中草药体外抑菌作用的研究进展

中国医药生物技术2009年8月第4卷第4期ChinMedBiotechnol,August2009,Vol.4,No.4295DOI:10.3969/cmba.j.issn.1673-713X.2009.04.013·综述·中草药体外抑菌作用的研究进展郑全喜，苏显中，王河清，于敏，李明中药主要由植物药（根、茎、叶、果）、动物药（内脏、皮、骨、器官等）和矿物药组成。因植物药占中药的大多数，所以中药也称中草药。中草药是我国传统医学的重要组成部分。中国是中草药的发源地，目前我国大约有12000种药用植物。目前，各地常使用的中药已达5000种左右，把各种药材相配伍而形成的方剂，更是数不胜数[1]。近年来，随着合成及半合成抗菌素的增多和广泛使用，临床上细菌耐药性问题日趋严重。开发新的抗生素类药物时间长，费用昂贵，而且还会产生新的耐药菌株，不能从根本上解决耐药菌产生速率不断增长的问题，而中草药价格低廉，资源丰富，含有多种活性成分，其富含的活性物质毒副作用小（或无），在动物体内不易产生抗药性，但目前对其研究还局限于有效物质的提取纯化和活性成分药理作用的明确，对其各活性成分作用的机理研究甚少。因而系统地研究中草药的抑菌活性，进一步开发研究新的抗菌药物，成为越来越多的学者关注的目标[2]。1中草药抗菌作用目前，对于中药抑菌的研究主要从以下3个方面考虑：单味中药、复方制剂和中药与抗生素共同作用。1.1单味中药抑菌研究的第一步是从多种中草药中选择出有抑菌作用的药物。李巧如等[3]从18种中草药中筛选出大青叶、冬凌草、丁香、黄连、连翘、夏枯草、土大黄等对金黄色葡萄球菌、淋球菌和白色念珠菌有抑制作用，且目前黄连素和冬凌草片已开发成药。另外鱼腥草、大黄、黄芩提取物对大肠杆菌，大黄、高良姜对枯草杆菌，大黄、黄芩对金黄色葡萄球菌有较强的抑制作用。在大量中草药筛选的基础上，武新华等[4]发现赤芍提取物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、宋内氏志贺菌和伤寒杆菌均有一定程度的抑制作用。杨林富等[5]发现黄荆提取浓缩液对金黄色葡萄球菌、沙门氏菌和大肠杆菌标准菌的抑菌效果明显。Yismaw等[6]研究木瓜籽提取物对从尿液、伤口和粪便中分离得到的细菌病原体的体外抑菌作用，并将其与标准菌株（Escherichiacoli，Staphylococcusaureus，Salmonellatyphi和Pseudomonasaeruginosa）进行对照，发现木瓜籽提取物有很强的抑菌活性。Alem等[7]发现桃金娘科植物对S.aureus、P.mirabilis、P.vulgaris、Klebssiela、S.typhI和P.aeruginosa有一定的抑制作用。除了针对常见菌株的研究，很多学者将目光放在了中草药对目前临床上比较棘手的多重耐药菌株的抑制研究。张芳等[8]发现赤芍甲醇提取物以及正丁醇相萃取物对临床耐药菌株（肺炎克雷伯杆菌、沙雷氏菌和鲍氏不动杆菌）有明显的抑菌活性。左国营等[9]研究发现地榆、苏木和黄芩对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（methicillin-resistantStaphylococcusaureus,MRSA）有较强抑制性。陈文伟等[10]从所选8种中草药中发现中诃子对MRSA最敏感，使用剂量最小，其次是夏枯草、丹皮、黄连、厚朴，而且实验证明九节茶、白芍、黄岑对MRSA也有一定程度的抑制作用，为MRSA所致病菌引起的感染或耐药日益增多的情况，增加了一条新的治疗途径；为制备治疗MRSA感染的中药制剂提供了药物与剂量的参考。Akinyemi等[11]研究了尼日利亚的6种传统药物：Terminaliaavicennioides，Phylantusdiscoideus，Bridellaferruginea，Ageratumconyzoides，Ocimumgratissimum和Acalyphawilkesiana，发现其均对MRSA有抑制活性。1.2复方制剂在中医来说，中药讲求的是药物的组方配伍。中药的单味药的功用各有所长，也各有所偏，通过合理的配伍可以增强其原有的功用。何明等[12]发现目前对于复方制剂研究较多的是双黄连和痰热清，而且他发现中药复方制剂作用优于单味中药。双黄连由金银花、黄芩和连翘组成。这3味中药都具有光谱抗菌作用，对溶血性链球菌、肺炎球菌和金黄色葡萄球菌均有抑制作用。痰热清对呼吸道致病菌有一定的抑菌作用。研究表明丁香与大黄复配后其抑菌广谱性扩大，对大肠杆菌和桔青霉的抑制也比单味药效强；再加入高良姜或黄芩后，对面包酵母的抑制显著增强。另外佩兰油和几种中药精油的混合物对于金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、粘质沙雷菌、白色念珠菌等多种菌有较强的抑制和杀灭作用，是较好的天然杀菌剂。周立勤等[13]研究结果表明肺炎一号（其单位自制的中药复方制剂）其对MRSA及ESBLs（超广谱β-内酰胺酶，Extended-spectrumβ-lactamase）呈阳性的肺炎克雷伯杆菌的抑菌效果与对照组（双黄连口服液）一样，有非常显著的抑菌效果。1.3中药与抗生素合用中药提取物与抗生素类药物相比抑菌效果弱得多，但是中药具有抗生素所不具备的全面调理作用，且不易导致细菌的耐药性。因此将中草药与抗生素联用既可以提高抑菌效果，又能减少耐药性的产生，已经成为很多学者研究的基金项目：教育部留学回国人员科研启动基金资助项目；徐州市科技计划项目（XM08C094）作者单位：221116徐州，中国矿业大学化工学院通讯作者：苏显中，Email：[e-mail]收稿日期：2009-02-16296中国医药生物技术2009年8月第4卷第4期ChinMedBiotechnol,August2009,Vol.4,No.4方向。Fujita等[14]研究了Baicalein（黄芩黄素）与四环素或β-内酰胺类抗生素对于MRSA的协同作用，发现低浓度（25μg/mL）的Baicalein能显著降低四环素对MRSA的MIC（最小抑菌浓度）；而与β-内酰胺类抗生素合用时，可以使oxacilin和cefmetazole的药效显著增强。虽然这些报告都提出中草药具有抑菌或协同杀菌的作用，但对其机理尚无深入研究。2中草药抗菌成分的分析多年来，中药抑菌实验一直沿用传统方法，针对各种中草药采用不同的提取纯化方法，分别对各种病原体微生物进行体外抑菌实验，所检测的中药抑菌数据多为初步的定性实验，缺乏使用大样本的定量研究资料。近年来，由于一些先进设备和方法（如HPLC、GC-MS、NMRI等）的开发使用，应用新科技的手段研究中药的活性越来越引起人们的关注。先进的设备使得有效成分的分离和定性定量分析有了新的进展。经研究发现，各种精油、酚类、生物碱和黄酮类等物质是中药抑菌的主要成分。朱彩莲等[15]为了解决化学合成药的长期应用对口腔生态平衡破坏的问题，防止细菌耐药性的产生（例如口腔菌株对甲硝唑耐药），寻找出新的控制牙周病牙菌斑微生物的药物时发现丹酚酸B、厚朴酚对产黑普氏菌（Prevotellanigrescens）、具核梭杆菌（Fusobacteriumnucleatum）有强抑制作用。Sharififar等[16]发现Z.multiflora中提炼出的精油对所测菌株（尤其是革兰氏阴性菌株）都有很强的抑制作用。其中所含的Carvacrol（香芹酚）和thymol（麝香草酚），由于其含酚基团而具有较强的抑菌作用。王航等[17]发现苦参有效抑菌成分含有生物碱、酚类物质和黄酮类物质，地榆有效抑菌成分含有生物碱和黄酮类物质，而冰片中起抑菌作用的物质主要是醌类。Mandalari等[18]利用HPLC分析得出Bergamot表皮存在大量的黄酮类物质，对细菌尤其是革兰氏阴性菌有明显的抑菌活性。Yang等[19]发现益母草籽（Motherwort）中含有抑菌蛋白——LJAMP1，将其基因转入至烟叶中，烟叶对真菌病原体A.alternata和细菌病原体Ralstoniasolanacearum都有较强抑制作用。Tanaka等[20]发现白坚木的花对革兰氏阳性菌有很强的抑制作用，分析其有效物质为吲哚生物碱。当然还有其他有效成分存在，或者多种成分共同作用抑菌，对此还有待进一步研究。3中草药抑菌机制研究如今使用的抑菌杀菌药物主要是抗菌剂，主要通过以下几个途径作用[21]：①干扰细胞壁的合成；②抑制核酸复制与转录；③抑制蛋白质合成；④影响细胞膜功能；⑤抗代谢作用等。目前对于中药抑菌机制的研究报导很少，已知的中药抑菌途径主要在三方面[22]：①干扰微生物的酶系，破坏其正常的新陈代谢，抑制酶的活性。②使微生物的蛋白质疑固和变性，干扰其生存和繁殖；③改变细胞膜的渗透性，使其体内的酶类和代谢产物逸出导致其失活。研究表明中草药抑菌效果与其有效成分的分子结构密切相关。首先，精油能破坏微生物的新陈代谢。植物芳香成分——精油，被认为是植物药主要的抗菌成分，具有强烈的抑制或杀菌等特性。关于精油抑菌机理研究尚少，普遍认为疏水性的精油通过直接破坏微生物细胞膜或影响能量代谢途径来达到抗菌效果，精油中的类萜类降低生物膜的稳定性，从而干扰了能量代谢的酶促反应。其次，醛类、酚类、醇类是通过使蛋白质变性发挥杀菌作用的。精油除了影响新陈代谢，其中含有的醛类、酚类和醇类化合物更是抑菌的活性成分，如丁香酚、肉桂醛、百里香酚、柠檬醛等。如醛类化合物：有研究表明柠檬醛能破坏黄曲霉细胞壁、质膜和膜选择通透性，同时能使菌丝体DNA、RNA、脂类和蛋白质等生物合成受到抑制，导致细胞死亡。茶多酚在抑菌过程中，其酚羟基可与蛋白质分子中的氨基或羧基结合，其疏水性的苯环结构也可与蛋白质发生疏水结合，茶多酚与蛋白质之间的这种多点结合作用阻止了细菌的侵染，使其具有抑菌性[23]。壳聚糖、食盐、维生素类等能够增强茶多酚的抑菌活性。醇类含有的氢氧根离子使蛋白质水解、变性或沉淀。第三，有机酸类杀菌作用取决于不电离的分子，它透过细菌的细胞膜而对细菌起杀灭作用。如山梨酸类经常作为防腐剂，有山梨酸、山梨酸钾和山梨酸钙3种，主要是通过抑制微生物体内的脱氢酶系统，从而达到抑制微生物的生长和起防腐作用，对细菌、霉菌、酵母菌均有抑制作用。苯甲酸类有苯甲酸和苯甲酸钠两类，其中苯甲酸钠亲油性较大，容易穿透细胞膜进入细胞体内，干扰细胞膜的通透性，抑制细胞膜对氨基酸的吸收，进入细胞体内电离，酸化细胞内的碱储，并抑制细胞的呼吸酶系的活性，阻止乙酰辅酶A缩合反应。对羟基苯甲酸酯类，有对羟基苯甲酸甲脂、对羟基苯甲酸乙脂、对羟基苯甲酸丙脂、对羟基苯甲酸丁脂等，破坏微生物的细胞膜，使细胞内的蛋白质变性，并能抑制细胞的呼吸酶系和电子传递酶系的活性。第四，提取物对细菌的药物外排机制有抑制作用。Shiota等[22]研究发现将Corilagin（鞣料云实精）和TellimagrandinI（新唢呐素I）添加到培养液中，细菌对抗生素类药物的外排作用减弱，从而使得四环素对于MRSA的抗性增强了。其他有如过氧化物类（氧化剂），通过氧化细菌体内的活性基团，破坏菌体蛋白或酶蛋白；还有表面活性剂能改变细胞的通透性，并使菌体蛋白变性。这些都是中草药抑菌可能存在的机制。更多时候，中草药抑菌是多种成分，多个抑菌途径共同起作用的结果。4展望中草药作为我国传统医学的一部分，有着悠久的研究历史，现代药理学研究表明多种中草药具有广泛的生物活性，中国医药生物技术2009年8月第4卷第4期ChinMedBiotechnol,August2009,Vol.4,No.4297能够治疗预防多种疾病，有着广阔的应用前景。尽管在中草药的研究与开发方面，国内外学者已经做了大量的工作并且取得了一定的成果。但是由于至今就中草药的抑菌机制研究尚不深入，中药材质量控制体系尚不完善，严重制约了中草药疗效的充分发挥，导致已开发产品的市场竞争力较弱，经济效益和社会效益没有得到充分体现。如今使用的抑菌杀菌药物主要是抗菌剂，主要通过以下几个途径作用：①干扰细胞壁的合成；②抑制核酸复制与转录；③抑制蛋白质合成；④影响细胞膜功能；⑤抗代谢作用等。目前对于中药抑菌机制的研究报导很少，已知的中药抑菌途径主要在