李 軍 陳衛民
(1 暨南大學藥學院,廣東 廣州 510632;2 廣東省電子職業技術學校醫務室,廣東 廣州 510515)
慢性難愈合創面是嚴重危害人類身體健康的疾病之一,如糖尿病足潰瘍、大面積燒傷創面、壓迫性潰瘍和下肢靜脈潰瘍等[1]。國內外絕大多數學者認為,創面發生細菌感染是引起創面惡化的重要原因之一[2,3]。在臨床上,抗感染已成為對絕大多數糖尿病足患者實施的第二大醫治措施,但細菌極易對常規抗生素產生耐藥性,導致感染難以控制,加速病情惡化[1,4,5]。因此,研究有效治療慢性難愈合創面感染的藥物和治療方案,是臨床的迫切需要。
近年來,國外研究[6,7]發現細菌生物膜存在于大多數慢性感染創面中,并與細菌耐藥、創面難愈有直接聯系。生物膜是是細菌黏附在物體表面上形成的一種具有協調性、功能性和高度結構性的膜狀復合物,其主要成分為細菌分泌的胞外基質和細菌菌體,是細菌群體感應的產物之一[8]。形成生物膜的細菌,可限制藥物透過生物膜,使藥物無法在膜內達到有效抑菌濃度;同時可通過改變內部營養結構使細菌的生長速度不一;改變響生物膜內pH值以影響藥物的解離度等機制降低抗生素和抗菌藥物的抑菌效能,明顯增強細菌的耐藥性[9-12]。細菌形成生物膜后由于其強耐藥性而可長期存活于慢性創面中,不斷向機體內層滲透,給抗感染治療帶來極大的困難,給患者帶來巨大的身心痛苦和經濟負擔[3]。因此,抑制細菌生物膜的形成,可有效克服細菌耐藥性,提升抗生素的抑菌效能,是臨床治療創面感染的有效措施。
創面難愈合的因素可能是多樣的,但細菌感染和形成生物膜是促使病情加重的一個重要因素。最近的文獻研究證實細菌形成生物膜后可降低吞噬細胞對細菌的吞噬功能,增強其抵御人體免疫的能力,使慢性難愈合創面長時間停留在炎癥階段,阻滯創面的愈合進程[7,13]。一些特定的難愈合創面患者如糖尿病足潰瘍患者,由于其血糖水平高,白細胞游走性和吞噬能力降低,導致機體免疫力低下,更易于發生感染。而發生細菌感染并形成生物膜后,又會進一步加劇細菌對抗本已低下的人體機體免疫力,所以糖尿病足潰瘍的感染往往會變得難以控制,細菌的大量繁殖及其分泌的毒性因子,對患者下肢甚至生命構成巨大威脅[3,14,15]。因此,抑制細菌生物膜的形成,降低細菌抵御機體免疫反應的能力,對于慢性創面的抗感染治療也是具有關鍵作用的。
國內外都在進行細菌群體感應和生物膜抑制劑的研究,常見的天然和合成的抑制劑主要是呋喃酮類化合物[16]。我國具有豐富的中草藥資源,以中藥抗感染在臨床得到廣泛應用并具有獨特的優勢。中藥來源廣,價格低廉,毒副作用輕微。因此,中藥在對抗細菌生物膜形成方面應該會有廣闊的應用前景。
許多海洋中的高等有機體可以成功抵御污垢的附著。如澳大利亞紅藻(Delisea pulchra)可以利用次級代謝產物也就是呋喃酮類化合物抑制細菌定植在它的表面。之后,Manefield等證明了這些從紅藻中提取的溴代呋喃酮可以通過取代AHL占有其在LuxR的結合位點與受體蛋白結合,從而抑制AHL介導的基因表達。因此,影響細菌在藻類表面的群居,這些溴代呋喃酮類化合物可以作為細菌群體感應和生物膜形成的抑制劑[17]。見圖1。
我們前期研究以及廣泛的文獻報道,一些呋喃酮類化合物具有對一些細菌生物膜的抑制作用[16-19]。一些中藥有效成分也顯示出抗細菌生物膜的作用[20]。而研究發現很多此類化合物均含有γ-丁烯內酯(呋喃酮)結構(如圖1)。而大量的中藥活性成分含有γ-丁烯內酯,因此,中藥抗細菌生物膜形成具有理論基礎。

圖1 一些天然細菌生物膜抑制劑化合物的結構
已有文獻探討了聯合使用中藥和抗菌藥物抗感染的實驗結果。金銀花是常見的抗菌消炎中草藥。陳一強等[21]研究發現:金銀花水煎液具有一定的銅綠假單胞菌生物膜形成抑制作用,6215g/L的金銀花水煎液可以抑制和破壞早期及成熟生物膜,并增強抗生素頭孢他啶對生物膜內銅綠假單胞菌的抑菌活性。
黃曉敏等[22]也試驗了苦參水煎液與環丙沙星聯合應用對銅綠假單胞菌生物膜形成的影響及協同殺菌效果。結果顯示:1 /16、1/4 MIC的苦參水煎液可顯著增強1/4、1/2M IC的環丙沙星對銅綠假單胞菌生物膜的形成抑制以及抑菌活性,兩藥合用顯示明顯的協同作用。
孔晉亮等[23]研究了黃芩水煎液聯合左氧氟沙星或頭孢他啶對銅綠假單胞菌生物膜的作用。結果顯示,31125g/L的黃芩水煎液可有效抑制銅綠假單胞菌生物膜的形成,與左氧氟沙星或頭孢他啶聯用后,生物膜內存活菌數明顯減少。說明黃芩水煎液可通過抑制銅綠假單胞菌生物膜的形成,協同左氧氟沙星或頭孢他啶的抗菌作用。
程惠娟等[24]考察了中藥復方百膚青(由地膚子、蛇床子、苦參等9味中藥材組成)對取自細菌性陰道炎患者的銅綠假單胞菌生物膜的作用。研究證實,1、1/2、1/4、1/8MIC的百膚青均具有抑制銅綠假單胞菌生物膜形成的作用。
闕華發等[25]采用祛腐祛瘀補虛生肌中藥,內外結合治療合并銅綠假單孢菌、甲氧西林耐藥金黃色葡萄球菌感染之慢性難愈性創面。在內服中藥的同時,通過貼敷等多種外治法聯合運用。結果顯示:251例中痊愈169例,顯效34例,好轉45例,未愈3例;痊愈率67.33%,痊愈時間7~191d,平均(57.25±39.46)d。銅綠假單孢菌轉陰率為92.21%,轉陰時間為(22.72±16.16)d;甲氧西林耐藥金黃色葡萄球菌轉陰率為95.56%,轉陰時間為(21.16±19.50)d。因此,說明傳統中藥及中醫藥內外合治的綜合治療方案可促進合并銅綠假單孢菌、甲氧西林耐藥金黃色葡萄球菌感染之慢性難愈性創面愈合及細菌轉陰。
黃健林等[26]選擇創傷后難愈合創面,且藥敏試驗提示常用抗生素耐藥菌感染患者23 例,通過停用抗生素,內服中藥及進行傷口清創換藥。結果發現,23 例傷口肉芽生長良好,膿性分沁物基本消失,傷口最后自然愈合,或經植皮、皮瓣轉移等治療愈合。由此可見中西醫結合治療耐藥菌感染創面,可明顯抑制細菌生長,促進創面愈合。
迄今為止,國內外尚未有細菌生物膜抑制劑的藥物在臨床上應用。中藥是我國的特有資源,并已在臨床長期使用。如結合中藥抑制細菌生物膜的特性,可在臨床探索中西醫結合治療慢性難愈合創面的感染。
[1] 付小兵.細菌生物膜形成與慢性難愈合創面發生[J].創傷外科雜志,2008,10(5):416-417.
[2] 張荔群,張鳴青.糖尿病足的發病機制與治療[J].現代中西醫結合雜志,2009,18(4):461-463.
[3] Edward B J,Philip FU.Optimal treatment of infected diabetic foot ulcers[J].Drugs Aging,2004,21(13): 833-850.
[4] 劉繼前.糖尿病足發病機制與治療研究進展[J].疑難病雜志,2007,6(6):375-377.
[5] Robert GF.糖尿病足潰瘍的發病機理:阻礙傷口愈合的因素[J].國外醫學內分泌學分冊,2004,24(5):296-298.
[6] Davis SC,Ricotti C,Cazzaniga A,et al.Microscopic and physiologic evidence for biofilm-associated wound colonization in vivo[J].Wound Repair Regen,2008,16(1): 23-29.
[7] Bjarnsholt T,Kirketerp-Moller K,Jensen PO,et al.Why chronic wounds will not heal: a novel hypothesis[J].Wound Repair Regen,2008,16(1): 2-10.
[8] Fuqua WC,Winans SC,Greenberg EP.Quorum sensing in bacteriathe LuxR-LuxI family of cell density-responsive transcriptional regulators[J].J Bacteriol,1994,176(2): 269-275.
[9] Walters MC,Roe F,Bugnicourt A,et al.Contributions of antibiotic penetration,oxygen limitation,and low metabolic activity to tolerance of Pseudomonas aeruginosa biofilms to eiprofloxacin and tobramycin[J].Antimicrob Agents Chemother,2003,47(1):317-323.
[10] Stewart PS,Costerton JW.Antibiotic resistance of bacteria in biofilms[J].Lancet,2001,358(9276): 135-138.
[11] Costerton J W,Stewart PS.Battling biofilms[J].Sri,2001,285(1):74-81.
[12] Drenkard E.Antimicrobial resistance of Pseudomonas aeruginosa biofilms[J].Microbes Infect,2003,5(13): 1213-1219.
[13] Fogerty M D,Abumrad N N,Nanney L,et al.Risk factors for pressure ulcers in acute care hospitals[J].Wound Repair Regen,2008,16(1):11-18.
[14] Delamaire M,Maugendre D,Moreno M,et al.Impaired leucocyte functions in diabetic patients[J].Diebetic Med,1997,14(1): 29-34.
[15] Soory M.Hormone mediation of immune responses in the progression of diabetes,rheumatoid arthritis and periodontal diseases[J].Curr Drug Targets,2002,2(1): 13-25
[16] 郭嘉亮,陳衛民.細菌群體感應信號分子與抑制劑研究進展[J].生命科學,2007,19(2): 224-232.
[17] Kjelleberg S,Steinberg P,Givskov M,et al.Do marine natural products interfere with prokaryotic AHL regulatory systems?[J].Aquat Microb Ecol,1997,13(1):85-93.
[18] Sun PH,Yang ZQ,Li MK,et al.3D-QSAR Study of Synthetic Furanones as Inhibitors of Quorum Sensing by Using CoMFA and CoMSIA Approach[J].Lett Drug Des Discov,2009,6 (8): 568-574.
[19] Guo JL,Li BZ,Chen WM,et al.Synthesis of Substituted 1H-Pyrrol-2(5H)-ones and 2(5H)-Furanones as Inhibitors of P.aeruginosa Biofilm[J].Lett Drug De Discov,2009,6(2):107-113.
[20] Zeng XP,Liu XY,Bian J,et al.Synergistic Effect of 14-Alpha-Lipoyl Andrographolide and Various Antibiotics on the Formation of Biofilms and Production of Exopolysaccharide and Pyocyanin by Pseudomonas aeruginosa[J].Antimicr Agents Chemother,2011,55(6):3015-3017
[21] 陳一強,覃雪軍,朱蓮娜,等.金銀花水煎液及聯合頭孢他啶對銅綠假單胞菌生物膜的體外影響[J].中華微生物學和免疫學雜志,2004,24(9):738-742.
[22] 黃曉敏,黃麗嬋,方志紅,等.苦參與環丙沙星合用對銅綠假單胞菌生物膜的影響[J].韶關學院學報,2006,27(3):60-63.
[23] 孔晉亮,劉曉嵐,陳一強,等.黃芩水煎液聯合左氧氟沙星對銅綠假單胞菌生物膜的作用[J].天津醫藥,2008,36(5):331-333.
[24] 程惠娟,官妍,湯華陽,等.百膚青抗銅綠假單胞菌生物膜的作用[J].安徽中醫學院學報,2004,23 (5):30-32.
[25] 闕華發,唐漢鈞,向寰宇,等.中醫藥內外合治合并銅綠假單孢菌、甲氧西林耐藥金黃色葡萄球菌感染之慢性難愈性創面251例[J].上海中醫藥大學學報,2006,20 (4) :51-53.
[26] 黃健林.中西醫結合治療耐藥菌感染[J].中國中西醫結合外科雜志,2009,15(6):647-649.