抗銅綠假單胞菌生物膜藥物研究進(jìn)展

作者簡介：田芳，女，安徽合肥人，198607，碩士，研發(fā)員，新疆維吾爾藥業(yè)有限責(zé)任公司，主要從事天然產(chǎn)物的活性成分研究及中藥民族藥新藥開發(fā)。

摘要：

近年來由于抗生素用量的不斷加大，細(xì)菌對(duì)抗生素的耐藥現(xiàn)象日益嚴(yán)重。隨著對(duì)細(xì)菌研究的深入發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌對(duì)抗生素的耐藥性不僅與耐藥菌株的大量產(chǎn)生有關(guān)，亦與致病菌在體內(nèi)形成生物膜有關(guān)。銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa，Pa）又稱為綠膿桿菌，是一種臨床上最常見的引起嚴(yán)重院內(nèi)獲得性感染的機(jī)會(huì)致病菌，亦是一種極為常見的細(xì)菌生物膜相關(guān)感染病原菌，可引起慢性難治性感染，往往反復(fù)發(fā)作、難以根治[1]。本文從國內(nèi)外藥物研究方面綜述了近年抗銅綠假單胞菌生物膜藥物的研究現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：銅綠假單胞菌；生物膜；抗菌藥物

【中圖分類號(hào)】R453 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】1002-3763（2014）06-0042-02

前言：細(xì)菌生物膜（bacterial biofilm ，BF） 或稱菌膜，是指細(xì)菌吸附于惰性物體如醫(yī)學(xué)材料或機(jī)體黏膜表面后， 分泌多糖基質(zhì)、纖維蛋白、脂蛋白等多糖蛋白復(fù)合物， 使細(xì)菌相互粘連并將其自身菌落聚集纏繞其中形成的膜樣物[2]。生物膜是銅綠假單胞菌的天然屏障，銅綠假單胞菌能分泌多糖復(fù)合物形成生物膜。 研究表明[3]銅綠假單胞菌形成的生物膜對(duì)外界不利因素有很強(qiáng)的抵抗力，因此銅綠假單胞菌有天然的耐藥性。銅綠假單胞菌生物膜的耐藥機(jī)制較為復(fù)雜： （1）胞外多糖被能阻止和妨礙抗生素滲入生物膜底層細(xì)胞。（2）胞外多糖被含有較高濃度的抗生素降解酶。（3）位于多糖被膜深部的菌細(xì)胞很難獲得充足的養(yǎng)分和氧氣， 代謝廢物也不能及時(shí)清除， 因此這些細(xì)菌代謝低， 甚至處于休眠狀態(tài)， 對(duì)各種刺激不再敏感。（4）因抗生素?zé)o法殺滅底層菌細(xì)胞，使其有足夠的時(shí)間開啟抗生素耐藥基因等。

近年來，隨著抗生素的廣泛應(yīng)用， 其耐藥性問題也日益嚴(yán)重，使得抗銅綠假單胞菌生物膜藥物的研究越來越受到關(guān)注。本文現(xiàn)對(duì)國內(nèi)外對(duì)抗銅綠假單胞菌生物膜藥物綜述如下。

1 抗生素對(duì)銅綠假單胞菌生物膜的影響

抗生素是臨床應(yīng)用極為廣泛的抗菌藥物，其抗菌效果顯著。通常以一種β-內(nèi)酰胺類抗生素（酰脲類青霉素， 頭孢他啶， 亞胺培南）為基礎(chǔ)， 聯(lián)合氨基糖苷類或氟喹諾酮類抗菌藥進(jìn)行治療， 但細(xì)菌清除率低， 臨床療效尚待改進(jìn)。

1.1 大環(huán)內(nèi)酯類抗生素：

有研究表明[4]，大環(huán)內(nèi)酯類藥物通過抑制藻酸鹽生成，減少藻酸鹽復(fù)合物，并減少藻酸鹽復(fù)合物引起的抗原抗體反應(yīng)以及抑制鞭毛、菌毛的生成、活性等作用來抑制細(xì)菌生物膜生成，而且在抑制細(xì)菌生物膜形成的同時(shí)，也減少了銅綠假單胞菌對(duì)其他抗生素的耐藥性，輔助用藥時(shí)能幫助其他抗生素滲入到菌體，增強(qiáng)殺菌能力。

十四、十五元環(huán)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素能通過抑制細(xì)菌多糖蛋白復(fù)合物的合成影響B(tài)F的形成 ，從而增強(qiáng)其他敏感抗菌藥物（如氟喹偌酮類）的滲透性而起協(xié)同抗菌作用[5]、[6]。研究表明[5]、[7]、[8]，紅霉素、阿奇霉素可減少細(xì)菌的粘附、預(yù)防或抑制銅綠假單胞菌生BF的形成，與環(huán)丙沙星 、頭孢他啶聯(lián)合用藥可增強(qiáng)環(huán)丙沙星、頭孢他啶對(duì)BF的滲透性，增強(qiáng)其殺滅BF內(nèi)細(xì)菌的作用；麥迪霉素對(duì)BF的形成及清除均無影響。大環(huán)內(nèi)酯類藥物克拉霉素對(duì)銅綠假單胞菌形成的菌膜亦表現(xiàn)出明顯的抑制作用[9]。

雖然體外實(shí)驗(yàn)取得了一些有意義的進(jìn)展， 但因體內(nèi)情況差異較大， 體內(nèi)的BF形成環(huán)境更為復(fù)雜，細(xì)菌在生物材料如人工置留物、導(dǎo)管表面形成BF的情況以及藥物對(duì)BF的影響情況， 大環(huán)內(nèi)酯類藥物能否成為治療BF相關(guān)感染的有效藥物， 需大量的實(shí)驗(yàn)及臨床療效觀察。

1.2 β-內(nèi)酰胺類抗生素：

β-內(nèi)酰胺類抗生素是治療銅綠假單胞菌感染性疾病的有效藥物，銅綠假單胞菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素哌拉西林、頭孢磺啶、頭孢他啶等均敏感。

研究表明[10]，頭孢他啶對(duì)早期銅綠假單胞菌BF的抑制作用較成熟期銅綠假單胞菌BF強(qiáng)。碳青霉烯類是近年來研制開發(fā)的廣譜、高效，對(duì)腎肽酶穩(wěn)定的β-內(nèi)酰胺類抗生素，其抗綠膿桿菌的作用較頭孢噻肟強(qiáng) 20～70 倍 ，也強(qiáng)于拉氧頭孢和哌西林[11]。以哌拉西林為代表的酰脲類青霉素有抗銅綠假單胞菌活性，但由于抗菌活性低（僅為頭孢他啶的1/2～1/4）和耐藥率高， 臨床應(yīng)用受限。

但近年耐藥菌株不斷涌現(xiàn)， 銅綠假單胞菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素的抵抗性不斷增強(qiáng)，新品種的開發(fā)應(yīng)用變得日益迫切。

1.3 氟喹諾酮類抗生：

氟喹諾酮類抗生素是唯一可與β-內(nèi)酰胺類抗生素相媲美的合成抗菌藥，是抗銅綠假單胞菌BF效果較強(qiáng)的藥物。氟喹酮類被認(rèn)為是抗生物膜內(nèi)細(xì)菌效果最強(qiáng)[12]。

研究表明[13]，氟喹諾酮類藥物對(duì)于生物被膜有較強(qiáng)的滲透性，尤以司帕沙星和新藥加替沙星最強(qiáng)；對(duì)浮游生長的銅綠假單胞菌，加替沙星、頭孢他定和司帕沙星均有較強(qiáng)的殺菌活性 ，在 2MBC （最低殺菌濃度）濃度下 ，均能在 8h 內(nèi)完全清除細(xì)菌；環(huán)丙沙星也能在 24h 完全清除細(xì)菌。對(duì)于生物膜內(nèi)細(xì)菌 ，頭孢他定和頭孢噻肟的抗菌活性則明顯弱于氟喹諾酮類藥物 ，即使在128MBC濃度上 ，24h 及 48h 仍有細(xì)菌生長 ，而司帕沙星和新藥加替沙星在 32MBC 濃度下 ，4h 即完全清除細(xì)菌 ，環(huán)丙沙星也在 24h 完全清除細(xì)菌。

新一代的氟喹偌酮類抗生素對(duì)細(xì)菌生物膜有較好的通透性，對(duì)膜內(nèi)細(xì)菌的殺滅能力也較強(qiáng) ，但單用仍難以清除膜內(nèi)細(xì)菌研究表明[14]，氟喹諾酮類藥物透過生物膜的機(jī)制有待澄清 ，而用氟喹諾酮藥物預(yù)處理生物材料（如導(dǎo)尿管） ，能否預(yù)防生物相關(guān)感染發(fā)生也值得進(jìn)一步探討。

1.4 利福霉素類抗生素：

以利福平為代表的利福霉素類抗生素 ，自身對(duì)銅綠假單胞菌幾乎沒有活性 ，但能抑制細(xì)菌對(duì)氨基糖苷類抗生素的初次接觸效應(yīng) ，臨床上將其與β-內(nèi)酰胺類抗生素和氨基糖苷類抗生素聯(lián)合應(yīng)用可提高細(xì)菌清除率 ，減少復(fù)發(fā)。

1.5 氨基糖甙類：

氨基糖甙類抗生素是由氨基環(huán)醇、氨基糖與糖組成的抗生素的總稱。自 1944年首次發(fā)現(xiàn)鏈霉素以來 ，因此類抗生素抗菌譜廣、療效卓越 ，在醫(yī)學(xué)臨床和畜牧獸醫(yī)業(yè)得到了廣泛應(yīng)用[15]。酰脲類或碳氧青霉素與氨基糖甙類可協(xié)同抗 Pa，研究表明哌拉西林、阿洛西林、美洛西林、替卡西林、羧芐西林與氨基糖甙類協(xié)同抗Pa作用依次遞減。

2 中草藥對(duì)銅綠假單胞菌生物膜的影響

隨著抗生素副作用和耐藥性的增加，中草藥因具有清熱解毒、滋養(yǎng)、抗菌等功效 ，且毒副作用小 ，耐藥性小等優(yōu)點(diǎn)，已受到人們的普遍關(guān)注。從中草藥中發(fā)掘抗銅綠假單胞菌生物膜的新藥的研究也逐漸增加。

2.1 苦參：

苦參（Sophora flavescens ait ），為豆科植物苦參的干燥根，有清熱燥濕、利尿、祛風(fēng)殺蟲的功效。其對(duì)于治療細(xì)菌性陰道炎有顯著療效[16]。有研究顯示[17]，苦參抑制粘液型銅綠假單胞菌浮游菌的MIC值為 64 mg/ml ，但1倍或2倍MIC的苦參單用仍不能殺滅生物膜細(xì)菌；苦參與環(huán)丙沙星合用有協(xié)同抑菌效果 ，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。中草藥苦參有可能提高由銅綠假單胞菌BF引起的難治性感染的治療效果 ，但還需進(jìn)一步臨床研究加以證實(shí)。

2.2 金銀花：

金銀花（Flos Lonicerae），為忍冬科植物忍冬、紅腺忍冬、山銀花或毛花柱忍冬的干燥花蕾，具有清熱解毒、通經(jīng)活絡(luò)、廣譜抗菌及抗病毒等功效。金銀花煎劑對(duì)金黃色葡萄球菌、傷寒桿菌、銅綠假單胞菌均等革蘭氏陽性和陰性菌軍有一定的抑制作用[18]。金銀花水煎液在體外能抑制銅綠假單胞菌對(duì)固體表面的黏附能力及BF形成能力 ，并能破壞銅綠假單胞菌已形成的BF，增強(qiáng)頭孢他啶對(duì)BF內(nèi)銅綠假單胞菌的清除作用[19]。

2.3 穿心蓮：

穿心蓮（Andrographis paniculata（Burm.f.）Nees）為爵床科草本植物穿心蓮的全草或葉，具有清熱解毒、涼血消腫的功能。穿心蓮內(nèi)酯是穿心蓮的主要成分，研究表明[20]，穿心蓮內(nèi)酯對(duì)銅綠假單胞菌生長狀態(tài)無明顯影響 ，說明穿心蓮臨床療效并非通過殺菌實(shí)現(xiàn)；對(duì)綠膿菌素的實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn) ，穿心蓮內(nèi)酯能有效抑制銅綠假單胞菌綠膿菌素的表達(dá)，即穿心蓮內(nèi)酯可能通過抑制銅綠假單胞菌毒力因子產(chǎn)生而實(shí)現(xiàn)抗感染作用。

3 小結(jié)

盡管目前已涌現(xiàn)出相當(dāng)多對(duì)銅綠假單胞菌有較好抗菌活性的新品種，但其耐藥性仍然是不容忽視的問題，積極有效的開發(fā)新藥仍是科研工作者的一大課題。通過近年來的研究發(fā)現(xiàn)，中藥對(duì)銅綠假單胞菌引發(fā)的慢性感染有較好的效果，其與抗生素合用能提高對(duì)銅綠假單胞菌的抗菌作用，為中西醫(yī)藥物結(jié)合治療銅綠假單胞菌慢性感染提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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[3] 曾吉，吳正學(xué)，郗娟，等. 銅綠假單胞菌生物膜的抵抗性研究[J]. 中華醫(yī)院感染學(xué)雜志，2004，14（5）：496-498.