物群落，包裹著細(xì)菌的生物膜基質(zhì)使細(xì)菌能夠忍受惡劣的條件與抗生素的治療。因此，篩選能夠減少和根除生物膜的抗生物膜藥物至關(guān)重要[23]。魚腥草酸鈉(sodium houttuyfonate)，是一種phytoanticipin衍生物，與左氧氟沙星對(duì)銅綠假單胞菌具有明顯的協(xié)同作用，能夠有效抑制銅綠假單胞菌的生物膜形成。魚腥草酸鈉與左氧氟沙星聯(lián)合處理后，通過熒光顯微鏡，能夠觀察到更多地去除胞外聚合物結(jié)構(gòu)(EPS)，這種有效的抗微生物劑能夠有效降低對(duì)生物膜引起相關(guān)感染[24]。殼聚糖(chitosan)可抑制細(xì)菌、霉菌生長(zhǎng)，并且可以提高慶大霉素抵抗細(xì)菌生物膜的形成，用殼聚糖和慶大霉素的共同處理導(dǎo)致李斯特菌生物膜的減少，殼聚糖可以抑制生物膜形成，從而促進(jìn)慶大霉素進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)，并且對(duì)Listeria welshimeri與Listeria innocua等也有同樣的效果[25]。有機(jī)酸類化合物丁香酚(eugenol)對(duì)MRSA和甲氧西林敏感金黃色葡萄球菌(MSSA)臨床菌株形成的生物膜具有明顯的活性，丁香酚能夠抑制生物膜形成，破壞細(xì)菌細(xì)胞間的連接，分解形成的生物膜，并能夠殺死MRSA和MSSA生物膜中的細(xì)菌，丁子香酚可用于控制或根除金黃色葡萄球菌生物膜引起的相關(guān)感染[26]。

2.6 中藥化合物消除耐藥質(zhì)粒

質(zhì)粒通常攜帶多種抗生素抗性基因，有助于多藥耐藥(MDR)的傳播，通過接合，質(zhì)?？梢栽谕环N內(nèi)的細(xì)菌或不同種細(xì)菌之間轉(zhuǎn)移。因此，消除耐藥質(zhì)粒，能夠減少耐藥基因的傳播。研究表明中藥能夠消除耐藥質(zhì)粒，目前主要集中在中藥提取物的研究上。例如，千里光能夠消除大腸埃希菌內(nèi)的具有耐藥基因的R質(zhì)粒[27]，五倍子能夠消除產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶的大腸埃希菌的質(zhì)粒[28]，黃芩也能夠消除NDM-1乙酸鈣不動(dòng)桿菌的耐藥質(zhì)粒[29]。中藥單體化合物對(duì)耐藥質(zhì)粒消除研究較少，汪東海等[30]對(duì)黃芩苷的質(zhì)粒消除作用進(jìn)行研究表明，經(jīng)黃芩苷作用后，能夠消除37.5%的耐藥質(zhì)粒，并且質(zhì)粒消除后，能夠使對(duì)慶大霉素與環(huán)丙沙星耐藥的鮑曼不動(dòng)桿菌重新恢復(fù)敏感性。

3 總結(jié)與展望

中藥單體化合物對(duì)細(xì)菌的抗菌作用研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，中藥單體化合物能夠在抑制β-內(nèi)酰胺酶、抑制代謝活動(dòng)相關(guān)酶、抑制外排泵、改變細(xì)胞膜通透性、抑制細(xì)菌菌膜、消除耐藥質(zhì)粒方面具有一定的效果，并且能夠顯著的增效抗生素對(duì)細(xì)菌的活性。另外，有些中藥單體化合物的抗菌作用機(jī)制往往不是單一的，能夠在多個(gè)方面作用消除細(xì)菌耐藥，因此不容易產(chǎn)生耐藥，表明中藥單體化合物在耐藥菌的治療中具有一定的優(yōu)勢(shì)與廣闊的應(yīng)用前景。

目前，中藥抗菌作用主要集中在中藥的粗提取物的研究，中藥單體化合物的研究較少，但是提取物比較復(fù)雜，作用機(jī)制難以闡述。中藥的成分比較復(fù)雜，分離與提取較為困難，但是隨著中藥提取與分離技術(shù)的快速發(fā)展，如超高壓提取、超聲提取、微波萃取等的提取技術(shù)的快速發(fā)展[31]，很多天然藥物已經(jīng)分離出了單體化合物，并且已經(jīng)對(duì)一部分中藥化合物的抗菌作用、增效作用以及作用機(jī)制方面已經(jīng)進(jìn)行了很多研究[32]，但也僅僅對(duì)一部分中藥化合物做了較多的研究，還有更多的中藥化合物需要進(jìn)一步的研究。

另外，目前的研究主要是在體外的抑菌實(shí)驗(yàn)，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，體內(nèi)的作用研究較少。藥物的開發(fā)往往需要藥物具有明確的結(jié)構(gòu)與作用機(jī)制，需要對(duì)具有抗菌及增效作用的中藥化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其抗菌作用及作用機(jī)制進(jìn)行研究，并進(jìn)行一系列體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)。此外，需要多學(xué)科的合作研究，將中藥提取、抗菌研究和化學(xué)合成同步進(jìn)行，能夠更快地促進(jìn)中藥化合物抗菌研究的進(jìn)展。