雙黃連制劑及其藥物組成對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌體外抑菌效果研究進展

彭文繡,韓寧寧,戴 青,龔旭昊,張秀英

(中國獸醫藥品監察所,北京 100081)

大腸桿菌為革蘭氏陰性短桿菌,是人和動物腸道中的正常寄居菌。在一定條件下,一些血清型的大腸桿菌能引起一系列的感染,具有發病急、發病范圍廣、一年四季均可發病等特點,易導致動物出現嚴重的腹瀉和敗血癥,甚至引起死亡,給畜禽業造成嚴重損失[1-3]。金黃色葡萄球菌是目前最常見的革蘭氏陽性球菌[4],主要在人與動物的皮膚、呼吸道和消化道黏膜、癤、癰以及化膿創口中寄居,可引發肺炎、偽膜性腸炎、心包炎和敗血癥、膿毒癥等全身感染[5]。獸醫臨床上主要應用喹諾酮類、氨基糖苷類、β-內酰胺類等廣譜抗菌藥物治療金黃色葡萄球菌或大腸桿菌病。然而,隨著抗菌藥的長期和廣泛使用,細菌耐藥性問題日益嚴重,不僅給這些疾病的防治帶來困難,且殘留的藥物還將危害消費者健康[6]。因此,開發抗菌藥物替代品是當前新藥研制的熱點之一。

中草藥用于疾病防治歷史悠久,其具有資源豐富,價廉易得,安全無殘留,不易產生耐藥性等優點,已成為當前尋找抗生素替代品的重要來源。其中,清熱解毒藥具有清里熱、涼血解毒的功效,可以抗菌、消炎、抗病毒、提升免疫力,在臨床上應用范圍非常廣泛[7]。雙黃連為清熱解毒藥物中的一種,它是由黃芩、金銀花與連翹三味中藥組成,因價格適宜、療效好、不良反應相對較小等特點,常被用來治療外感風寒所致的上呼吸道感染、急性支氣管炎、肺炎和急性扁桃體炎[8]。為進一步了解雙黃連制劑及其藥物組成對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌各自的藥理作用及抑菌效果,本文將從藥理作用機制、體外抑菌效果研究及影響藥物體外抗菌活性的因素等方面進行綜述,以期為后續研究工作的深入開展、獸醫臨床合理選擇和使用藥物提供參考。

1 藥理作用機制

雙黃連制劑組方中各單味藥材的化學成分較為復雜,有研究表明[8],黃芩中含有黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素和漢黃芩素等有效成分,對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和沙門氏菌等,均有顯著的體內外抗菌作用。綠原酸是金銀花中含量最多的活性成分,對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌具有較強的抑制作用[9-11]。連翹的主要藥效成分之一為連翹苷,具有多種生物學活性,可明顯抑制銅綠假單胞菌、葡萄球菌等[9-11],在臨床上使用具有清熱解毒、散結消腫的功效。

這些藥物具體的抗菌作用機制可能包括以下幾個方面:直接破壞細菌的細胞結構、干擾機體細菌生物膜的形成過程,抑制微生物酶的活性,降低內毒素的同時增強機體免疫和防御功能。周志娥等[12]以大腸桿菌為研究對象,初步闡明了綠原酸、異綠原酸 A 可破壞細菌細胞壁和細胞膜的結構,增加其通透性,使細胞內容物外泄以起到抑菌作用。Chen Y等發現[13]黃芩苷可通過控制轉錄調控蛋白基因和 ICA 基因的表達抑制金黃色葡萄球菌的群體感應系統。這說明黃芩苷的抗菌作用就是通過破壞細菌生物膜而實現的。陳璐等[14]通過實驗得出黃芩苷能夠降低質粒 pSD11 在宿主大腸桿菌中的穩定性,影響質粒介導的多重耐藥基因的水平傳播,進而消除細菌耐藥性。改變細胞壁、細胞膜通透性是導致菌體內蛋白質和質粒等大分子逸出的機制之一。彭璐媛[15]發現,黃芩苷對雞大腸桿菌病具有預防作用。具體機制為黃芩苷通過恢復禽致病性大腸桿菌感染誘導的腸道菌群紊亂,增加腸道中產短鏈脂肪酸細菌的豐度,促進腸道短鏈脂肪酸,尤其是乙酸的產生。高濃度的短鏈脂肪酸(特別是乙酸)從腸道遷移至肺臟,可抑制禽致病性大腸桿菌引起的肺臟炎性損傷并維持氣血屏障的完整性,最終發揮抗大腸桿菌病的作用。程廣東[16]認為作為連翹的主要有效成分之一,連翹酯苷A可提高機體谷胱甘肽、總超氧化物歧化酶活性及抗氧化酶活力,降低自由基丙二醛含量,激活雞體免疫系統,以起到抗氧化和抗炎功效。另有研究證實[17],連翹在亞抑菌濃度下還對R質粒具有消除作用。

2 體外抑菌效果研究

范國英等[18]將8種單味中藥經水煮處理成1 g/mL的受試溶液,對從豬糞便、腸內容物中分離的致病性大腸桿菌進行體外抑菌實驗后發現,黃芩水提液最小抑菌濃度為0.0286 g/mL。王雅如等[19]選取包含金銀花在內的10 種中草藥,采用水煎法和醇提法兩種方法制成濃度均為1 g/mL的藥液,利用紙片瓊脂擴散法、二倍試管稀釋法分別測定這10種中藥的兩種提取物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度,其中金銀花水提取物、醇提取物對大腸桿菌的最低抑菌濃度為 250.00 mg/mL和500.00 mg/mL,對金黃色葡萄球菌則分別為125.00 mg/mL和250.00 mg/mL。王帥兵等[3]選取黃芩、連翹和金銀花等8種中藥分別進行煎煮,所得的藥液濃度為1 g/mL,采用紙片法和牛津杯法測定中藥對豬源大腸桿菌的體外抗菌活性,并對具抑菌作用的中藥采用宏量肉湯稀釋法測定最低抑菌濃度。結果表明,黃芩平均最低抑菌濃度為208.33 mg/mL,金銀花、連翹則對3株試驗菌均無抑制作用。孫啟慧[20]按照雙黃連口服液制備方法,分別制備雙黃連制劑復方、拆方以及各單味藥制劑共計70 批,分別進行體外抑制金黃色葡萄球菌的藥效學研究,根據實驗結果分析得出,復方雙黃連組,拆方金銀花+連翹組,黃芩+連翹組以及單味藥連翹組體外抑菌效果顯著,以上幾組藥物都含有連翹藥材,推測連翹中的一些成分對于金黃色葡萄球菌具有良好的體外抑制作用。

黃芩、金銀花和連翹除對普通大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有體外抑制作用外,對耐藥菌也同樣具有較好的抗菌效果。王永芬等[21]利用煎煮法,將黃芩、連翹、金銀花等14種中藥分別進行處理,最終使藥液中生藥含量為1 g/mL,采用紙片擴散法,以從河南省23個規模豬場分離到的87株致病性耐藥大腸桿菌為試驗菌株進行試驗后得到,含有抑菌活性成分、產生強抑菌效果(抑菌圈>15 mm)的中藥有石榴皮、黃芩、黃連,對各菌株抑菌率達到 60%以上的有黃芩、金銀花等。李藹文[22]選取了包括黃芩、金銀花、連翹在內的16種中藥顆粒劑,制成濃度為1 g/mL的中藥顆粒劑溶液,采用K-B紙片瓊脂擴散法,探討這些中藥顆粒劑對耐藥金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的抗菌效果,并選取抑菌效果好的黃芩、連翹、薄荷3種顆粒劑,用連續稀釋法對金黃色葡萄球菌耐藥株與標準株的最低抑菌濃度進行比較。同時,選取連翹、蒲公英、黃芩、薄荷、苦參5種中藥水煎劑,通過K-B紙片瓊脂擴散法,比較顆粒劑與水煎劑抗菌效能的區別。最終結果顯示,連翹、黃芩對耐藥金黃色葡萄球菌高度敏感,金銀花沒有抑菌作用;黃芩對耐藥大腸桿菌低度敏感,金銀花、連翹則無抑菌作用;同等濃度的顆粒劑抑菌效果明顯優于水煎劑。潘杰等[23]選取金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等6種耐藥菌作為實驗菌種,測定黃芩、金銀花等12味中藥顆粒的最低抑菌濃度及逆轉耐藥的最佳培養濃度。從實驗結果可以看出,黃芩對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的最低抑菌濃度分別為0.008 g/mL和0.016 g /mL,逆轉耐藥細菌的最佳培養濃度均為0.004 g/mL,金銀花的最低抑菌濃度分別為0. 025 g/mL和0. 031 g/mL,逆轉耐藥的最佳培養濃度為0. 003 g/mL和0. 008 g/mL。

盡管不同實驗室對同一種中藥的體外抑菌作用的研究結果存在差異,但初步可以判斷,雙黃連制劑在抑制金黃色葡萄球菌生長作用過程中,組方配伍的3味藥中,連翹發揮了主要的藥效作用,而黃芩對大腸桿菌的抑制作用明顯優于金銀花和連翹。

3 影響藥物體外抗菌活性的因素

3.1 中藥活性成分 中藥所含的活性成分與藥材的生長環境、采摘季節、用藥部位、藥材品種等有關。這提示我們,為保證試驗結果準確可靠,除了從正規途徑購買藥材外,還應在開展體外抗菌活性試驗前,按照藥典或相應的中藥配方顆粒工藝和質量標準對藥物質量進行把控,以盡可能減少藥物本身對試驗結果的影響。

3.2 中藥活性成分提取方法 中草藥成分復雜,同一種藥材不同提取方法所得提取物顯示出的有效成分及含量常存在差異。林麗超等[24]采用水提法和醇提法提取大黃、山楂、苦參、薄荷、黃芩和黃柏6種中草藥活性成分。除大黃、黃芩和薄荷的水提物對金黃色葡萄球菌的抑菌效果比醇提物好外,其余的中草藥醇提物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌體外抑菌效果都比水提物好。這與王雅如[19]、王悅尚[25]報道的相同中藥采用不同的提取方法提取出的有效成分存在很大差異的結果一致。因此,研究中應根據不同中藥有效成分采用不同的提取方法,以最大限度地發揮中藥的抑菌活性。

3.3 制劑工藝的影響 用中藥飲片煎煮藥湯本質上是一個制劑過程,其藥效受藥材的浸泡、先煎后下、水量、火候、煎煮時間、煎煮容器等因素影響,操作相對復雜,同時還存在攜帶、使用不便、易于變質的缺點,不能更深層次地滿足現代臨床的需要。單味中藥濃縮顆粒是采用符合炮制規范的中藥飲片為原料,經現代化科學提取、低溫濃縮、噴霧干燥、干壓制劑制成的現代“飲片”顆粒,相比于水煎劑具有工藝穩定、質量可控,不需煎煮,成分完全的特點,有非常廣闊的發展前景。目前,已有研究者將顆粒劑與傳統水煎劑對耐藥菌株的體外抑菌作用進行比較[22,26,27],可以看出顆粒劑對細菌的抑制作用不劣于水煎劑,但還需要更多研究進一步驗證中藥配方顆粒是否保持了傳統煎劑的藥效以及具體的抑菌效果。

4 小 結

中藥抗菌有著悠久的歷史,許多研究已表明中藥對耐藥細菌有抑菌作用,這對抗感染中藥的開發、研究和應用起了重要作用,同時也開創了中藥研究的新領域。

通過對黃芩、金銀花、連翹3種中藥對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌體外抑菌效果研究進展進行綜述可以看出,雙黃連制劑確有抗菌作用[20],對于金黃色葡萄球菌,主要是制劑中的連翹發揮體外抑制細菌生長的藥效作用,黃芩對大腸桿菌的抑制作用則明顯優于金銀花和連翹。但目前的研究更多地集中于單味藥材抗菌活性的探索,缺乏與復方制劑療效的具體比較或圍繞方劑整體建立相關的質量評價體系,尤其在獸醫臨床中基本不會使用單味藥物進行治療。馮年平等[28]也發現,中藥不同的配伍方式與其藥效成分的體內代謝特征之間存在一定的對應關系,中藥方劑的作用機制與其配伍原理是密不可分的。因此,僅從個別中藥的體內外藥效研究詮釋作用機制、評價抗菌效果是遠遠不夠的。從中醫經方理論看,雙黃連方劑中的三味中藥的組方是共同發揮作用的,一種觀點認為連翹為君藥,作用辛涼透表,清熱解毒,同時又具芳香避穢的功效,金銀花、黃芩辛涼,為臣藥,助君藥解表透熱。另一種解釋認為方中金銀花為君藥;黃芩性味甘寒,芳香疏散,善解肺經熱邪,又可清解心胃之熱毒,為君藥亦為臣藥;連翹與黃芩共為臣藥[20]。因此如何發揮雙黃連方劑的綜合作用或與抗菌藥物聯用以提高治療效果又可減少藥物用量等問題,還需要開展試驗繼續深入研究。同時,我們還看到中藥抗菌效果的前期研究主要以水煎劑居多,而配方顆粒是在傳統中藥飲片基礎上發展的創新產物,相比于水煎劑具有成分完全、療效確切的特點,有明顯的發展優勢,在畜禽疫病防控應用方面可進一步挖掘。