徐 炎 ，孔一卜，楊福雙，王中天，姚 博，孫麗平

（1.長春中醫(yī)藥大學，長春 130117；2.長春中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院，長春 130021）

肺炎鏈球菌是世界范圍內引起社區(qū)獲得性肺炎的主要原因，是5 歲以下兒童死亡的主要原因之一?？股厥侵委煼窝祖溓蚓挠行侄?，但2019 年1 月世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《全球抗菌藥物耐藥性監(jiān)測系統（GLASS）報告》，揭示了一個令人擔憂的現實：全球范圍內抗生素耐藥的出現和擴散，正在威脅人們治療傳染性疾病的能力，進而導致疾病治療周期延長、殘疾和死亡的發(fā)生，同時增加醫(yī)療成本。因此，尋找新的方法治療肺炎鏈球菌性疾病是非常有必要的，天然產物是指動物、植物提取物（包括中藥）或昆蟲、海洋生物和微生物體內的組成成分或其代謝產物的統稱，已成為治療重大疾病的藥物或重要先導化合物的主要來源。本文總結了近年天然產物抑制肺炎鏈球菌的報道，并且探討了天然產物抑制肺炎鏈球菌的最新進展和具體機制。

1 天然產物抑菌的MIC、MBC、IZD

中華民族早在幾千年前已經使用植物藥物作為治療疾病的有效手段，且沿用至今?，F代研究發(fā)現使用植物中提取的天然產物治療肺炎鏈球菌性疾病幾乎無不良反應。已知植物中的抗菌特性依賴于有效化合物的存在，主要為醌類、酚類、生物堿、黃酮類化合物、萜類化合物、精油、單寧、木質素、葡萄糖苷和一些有待探索的次級代謝物。然而現有天然產物的研究大多處在單純探索MIC（最小抑菌濃度）、MBC（最小殺菌濃度）和IZD（抑制區(qū)直徑）的初級階段，其具體是何種機制產生的抑菌作用尚不清楚。當然對醫(yī)學進程的發(fā)展來說，探索過程必不可少，未闡述機制的近5 年有關天然化合物的抑菌作用[1-15]，見表1。

表1 天然化合物的抑菌作用

2 天然產物抑菌機制

天然產物作為藥物應用于臨床的先決條件是“安全、有效、質量可控”，這意味著要大規(guī)模推廣天然產物作為細菌抑制劑，必然要對其進行具體、深入的機制研究，闡述其機制。已有很多研究進行了深入探索，其中針對毒力因子的探索是非常有前途的抑菌策略，與抗生素協同增效作用意味著天然產物是下一代抗菌藥物的粗胚，納米技術則是現代科技與生物技術結合的典型代表，具體如下。

2.1 天然產物與肺炎鏈球菌毒力因子 肺炎鏈球菌的致病過程包括傳播、定植和侵襲。毒力因子是其致病的根本原因，減少毒力因子的生產量或者中和毒力因子的毒性是一種很有前途的抑菌方法，因為沒有直接抑制細菌的繁殖和生長，所以不會對菌群產生進化壓力。目前對毒力因子的研究集中在肺炎鏈球溶血素（PLY）、神經氨酸酶（NAS）和生物膜的形成方面。

2.1.1 抑制PLY 的成孔活性 肺炎鏈球溶血素（PLY）作為重要的毒力因子，參與了整個致病過程。首先，PLY 的表達可提升肺炎鏈球菌在體外的存活率，肺炎鏈球菌侵入人體后，PLY 的釋放可以減少呼吸道上皮細胞的纖毛擺動，從而減少肺炎鏈球菌被纖毛清除的數量，以助于肺炎鏈球菌侵入上皮細胞的胞吞作用。同時PLY 還直接破壞上皮細胞，破壞上皮屏障，促進肺炎鏈球菌突破內皮進入血液。整個侵襲過程PLY都能幫助肺炎鏈球菌有效的躲避吞噬細胞的吞噬[16]。PLY 由4 個結構域構成復雜的空間結構，大量PLY單體在室溫下可以形成螺旋寡聚體，這種低聚物呈現出類似于孔隙狀態(tài)的彎曲蛋白構象。研究者通過探索植物中提取的天然產物干擾PLY 的生物活性來限制其細胞毒性：天然產物通過氫鍵和疏水作用插入PLY的結構域3 和4 之間的裂縫中，從而阻斷PLY 的成孔活性，減少肺炎鏈球菌的致病性，減輕肺部炎癥的作用[17]。

2.1.2 抑制NAS 生物活性 肺炎鏈球菌共有3 種神經氨酸酶（NAS）：NanA，NanB 和NanC。NanA 是在所有肺炎鏈球菌菌株中最穩(wěn)定表達的神經氨酸酶，水解后可釋放N -乙酰-神經氨酸，對肺炎鏈球菌的定值、生物膜的形成及引起宿主膿毒血癥具有重要作用。NanB 對唾液酸(SA)的體外去糖基化有一定的促進作用，是從α2，3 -唾液酸苷轉移到其他糖聯物上的反式唾液酸酶，其底物與NanA 有很大的不同，維持活性所需的pH 也不盡相同（NanA 的pH 為5.5～6.5，NanB 的pH 為5.0～5.5），但對肺炎鏈球菌的定值、生物膜以及宿主膿毒血癥仍有很大作用。NanC 在肺炎鏈球菌中很少有表達。流感病毒具有相似的神經氨酸酶（NA）的結構和功能，而且流感病毒與肺炎鏈球菌有著“致命的協同作用”。流感病毒可以通過NA 向肺炎鏈球菌提供黏附受體和營養(yǎng)物質，增加肺炎的嚴重程度和致死率[18]。所以，天然產物抑制NA 的活性不僅可以抑制肺炎鏈球菌的生物活性，還可以抑制流感病毒的生物活性[19]。除此之外，天然產物還可以抑制肺炎鏈球菌黏附和生物膜的形成[20]。

2.2 天然產物與群體感應 群體感應（QS）機制是“細胞對細胞的交流”，微生物能夠在復雜的環(huán)境中協調一致，以“團隊作戰(zhàn)能力”使整個種群更好地存活下來。細菌通過感應自誘導物(AI)的濃度，對周圍的細菌數量進行判斷。當自誘導物達到一定閾值時，在群體范圍內調控一些基因（調控毒力因子分泌和生物膜形成）的表達來適應環(huán)境的變化。自誘導劑-2（AI-2）是肺炎鏈球菌中的QS 信號分子，S-核糖基高半胱氨酸裂解酶（LuxS）和5’-甲硫腺苷（pfs）是AI-2 分子合成途徑中兩個重要且必需的基因。ComABCD 操縱子途徑是肺炎鏈球菌QS 機制的另一種表現，該操縱子產生17 殘基信號肽[能力刺激肽（CSP）]，ComD 基因編碼CSP 組氨酸激酶受體，在ComQS 途徑中具有重要作用。天然產物能有效減少LuxS、pfs 和ComD的基因表達[21]，從而影響細菌群體感應系統，減少細菌毒力因子分泌和生物膜的形成。

2.3 天然產物和抗生素的協同增效 很多天然產物與抗生素有著相似的作用，包括破壞肺炎鏈球菌生物膜、降低脂肪酶、凝固酶活性和ATP 酶活性等，天然產物與抗生素的組合是可以克服細菌耐藥性問題的有效手段[22]。兩者合用可以恢復細菌對抗生素的敏感性，降低抗生素的有效劑量，從而最大限度地減少抗生素不良反應，延長抗菌譜，降低抗感染治療的成本。

2.4 天然產物和納米技術結合 納米材料具有合成制備較易、生物相容性好、能夠通過作用微生物多個靶點同時發(fā)揮抑菌活性等優(yōu)點，使用微生物、植物和海藻等天然產物與氧化鋅、納米金、納米銀、納米銅等合成的新型納米材料有著經濟、高效的巨大優(yōu)勢[23]，開發(fā)利用這些材料的抑菌特性，將有利于控制和降低細菌性疾病的發(fā)病率，達到替代或減少抗生素的使用、提高人類健康水平的目的。

3 討論

抗生素耐藥是二十一世紀對人類健康的最大威脅之一，對碳青霉烯類和多粘菌素B 等耐藥菌株的發(fā)現更是引起了對“抗生素后時代”的恐慌。面對可能發(fā)生的感染性疾病無藥可用的現象，人類不斷進行著新的探索。本文介紹了天然產物治療肺炎鏈球菌性疾病的有效方法。大多數天然產物都有直接抑菌的功效，且部分天然產物與抗生素的殺菌作用有著相似的作用。天然產物還可以抑制肺炎鏈球菌的定值和侵襲，減少肺炎鏈球菌的黏附數量，降低發(fā)病率。值得注意的是，天然化合物并不一定能直接抑制肺炎鏈球菌的生長，在不影響肺炎鏈球菌毒力因子分泌的情況下，減少毒力因子的活性、降低細菌膜的通透性、防止細胞外和細胞內微生物酶的產生、中斷細菌代謝途徑或破壞菌斑和生物膜形成都是天然化合物有效抑菌的獨特手段。所以天然化合物作為肺炎鏈球菌的治療藥物是合理的。當然從植物、動物或其代謝產物中鑒定和分離陽性天然產物仍然是一個挑戰(zhàn)，相信隨著科技手段的進步，更多的有效天然化合物會被篩選出來并應用到醫(yī)療、食品領域，必然會成為解決耐藥微生物這一全球性問題的解決方案。