松蘿酸抗感染作用及機(jī)理研究進(jìn)展

熊楠 徐劍 黃敏 高承賢

（浙江中醫(yī)藥大學(xué)，浙江杭州 310000）

松蘿酸（usnic acid, UA）是一種具有獨(dú)特二苯并呋喃骨架的次生代謝產(chǎn)物，常見(jiàn)于松蘿（Usnea）、樹(shù)華（Rama-lina）和石蕊（Cladonia）等屬的地衣真菌中[1-2]。自1844 年被首次分離以來(lái)，UA 已成為研究最廣泛的地衣代謝物。這種天然化合物表現(xiàn)出多樣的生物和生理學(xué)活性，包括抗菌、抗病毒、促進(jìn)皮膚創(chuàng)傷愈合、抗炎、抗腫瘤、抗氧化以及解熱鎮(zhèn)痛等一系列功效[1-3]。

隨著耐藥性問(wèn)題的日益嚴(yán)重，近些年UA 在抗感染方面的應(yīng)用受到越來(lái)越多的關(guān)注，相關(guān)作用機(jī)理研究也逐步深入，本研究擬對(duì)這方面的進(jìn)展作一簡(jiǎn)要綜述。需要指出是，UA 具有兩種光學(xué)異構(gòu)體，包括(+)-和(-)-UA （圖1），兩者均可從許多不同地衣中分離獲得[3]。但是目前有關(guān)UA的生物活性研究絕大多數(shù)集中在右旋(+)-對(duì)映體，因此本綜述主要圍繞(+)-UA 展開(kāi)。

圖1 (+)-(A)和(-)-(B)松蘿酸

1.松蘿酸的抗感染活性

1.1 抗細(xì)菌活性

UA 具有良好的抗菌生物活性，其抗菌譜以革蘭氏陽(yáng)性菌為主，包括葡萄球菌、鏈球菌、腸球菌、芽孢桿菌、痤瘡丙酸桿菌、李斯特菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌及分支桿菌等[3]。UA 對(duì)這些微生物的最低抑菌濃度（MIC）大多為1-64μg/ml。一些革蘭氏陰性菌對(duì)UA 也比較敏感[3]，包括部分?jǐn)M桿菌（MIC=2-8μg/ml）、普通變形桿菌（MIC=36μM）以及小腸結(jié)腸炎耶爾森菌（MIC=18μM）。值得重視的是，UA 對(duì)革蘭氏陰性細(xì)菌幽門(mén)螺桿菌具有強(qiáng)抗菌作用（MIC50=0.064, MIC90=4μg/ml）[4]。除此之外，UA 和部分抗生素聯(lián)用還具有協(xié)同抗菌效果。最近研究[5]表明，UA 和諾氟沙星聯(lián)用可協(xié)同抑制臨床耐藥菌株耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）的生長(zhǎng)。二者聯(lián)用不僅誘導(dǎo)細(xì)菌體內(nèi)產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而損傷細(xì)胞膜，而且還干擾細(xì)菌代謝及肽聚糖和脂肪酸的生物合成；在感染金黃色葡萄球菌的小鼠模型中，聯(lián)合使用UA 和諾氟沙星可顯著降低細(xì)菌負(fù)荷，且不會(huì)引起任何可檢測(cè)的相關(guān)毒性。

除直接抑制細(xì)菌生長(zhǎng)外，UA 還能干擾細(xì)菌生物膜的形成。一項(xiàng)研究[6]表明UA 可抑制四種血清型化膿性鏈球菌生物膜的形成。該天然產(chǎn)物不僅使這些細(xì)菌生物膜生物量減少，而且使構(gòu)成生物膜形成的蛋白質(zhì)和脂肪酸組分也減少。此外，UA 還能抑制多種革蘭氏陽(yáng)性和陰性細(xì)菌生物膜的形成[3]。利用該特性，在小型醫(yī)療器械中加入U(xiǎn)A可預(yù)防細(xì)菌附著和生物膜形成。在另一項(xiàng)研究中，將UA加入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中能夠抑制MRSA 生物膜的形成；由此，SiK 等人開(kāi)發(fā)了一種由氧化鋅、硬脂酸鈉和UA 組成的納米結(jié)構(gòu)生物活性膜，與不加UA 的活性膜相比，前者有效抑制食物病原體腸沙門(mén)氏菌的粘附和生物膜形成[7]。

1.2 抗真菌活性

UA 對(duì)許多致病性和非致病性的真菌和酵母具有較弱的抗真菌作用，其MIC 值通常高于100μg/ml[3]。不過(guò)，UA 對(duì)不同真菌生物膜的形成具有較強(qiáng)的抑制作用。一項(xiàng)研究[3]表明，UA 不僅可抑制白色念珠菌生物膜的形成從而防止進(jìn)一步粘附，而且還能降低成熟生物膜的厚度。在另一項(xiàng)研究中，濃度為4μg/ml 的UA 顯著抑制了生物膜形成，其中對(duì)耐唑類(lèi)白色念珠菌菌膜的抑制率為71.08%，而對(duì)唑類(lèi)敏感白色念珠菌菌膜的抑制率為87.84%[8]。此外，Pires[9]等人測(cè)試了UA 對(duì)Candida orthopsilosis 和C.parapsilosis 兩種念珠菌的抗菌膜作用，發(fā)現(xiàn)UA 抑制這兩種菌50%菌膜形成的濃度均為3.9μg/ml，但是UA 抑制C. parapsilosis 80%菌膜形成的濃度高出其它菌兩倍，達(dá)到62.5μg/ml。不過(guò)，Kvasnickova 等人[10]的研究表明，UA 濃度即使高達(dá)300μg/ml，對(duì)C. parapsilosis 和C. krusei 兩種念珠菌的菌膜形成也沒(méi)有任何抑制作用。

1.3 抗病毒活性

UA 具有一定的抗病毒活性[11]。研究表明UA 能抑制單純皰疹病毒1 型的細(xì)胞病變效應(yīng)；用復(fù)合制劑Zn-UA 治療乳頭瘤病毒，6 個(gè)月內(nèi)表現(xiàn)出抑制病毒生長(zhǎng)的效果。另外，1.0μg/ml 的(+)-UA 顯 示 出 對(duì)Epstein-Barr 病 毒 復(fù)制的抑制作用，而(-)-UA 活性相對(duì)較低，其有效濃度為5.0μg/ml。另一項(xiàng)研究表明，濃度為100μg/ml 的UA 對(duì)MDCK 細(xì)胞和甲型流感病毒感染的A549 細(xì)胞（如H5N1，H3N2 等）具有一定的抗流感病毒作用；并且發(fā)現(xiàn)UA 不能抑制病毒入侵，但能抑制病毒復(fù)制，提示其抗病毒作用的模式與陽(yáng)性對(duì)照藥金剛烷胺不同。此外，由于UA 同時(shí)對(duì)由流感病毒和抗真菌活性誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)具有抑制作用，因此它可以用作其他抗流感病毒藥物的輔助療法。

1.4 抗蟲(chóng)活性

Fournet 等人測(cè)試了UA 對(duì)巴西利什曼原蟲(chóng)、亞馬遜酵母和杜氏利什曼原蟲(chóng)的抑制效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)原蟲(chóng)與25 μg/ml 的UA 一起孵育48h 后，UA 會(huì)導(dǎo)致寄生蟲(chóng)裂解，這和相同濃度的陽(yáng)性對(duì)照藥物（pentamidine）的效果相同。在另一項(xiàng)研究中[12]，考察了UA 以25mg/kg 的劑量對(duì)亞馬遜利什曼原蟲(chóng)感染的BALB/c 小鼠的保護(hù)作用，分別采用口服、在受感染足墊中皮下注射、或通過(guò)病灶內(nèi)注射等途徑給藥。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與未經(jīng)藥物處理的動(dòng)物相比，通過(guò)皮下注射和口服UA 沒(méi)有產(chǎn)生任何保護(hù)效果；但是通過(guò)病灶內(nèi)給藥效果顯著，小鼠足墊中感染的寄生蟲(chóng)負(fù)荷下降了72.28%，而且除了注射后腳墊上的輕微炎癥外，沒(méi)有觀察到其它毒性作用。在同一研究中，作者考察了劑量為5、10、20mg/kg 的UA 以及配制在脂質(zhì)體中10mg/kg 劑量的UA，通過(guò)灌胃給藥對(duì)感染了弓形蟲(chóng)速殖子的Swiss Webster 小鼠保護(hù)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)UA 以時(shí)間和劑量依賴(lài)的方式抑制速殖子的存活，并抑制細(xì)胞生長(zhǎng)；值得一提的是20mg/kg 的(+)-UA 和配制在脂質(zhì)體中10mg/kg 劑量的UA 均顯著延長(zhǎng)感染了寄生蟲(chóng)小鼠的存活時(shí)間，且UA 的療效優(yōu)于對(duì)照藥物乙酰螺旋霉素[12]。

2.松蘿酸的作用機(jī)理

隨著對(duì)UA 興趣的增加，有關(guān)其作用機(jī)理方面的研究報(bào)道也逐漸增多。在一項(xiàng)使用金黃色葡萄球菌MRSA 的研究中，作者認(rèn)為該化合物可能通過(guò)破壞細(xì)菌細(xì)胞膜來(lái)發(fā)揮其抗菌作用[13]。另一項(xiàng)研究表明，UA 對(duì)枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌RNA 和DNA 的合成具有強(qiáng)烈抑制作用，并且還影響細(xì)菌mRNA 翻譯從而抑制蛋白質(zhì)合成[14]。最近，Yuri 等人利用脂雙層膜及小鼠肝線(xiàn)粒體模型證明UA是一種H+載體[15]；添加Ca2+可顯著促進(jìn)UA 誘導(dǎo)的質(zhì)子轉(zhuǎn)運(yùn)活性，UA 中的三個(gè)羥基都參與質(zhì)子和Ca2+的結(jié)合，修飾UA 中任何一個(gè)羥基不僅降低對(duì)鈣離子的螯合能力及解偶聯(lián)活性，而且還降低其對(duì)枯草芽孢桿菌生長(zhǎng)抑制作用；此外，UA 還能快速耗散肝線(xiàn)粒體及枯草芽孢桿菌的膜電勢(shì)。這些結(jié)果均表明UA 是一種鈣離子依賴(lài)的質(zhì)子解偶聯(lián)劑。H+載體能夠使細(xì)胞膜氧化磷酸化解偶聯(lián)，在破壞H+濃度梯度的同時(shí)抑制ATP 合成；由于RNA、DNA和蛋白質(zhì)等生物大分子的合成均需要大量的能量（ATP）參與，因此，質(zhì)子梯度的紊亂以及由此導(dǎo)致的ATP 合成抑制作用被認(rèn)為是UA 具有抗菌、抗蟲(chóng)的主要作用機(jī)制。

3.松蘿酸的毒性作用

將小鼠原代肝細(xì)胞用5μM UA 處理，16h 后98%細(xì)胞發(fā)生死亡。UA 的毒性可能和該分子的“三酮”部分有關(guān)，其能夠?qū)е戮€(xiàn)粒體膜電位的喪失；且由于該片段的酸性，分子可以通過(guò)線(xiàn)粒體膜擴(kuò)散從而導(dǎo)致質(zhì)子泄漏[11]。此外，UA 還導(dǎo)致細(xì)胞周期失調(diào)、DNA 損傷和氧化應(yīng)激反應(yīng)，并且Nrf2 信號(hào)通路在UA 誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性中被激活。在發(fā)達(dá)國(guó)家，UA 曾被作為減肥用膳食補(bǔ)充品而大量銷(xiāo)售。然而，多個(gè)報(bào)道發(fā)現(xiàn)松蘿酸具有一定的肝臟毒性[2]。它能引發(fā)肝細(xì)胞線(xiàn)粒體功能障礙和氧化應(yīng)激反應(yīng)，并摧毀肝細(xì)胞的正常代謝過(guò)程，進(jìn)而在病人體內(nèi)引起肝中毒和急性肝衰竭。但是，另有報(bào)道[11]，UA 在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中觀察到的毒性在體內(nèi)試驗(yàn)中不太明顯，中毒需要長(zhǎng)期食用大量UA。14d 的急性毒性研究表明，UA 對(duì)通過(guò)飼料（100 或200 mg/kg/d）喂養(yǎng)的大鼠和小鼠均具有肝毒性，但較低劑量的耐受性良好。除肝毒性外，UA 還可能導(dǎo)致接觸性過(guò)敏。

4.展望

松蘿酸是一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特的化合物，以?xún)煞N對(duì)映體的形式存在，具有重要的生物活性?？朔?xì)菌感染的耐藥性和抗蟲(chóng)是UA 及其衍生物最有前途的應(yīng)用領(lǐng)域，然而UA對(duì)人體具有肝毒性、接觸性過(guò)敏反應(yīng)及炎癥反應(yīng)，加之其生物利用度較差，限制了其在臨床上的應(yīng)用。因此如何提高UA 生物利用度以及增效減毒成了該化合物后續(xù)的研究重點(diǎn)。