天然植物成分抗真菌研究新进展

刘 伟,曹永兵,姜远英*

(1.福建中医药大学药学院中药学教研室,福州 350000;2.第二军医大学药学院药理学教研室,上海 200433)

真菌大多属条件性致病菌,其感染率和死亡率呈逐年上升趋势。艾滋病病人、侵袭性治疗手段的应用及广谱抗生素、免疫抑制剂等长期不合理使用,导致机体菌群失凋,免疫力下降,增加了真菌感染的发生率。但目前临床应用的抗真菌药物种类有限,且伴有严重的不良反应和日趋严峻的耐药性,这已成为临床上治疗真菌感染的一大难题。天然植物作为药物的一个重要来源,具有来源广泛、不良反应发生率低、多种药理学效应等特点,被广泛地应用于各种疾病的治疗。作者对近年来国内外学者关于天然植物成分抗真菌方面的研究成果进行了总结,以期为未来抗真菌新药的研发提供参考。

1 具有抗真菌作用的天然植物提取物

自古以来,许多天然植物在民间常被人们捣碎或煎煮后用于治疗各种皮肤癣病和深部真菌感染。传统常用中药知母具有镇静、解热、抗炎、抗血小板聚集、降血糖、抗肿瘤、降低转氨酶等作用。巨艳红等[1]将知母乙醇提取物乳膏(含10%知母提取物)涂抹于豚鼠局部须癣毛癣菌感染部位,用药2周后,病变部位皮肤接近正常,并出现了新生鼠毛。对照组(涂抹乳膏基质)只有1只自愈,其余9只皮肤病变部位稳定或蔓延。

地锦草是维吾尔医常用药材,临床主要用于治疗手癣、体癣等。安惠霞等[2]选取地锦草乙醇提取液的石油醚、氯仿、正丁醇和水4种萃取部位,分别对红色毛癣菌、石膏样毛癣菌、疣状毛癣菌、许兰毛癣菌、犬小孢子菌进行体外药敏试验。结果发现地锦草的石油醚和氯仿萃取部位在药敏试验中的溶解度甚小,影响结果的科学观察,而正丁醇和水提取物对皮肤癣菌有明显的抑制作用,最低抑菌浓度(MIC)为 338 ～ 1024 μ g/ml,而且正丁醇提取物对红色毛癣菌、石膏样毛癣菌和犬小孢子菌的抑菌效果优于水提取物。

鱼腥草对多种致病性球菌和杆菌有明显的抑制及杀菌作用,在临床上被广泛应用于各种感染性疾病的治疗。袁带秀等[3]将鱼腥草的乙醚提取物用于体外抗真菌实验,表现出较好的抗真菌活性,对红色毛癣菌和絮状表皮癣菌的MIC值为10 mg/ml,对石膏样毛癣菌和石膏样小孢子菌的MIC值为5 mg/ml,但作用强度均弱于对照药两性霉素B。

2 具有抗真菌作用的天然植物活性成分

迄今为止,报道有600多种天然植物具有抗真菌活性,但对其活性成分却知之甚少。近年来,随着科学技术的发展和研究的深入,具有抗真菌作用的天然植物活性成分的研究取得一定进展,主要活性成分可分为黄酮类、生物碱类、脂肪酸类、皂苷类和挥发油类化合物等。

2.1 黄酮类化合物 黄酮类化合物是以黄酮为母核衍生得到的一类黄色色素,是许多天然植物的主要活性成分之一,具有广泛的药理作用。异黄酮光甘草定(glabridin)是光甘草(Glycyrrhiza glabra)根的主要活性成分。Fatima等[4]研究发现,光甘草定可以有效对抗酵母菌和丝状真菌,并且对耐两性霉素B的白念珠菌有抑制作用,MIC值为31.25～250 μ g/ml,并且对真菌的抑制作用优于光甘草根的乙醇和乙酸乙酯提取物。

珍珠莲[Ficus sarmentosa var.henryi(king)Corner]中有4种黄酮类化合物:圣草素(eriodictyol)、高圣草素(homoeriodictyol)、二氢槲皮素(dihydroquercetin)和木犀草素(luteolin)。研究发现它们均具有抗真菌活性,其中木犀草素抑制禾谷镰刀菌(F.graminearum)和玉米斑枯病菌(S.zeicola)的活性最佳,半数抑菌浓度(IC50)分别为56.38和81.48 μ g/ml[5]。双黄酮(biflavonoids)是黄酮以C-C或C-O-C键结合的二聚体,该类化合物主要集中在银杏、卷柏属和藤黄属植物中。异柳杉素(isocryptomerin)是从卷柏属植物卷柏(Selaginella tamariscina)中分离得到的一种双黄酮化合物。早期研究报道,异柳杉素具有抑制淋巴细胞增殖和肿瘤细胞毒活性。Lee等[6]进一步研究发现,异柳杉素还具有明显的抗白念珠菌和白色毛孢子菌(Trichosporon beigelii)的作用,MIC值均为18.11 μ mol/L(阳性对照药两性霉素B的MIC值为10.82 μ mol/L),且无溶血现象 ,其抗真菌机制可能与它使真菌细胞膜去极化或形成空隙导致膜破裂有关。

2.2 生物碱类化合物 中草药白屈菜(Chelidonium majus Linn)常用于治疗各种感染性疾病,异喹啉类生物碱是其主要的活性成分。Meng等[7]从中筛选分离了6个生物碱化合物:8-羟基-二氢血根碱(8-hydroxydihydrosanguinarine)、8-羟基-二氢白屈菜季铵碱(8-hydroxydihydrochelerythrine)、二氢血根碱(dihydrosanguinarine)、二氢白屈菜季铵碱(dihydrochelerythrine)、血根碱(sanguinarine)和白屈菜季铵碱(chelerythrine),药敏试验结果这6种化合物均显示了抗真菌活性。其中8-羟基-二氢血根碱和8-羟基-二氢白屈菜季铵碱抗真菌活性较强,对13株白念珠菌的MIC值范围分别为4～32 μ g/ml和 2～ 32 μ g/ml,对近平滑念珠菌 、热带念珠菌、克鲁氏念珠菌、光滑念珠菌和新型细球念珠菌的MIC值分别为 15～ 80 μ g/ml和 75～ 100 μ g/ml。

2.3 脂肪酸类化合物 早已发现脂肪酸具有抗真菌和抗微生物活性,尤其是具有双键或三键的不饱和脂肪酸,其抗真菌活性更加明显[8]。现已上市的不饱和脂肪酸抗真菌药物主要是十一烯酸,其双键位于C10位。也有研究者从奶酪中发现了具有抗白念珠菌和烟曲霉菌活性的脂肪酸,气相-质谱分析发现其最有效的抗真菌活性成分为十八碳-9,12,15-三烯酸,它对白念珠菌和烟曲霉菌的MIC值分别为5.4和 1.3 μ g/ml[9]。Li等[10]研究发现,茜草科植物Sommera sabiceoides的甲醇提取物对白念珠菌的IC50为20 μ g/ml,并进一步从中分离得到了 5个具有抗真菌活性的炔酸化合物,其中十九碳-6炔酸对白念珠菌和烟曲霉菌的抑制活性与氟康唑或两性霉素B相当或更优。Sommera sabiceoides甲醇提取物的抗真菌活性与脂肪酸链的长度和炔键的位置密切相关。

2.4 皂苷类化合物 非洲百子莲(Agapanthus af ricanus)根部的乙醇提取物具有抗真菌活性。Singh等[11]通过进一步研究发现,皂苷成分25(R)-螺甾-7-烯-2α,3β,5α-三醇-3-氧-[α-L-吡喃鼠李糖基(1→2)-[β-D-吡喃半乳糖基(1→3)]-β-D-吡喃葡萄糖苷对白念珠菌和新生隐球菌的MIC值均为31.2 μ g/ml,对须疮癣菌和孢子丝菌的MIC值为15.6 μ g/ml,其抗真菌效果优于其他提取物。将含2%和4%该化合物的乳膏涂抹于豚鼠的须疮癣菌感染部位,与克霉唑(治愈率100%)相比,治愈率分别为50%和66%(n=6)。百合科植物重楼(Paris poly phy lla Smith)中有3种皂苷类化合物:(25R)-螺甾-5-烯-3β,17α-二醇(彭罗皂苷)-3-氧-{氧-α-L-吡喃鼠李糖基-(1→2)氧-[α-L-阿糖呋喃糖基-(1→4)]-β-D-吡喃葡萄糖苷}、(25R)-螺甾-5-烯-3β,17α-二醇-3-氧-{氧-α-L-吡喃鼠李糖基-(1→2)-氧-[氧-β-吡喃木糖基-(1→5)-α-L-阿糖呋喃糖基-(1→4)]-β-D-吡喃葡萄糖苷}(新化合物)和(25R)-螺甾-5-烯-3β,17α-二醇-3-氧-{氧-α-L-吡喃鼠李糖基-(1→2)-氧-[氧-α-L-吡喃鼠李糖基-(1→4)-α-L-吡喃鼠李糖基-(1→4)]-β-D-吡喃葡萄糖苷}。抗真菌药敏试验显示3种化合物均有抗白念珠菌活性,MIC值分别为 25、50、100 μ g/ml[12],阳性对照药制霉菌素的MIC 值为 5 μ g/ml。

2.5 挥发油类化合物 圣罗勒(Ocimum sanctum)中的挥发油具有抗真菌作用,对念珠菌的MIC值为0.015%～0.045%(V/V)。挥发油中两种主要活性成分:甲基-对烯丙基苯酚和芳樟醇对念珠菌的MIC值分别为0.016%～0.025%(V/V)和0.025%～0.031%(V/V)[13],它们通过破坏麦角甾醇的生物合成和真菌细胞膜的完整性而发挥抗真菌作用。

唇形科植物欧薄荷[Mentha Longi folia(L.)Hudson(Lamiaceae)]中的挥发油成分具有抗真菌和抗氧化作用,对曲霉菌的 MIC值为 2.5～10 μ l/ml,最 低 杀 真 菌 浓 度 (minimum fungicidal concentration,MFC)值为 10 μ l/ml;对白念 珠菌的MIC 值为 2.5 μ l/ml,MFC 值为 5 μ l/ml。 气相-质谱联用分析其主要成分为反式-二氢黄蒿萜酮(23.64%)、薄荷烯酮(17.33%)和顺式-二氢黄蒿萜酮(15.68%)[14]。

2.6 其他化合物 石榴是一种富含聚苯化合物的果实,许多研究报道聚苯化合物具有抗氧化、抗肿瘤和抗微生物活性。Endo等[15]从石榴中分离得到一个聚苯化合物——石榴鞣质(punicalagin),药敏试验结果显示其对白念珠菌和近平滑念珠菌的MIC值分别为3.9和1.9 μ g/ml,较石榴粗提物或石榴的水、乙酸乙酯和丁醇提取物抗真菌效果更优或相当。暴马丁香(Syringa reticulata var.mandshurica)是中国北方民间用于抗炎、抗病毒的一种植物。在筛选分析其叶子氯仿提取物成分过程中,Xu等[16]发现了两种新的苯乙二醇衍生物:(S)-(+)-2-(3,4-二羟苯基)-2-乙氧基-乙醇和 (S)-(+)-2-(3,4-二羟苯基)-2-乙酰氧基-乙醇,琼脂扩散实验显示这两种化合物具有明显的抑制辣椒疫霉(phytophthora capsici)生长和抑制菌丝生成的作用。

飞龙掌血[Toddalia asiatica(L.)Lam.]是一种印度民间草药,主要用于治疗流感、消化不良、肺病和风湿病等。Duraipandiyan等[17]研究发现,其乙酸乙酯提取物具有较好的抗真菌作用,进一步分离得到一个二甲吡喃并喹啉酮成分:2,6-二氢-2,2-二甲基-5氢-吡喃-[3,2-C]-5-酮-9-氯喹啉。该化合物对多种细菌和真菌有抑制作用,对须疮癣菌、红色毛癣菌和表皮癣菌的 MIC值均为62.5 μ g/ml。

3 天然植物活性成分与抗真菌药联合抗真菌作用

抗真菌药物种类有限,加上耐药性的产生,为治疗真菌感染增加了困难。抗真菌药物的联合应用为临床治疗真菌感染提供了一个可行的解决办法。但现有抗真菌药物能产生协同作用的极为有限[18],因此从天然植物中寻找能使抗真菌药物恢复对耐药真菌的作用、降低用药剂量、减少不良反应的活性成分或先导化合物,已成为研究者关注的焦点。

3.1 萜类化合物 地衣能产生各种独特的二级代谢物,以抵抗微生物和适应各种恶劣环境。黑川式兜衣(Lobaria kurokawae Yoshim)是一种在中国南方民间用于治疗消化不良、腹胀等的地衣。Sun等[19]研究得到该植物的一个主要有效成分——五环三萜类化合物网脊衣酸B(retigeric acid B)。通过琼脂平板扩散实验发现,该成分单用时具有较好的抗白念珠菌活性,MIC值为 8～16 μ g/ml。而当网脊衣酸B与唑类药物,如氟康唑、酮康唑和伊曲康唑联用时,能明显降低这3种药物对耐药白念珠菌和敏感白念珠菌的MIC值,且网脊衣酸B的MIC值亦相应降低,显示较好的协同作用,部分抑制浓度指数(fractionary inhibited concentration index,FICI)值为0.25～0.75。

3.2 二联苄类化合物 Guo等[20]研究发现,苔藓植物地钱(Marchantia polymorpha L.)中的一个新颖的大环二联苄化合物羽苔素E(plagiochin E)对氟康唑敏感白念珠菌的MIC值为16 μ g/ml。将该化合物与氟康唑合用时,能明显逆转白念珠菌对氟康唑的耐药性,表现出较好的协同作用,FICI值为0.312 5～0.375。药理学研究发现该作用的产生与羽苔素E抑制耐药白念珠菌的药物外排泵活性和药物转运蛋白基因CDR1的表达相关。

3.3 木脂素类化合物 和厚朴酚(honokiol)是来自植物厚朴(Magnolia of fcinalis)的一种新木脂素类化合物,常用作肌松剂。文献报道和厚朴酚具有诱导细胞凋亡、抗炎、抗肿瘤、抗真菌等药理活性。Jin等[21]将和厚朴酚与氟康唑合用,体外作用于24株耐药白念珠菌,均显示了协同作用,FICI值为0.25～0.5。将两药合用于治疗深部真菌感染并对氟康唑耐药的小鼠,和厚朴酚和氟康唑给药剂量分别为5和1 mg◦kg-1◦d-1,将两药用20%脂肪乳剂混悬,腹腔注射,共给药5 d。与单用氟康唑治疗组相比,联合用药组小鼠的肾脏菌落数显著降低(n=10,P＜0.05)。

3.4 其他化合物 本课题组前期研究发现,生物碱类化合物小檗碱(berberine)和黄酮类化合物黄芩素(baicalein)与氟康唑联合,能明显降低氟康唑对耐药白念珠菌的MIC值,逆转其耐药性,两药合用产生显著的协同抗真菌作用。小檗碱和黄芩素的FICI值范围分别为0.017～0.127和0.037～0.098[22]。进一步研究发现,小檗碱可能主要通过显著增加耐药白念珠菌细胞内活性氧的产生,引起细胞毒性作用,阻滞细胞周期,影响麦角甾醇生物合成通路,从而与氟康唑协同产生抗耐药白念珠菌作用。黄芩素协同氟康唑抗耐药白念珠菌的机制可能与黄芩素抑制耐药白念珠菌的药物外排泵功能,减少药物外排及抑制真菌生物被膜的形成相关[23]。同时研究还发现,含硫化合物大蒜素与两性霉素B合用治疗系统性白念珠菌感染小鼠时,能显著减少小鼠的肾脏菌落数,其机制可能与它增强两性霉素B对白念珠菌的氧化损伤相关[24]。Khodavandi等[25]又将大蒜素分别与唑类抗真菌药氟康唑、酮康唑联合用于各种念珠菌,发现仅针对30%和12.5%的菌(n=12)显示了协同作用。协同抗菌作用在平滑念珠菌、白念珠菌和热带念珠菌中比较明显。

4 结 语

长期以来,民间多用天然植物治疗各种真菌病。研究发现,许多天然植物的各种提取物和单一活性成分也具有较理想的抗真菌作用。有些活性成分单用时抗真菌作用较弱或没有抗真菌作用,但与现有的抗真菌药物合用时,却表现出明显的抗真菌药物增效或增敏效果。天然植物的抗真菌提取物成分复杂,需进一步的分离、分析其有效成分,以阐明作用机制。同时,天然植物活性成分存在结构复杂、稳定性差或毒性大等缺点,需要凭借药物化学的技术手段进行结构修饰或改造,从而得到疗效理想、安全性佳、成药性强的新型抗真菌药物或抗真菌药物的增效剂和增敏剂。

致谢:第二军医大学训练部图书馆刘毅清老师参加了本文部分文献的检索查阅,表示感谢!

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