中药有效成分对细菌溶血素的抑制作用

黄程程，孙 磊，张泽辉，张 鹏，张德显，刘明春

（沈阳农业大学畜牧兽医学院，沈阳110866）

中药有效成分对细菌溶血素的抑制作用

黄程程，孙 磊，张泽辉，张 鹏，张德显＊，刘明春

（沈阳农业大学畜牧兽医学院，沈阳110866）

摘 要：在防制细菌性疾病方面，抗菌药物起着非常重要的作用，但是随着抗菌药物在临床上的广泛应用，细菌的耐药问题日益突出，给临床治疗带来极大困难。近年来，以中药抑制细菌毒力因子控制细菌感染的治疗策略已引起国内外学者的广泛关注。细菌溶血素是细菌产生的主要毒力因子之一，随着研究的不断深入，开发溶血素抑制剂成为解决细菌感染问题的关键。现针对中药对细菌溶血素的抑制作用进行综述，以期为临床治疗细菌性疾病提供理论依据。

关键词：中药；有效成分；溶血素；细菌；抑制作用

细菌的毒力因子是细菌致病过程中的重要影响因素之一，现已发现的毒力因子包括溶血素、肠毒素、内毒素和神经氨酸酶等［1］。而溶血素（hemolysin）作为重要的细菌毒力因子之一，其功能是溶解红细胞，破坏细胞膜的功能和结构，导致细胞内大量成份泄露，最终致使细胞死亡［2］。据报道，很多革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌均可产生溶血素，如肺炎链球菌（Streptococcuspneumoniae，SPN）、李斯特氏菌（Listeria）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus，SA）、嗜水气单胞菌（Aeromonashydrophila，AH）和副猪嗜血杆菌（Haemophilusparasuis，HPS）等均可产生溶血素［3－7］。而以细菌的毒力因子为靶标研发新型抗感染药物，可以使人们摆脱不断研发新的抗生素而又不断有新的耐药菌产生的窘境。该策略最大的优势在于，基本上不会杀死细菌而是降低细菌的致病力，最终依赖机体的免疫系统将其彻底清除。因此，以溶血素等毒力因子为靶标来控制细菌感染性疾病的策略已成为国内外学者研究的热点［8－9］。近年来，研究者们发现了许多中药及其有效成分均可发挥抗菌作用，且中药具有不易产生耐药性和提高机体免疫力等优点，故其在临床治疗中具有极大的潜在价值［10－12］。作者对国内外已报道的中药及其有效成分抑制细菌溶血素方面的研究进展进行综述，以期为中药作为治疗细菌感染性疾病的新型药物提供参考。

1 中药有效成分对革兰氏阳性细菌溶血素的抑制作用

1981年，Fussle等［2］首次解释了葡萄球菌α－溶血素的作用机制，揭开了对细菌溶血素研究的序幕。许多革兰氏阳性细菌均可产生溶血素，其中对SA所产生的α－溶血素的研究最为深入。对其他革兰氏阳性细菌所产生溶血素的研究也日益深入，但相对较少。目前，许多中药的有效成分都已显示出对SA和其他革兰阳性菌的抑制活性，并可作为革兰阳性细菌潜在的抗溶血素药物［13］。

1.1对肺炎链球菌溶血素的抑制作用

肺炎链球菌溶血素（pneumolysin，PLY）是SPN重要的毒力因子，属于巯基依赖性毒素，又被定义为经典穿孔毒素，能够被胆固醇抑制［3］。毛蕊花苷（VBS）是一种不表现出抑菌活性但能抑制PLY介导的细胞毒性的药物。Zhao等［14］通过分子动力学模拟和突变分析发现，VBS可结合到PLY结合域3和4之间的裂口处，从而屏蔽PLY的齐聚并抵消其溶血活性。此外，VBS能有效缓解PLY介导的人肺泡上皮细胞损伤，在预防肺损伤和降低SPN性肺炎模型小鼠死亡率的过程中起到了重要的作用。因此，在治疗SPN感染中，VBS是一种强效的候选药物。

从大蒜中提取的有效成分大蒜素对SPN不仅具有抑制作用，而且能有效抑制完整的细菌细胞和细胞裂解液中PLY的溶血活性从而保护红细胞，其可能的机制为大蒜素抑制了PLY结合位点上的半胱氨酰残基［15］。由此可见，肺炎链球菌溶血素为大蒜素的新靶点，可能为未来抗肺炎球菌感染的治疗提供新的思路。

1.2对猪链球菌溶血素的抑制作用

猪链球菌溶血素（suilisin，Sly）是胆固醇依赖性溶细胞毒素，带有Sly的菌株在血液平板上可表现为B溶血。研究表明，Sly对猪具有致病作用，对人O型血的溶血性最强，并且其也可能对猪以外的动物物种的致病性存在一定的作用［16］。郭洋［17］在研究治疗猪链球菌性脑膜炎中药方剂及其作用机理时发现，Sly不仅可引起脑微血管内皮细胞（RBMVECs）毒性和细胞间紧密连接异常，还能够刺激RBMVECs产生IL－6，引起NO和内皮素（ET－1）分泌失衡；而一定剂量的钩藤犀角地黄汤及其有效成分丹皮酚、梓醇、芍药苷、胆固醇、钩藤碱及异钩藤碱可显著降低这种异常程度，对Sly造成的RBMVECs损伤和细胞间通透性增加具有保护作用，对整固血脑屏障具有重要意义；还可减轻Sly对RBMVECs造成的炎性反应，纠正NO和ET－1分泌失衡，消除或减轻血管舒缩紊乱，最终达到保护RBMVECs、维持细胞微环境稳态的目的。综上，对中药治疗猪链球菌性脑膜炎的作用机理，以及Sly在猪链球菌性脑膜炎致病机制中的作用的研究，将可能为治疗猪链球菌病的中兽药的研制奠定基础。

大黄素是中药大黄的主要有效成分之一，具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、保护肝功能等活性，也具有抗细菌生物被膜形成、清除氧自由基及免疫调节等作用。有研究证明，大黄素能够显著下调sly基因mRNA的表达量（下调5.41倍），而且这种抑制作用随浓度的升高而增强［18］，这表明大黄素可能是通过上述机制来抑制猪链球菌生物被膜的形成，从而抑制其生长，最终才达到治疗疾病的目的。

1.3对李斯特氏菌溶血素的抑制作用

李斯特氏菌溶血素O（listeriolysion O，LLO）是李斯特氏菌的一个重要的毒力因子，其主要功能是通过破坏吞噬小体的膜来促进胞质细菌复制。LLO的关键毒性作用在于它能够成为设计新型抗毒力疗法的理想靶标［4，19］。研究者们发现，天然黄酮类化合物漆黄素虽没有抗菌活性，但是可以作为一种抑制LLO介导溶血并限制细菌耐药性发展的佐剂。分子建模和突变分析表明，漆黄素直接参与LLO的溶血过程，抑制胆固醇结合和减少齐聚反应，从而抑制其溶血活性［20－21］。

从肉桂树的树皮提取物中获得的肉桂醛（TC）和从牛至属植物牛至中提取的香芹酚（CR）与麝香草酚（TY），均能以剂量依赖的方式显著减少LLO的产生。上述3种中药有效成分均能够通过抑制LLO的产生来抑制李斯特菌的致病性［22］。

另有学者发现，从中药厚朴中提取的厚朴酚对李斯特氏菌分泌LLO有抑制作用。他们通过肿瘤坏死因子－α释放试验证明了厚朴酚和LLO分泌变化的生物相关性，且证实厚朴酚具有良好的抗李斯特氏菌溶血活性的效果［23］。天然化合物白杨素、桑色素、杨梅黄酮、柚皮素和黄芩素等均能抑制或降低LLO的溶血活性，木犀草素则能够特异性的抑制LLO的合成［24］。

上述几种抗LLO的中药有效成分是从两方面来抑制李斯特氏菌的毒性的，一方面是直接阻止LLO的生成，而另一方面是从降低溶血活性的角度来抑制细菌毒性，这两种作用机制“殊途同归”，都能实现降低李斯特菌毒性的作用。

1.4对金黄色葡萄球菌α－溶血素的抑制作用

像其他革兰氏阳性细菌一样，SA通过产生大量的毒力因子来破坏宿主免疫系统，hla基因编码的α－溶血素在其中发挥着重要的作用［5］。α－溶血素的关键氨基酸残基的改变可以导致SA的毒性降低甚至丧失［25］。据报道，许多中药有效成分都能够有效降低SA的hla基因的表达，Qiu等［13］以SA分泌的α－溶血素为靶标筛选能抑制其活性的化合物，发现黄芩苷能直接结合到SAα－溶血素的三角区，使其三维结构发生变化而不能形成具有溶血功能的寡聚体。从桑科植物的树皮中提取的桑色素与黄芩苷也有类似的作用［26－27］。

从沙棘果实中提取的黄酮类化合物异鼠李素在亚抑菌浓度时能够使SA分泌的α－溶血素呈剂量依赖性的下降，并能够显著抑制hla基因的转录［5］，这与芹黄素［28］、根皮素［29］、香叶木素［30］、柚皮素［31－32］等黄酮类化合物对α－溶血素的活性和α－溶血素的表达及分泌的抑制作用相似。

另有报道显示，从罗汉松属植物中提取的萜类化合物桃拓酚能够有效地抑制耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）和SA的增殖，并呈剂量依赖性地抑制SA溶血素的产生［33］。从中药穿心莲中提取的有效成分在亚抑菌浓度时可抑制α－溶血素的分泌，并且对A549细胞具有保护作用［34］。而蒽醌类化合物红紫素、醌茜素和茜素能够明显抑制SA溶血活性，增加细胞聚合。其中，茜素能够抑制α－溶血素hla基因的表达［35］。这预示着醌类化合物，尤其是茜素是潜在有效的抑制SA毒力的药物。此外，张鹏鹏等［36］发现赤芍水煎剂在低浓度时虽对细菌的增殖没有明显影响，但能抑制SA毒力因子α－溶血素的分泌表达，并呈明显的剂量依赖性。这表明赤芍中存在抗α－溶血素活性且能抑制α－溶血素分泌的有效成分。

如何防制SA等细菌感染性疾病是亟待解决的问题。而α－溶血素作为SA致病的关键毒力因子，可作为抗毒力的潜在靶标。以上报道表明，中药有效成分是潜在的以α－溶血素为靶标的抗SA毒力的药物，具有重要的临床开发价值。

2 中药有效成分对革兰氏阴性细菌溶血素的抑制作用

相对于革兰氏阳性细菌来说，目前对革兰氏阴性细菌溶血素的研究较少。革兰阴性细菌因携带有溶血素基因而使细菌的致病力增强，这些溶血素基因的表达，可导致机体的多种疾病，对人类和动物的健康造成严重危害。像抗革兰氏阳性菌溶血素中药的研究一样，人们开始关注抗革兰氏阴性菌溶血素中药有效成分的研究，但仅见对嗜水气单孢菌和副猪嗜血杆菌的相关报道。

2.1对嗜水气单胞菌溶血素的抑制作用

嗜水气单胞菌是广泛存在于自然界中的一种革兰氏阴性细菌，其具有多种毒力因子，主要包括胞外蛋白酶、外毒素、信号相关蛋白和结构蛋白等。而溶血素作为外毒素中的一种，是该菌的主要毒力因子之一，嗜水气单胞菌溶血素（hemolysin A，HlyA）可使水产动物在临床上表现出败血症状［6］。

据报道，黄连的活性成分小檗碱、巴马汀、黄连碱、表小檗碱、药根碱、总碱能够降低嗜水气单胞菌外毒素的溶血百分比；随着浓度的增加，3种小檗碱衍生物8－辛基小檗碱、8－十二烷基小檗碱、8－十六烷基小檗碱均能不同程度地抑制HlyA的溶血作用，且随烷基链的缩短，抑制作用逐渐增强。黄连生物碱对hlyA mRNA的表达量呈剂量依赖性下调［37］。小檗碱衍生物和黄连生物碱能通过抑制hlyA mRNA的表达，进一步直接抑制或间接调控HlyA的分泌，从而降低菌体的致病性。

随着养殖量的扩大和集约化养殖的推广，药物残留日益严重，致病菌对抗生素耐药性增加，养殖水体恶化等问题日益严重，导致水产动物病害治疗的难度增加［6，38］。中药将成为水产药物研究的必然趋势和水产药物研究的热点之一。

2.2对副猪嗜血杆菌溶血素的抑制作用

在副猪嗜血杆菌（HPS）致病菌株基因组中，有一段基因序列所编码的蛋白与杜克雷嗜血杆菌溶血素蛋白（HhdA）存在相似性，它可以溶解红细胞；同时还损害其他类型的真核细胞，包括血小板、心肌细胞和单核细胞等［39］。之后有学者在HPS中克隆出了假定的HhdA基因，并成功表达，明确了HhdA为HPS的毒力相关因子［7］。

有学者在研究大蒜素对HPS抑制作用机理时，发现大蒜素在体外不仅能够明显抑制HPS的生长增殖，并且能够抑制其生物被膜的形成，抑制溶血素基因的表达，影响黏附侵袭、氧化代谢及抗生素外排泵等相关基因的表达，从而达到抑制细菌致病性的效果［40］。

这一研究结果与前文介绍的大蒜素对PLY的抑制结果共同证明了大蒜素对革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌溶血素均有良好的抑制效果。尽管不同中药有效成分对于不同细菌溶血素的作用机制不同，但他们大都是从竞争活性位点和调节溶血素基因mRNA的表达量两个方面来达到抑制溶血素的效果。

3 小 结

随着细菌耐药性的日趋严重及抗菌药物使用限制，以细菌溶血素等毒力因子为靶标研发新型抗菌药物已受到学者们的广泛关注。目前为止，有关中药有效成分抑制细菌溶血素的研究还处于初级阶段，深入探究中药有效成分的抗溶血素等毒力因子的作用及机理，将对新型抗菌药物的研发具有重要的指导意义。中药有效成分也将为以细菌毒力因子为靶标的新型抗感染药物的研发提供合适的先导化合物。中国中草药资源丰富，成分多样，从中药有效成分入手，以细菌毒力因子为靶标，研发新型抗菌药物具有广阔的前景。

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（责任编辑 秦 彤）

中图分类号：S859.7

文献标识码：A

文章编号：1671－7236（2016）12－3363－05

doi：10.16431／j.cnki.1671－7236.2016.12.041

收稿日期：2016－05－27

基金项目：国家自然科学基金（31201954、31572564）

作者简介：黄程程（1992－），女，辽宁黑山人，硕士生，研究方向：兽医药理与毒理学，E－mail：346337566＠qq.com

通信作者：＊张德显（1984－），男，山东东阿人，硕士生导师，研究方向：兽医药理与毒理学，E－mail：zdxdbyaoli＠163.com

Review on the Prohibitive Effect of Gradients in Chinese Traditional Herbs on Hemolysin in Bacteria

HUANG Cheng－cheng，SUN Lei，ZHANG Ze－hui，ZHANG Peng，ZHANG De－xian＊，LIU Ming－chun
（CollegeofAnimalHusbandryandVeterinaryMedicine，ShenyangAgricultural
University，Shenyang110866，China）

Abstract：Antimicrobial agents play a crucial role in the prevention and treatment of bacterial diseases.However，the widely clinical use of antibiotics makes the bacteria antibiotic－resistance problem much more severe，which could increase the difficulty of clinical treatment.Recently，the method of using traditional Chinese herbs to control bacterial infection by suppressing the bacterial virulence factors has got researchers’attention around the world.Hemolysin is one of the crucial virulence factors in many kinds of bacteria，therefore hemolysin is an ideal target to combat the infection caused by bacteria.The suppressing effect of Chinese herbs to the hemolysin is synthesized and reviewed here to lay theoretical foundation for the clinical treatment of bacterial diseases.

Key words：Chinese traditional herbs；effective gradient；hemolysin；bacteria；prohibitive effect