中药抗耐药性菌作用及机制研究进展*

李代英，侯宇，张奎远，王厚伟 综述；吕荣菊 审校

（山东中医药大学药学院 中药系，山东 济南 250030）

·综 述·

中药抗耐药性菌作用及机制研究进展*

李代英，侯宇，张奎远，王厚伟 综述；吕荣菊 审校

（山东中医药大学药学院 中药系，山东 济南 250030）

抗生素作为临床中最为重要的抗菌手段之一，目前随着耐药性菌的出现和扩散，其在医疗应用上受到了一定的限制。中药种类丰富且安全性高，为解决细菌耐药性问题提供了新途径和新思路，该文针对细菌耐药性的产生机制，将现阶段中药逆转细菌耐药性的研究进展进行总结。

中药；细菌；耐药性

从青霉素发现至抗生素大量进入临床，细菌的耐药性问题在抗生素治疗上亟待解决。细菌因其增殖迅速、耐药谱广及膜结构易变等问题，在治疗中面临着许多挑战。抗生素起始药效良好，但一定时间后因细菌耐药性的产生而在治疗中受到限制，例如常见耐药菌中革兰阴性菌、金黄色葡萄球菌和肺炎链球菌对青霉素表现出相应耐药性[1]。耐药性一旦出现，不仅会遗传给下一代细菌，而且会传递给其他细菌。近期的临床应用中，新型抗生素研发进展的缓慢与耐药性菌种类的迅速增多的矛盾不断凸显。为了解决这一问题，除了需要对抗生素的使用进行规范外[2]，还需要寻找具有逆转细菌耐药性的药物。目前，中药种类繁多来源丰富，在逆转细菌耐药性方面日益成为国际研究热点[3]。现阶段的研究发现，中药对耐药性菌的治疗作用效果良好，清热解毒类的中药在该方面表现突出[4]，中药的应用价值和对抗耐药性菌的可行性已在研究实验中充分体现。本文总结近年来中药抗细菌耐药性方面相关研究，以期在实验研究方面提供一定方向。

1 细菌耐药性产生的生理机制

1.1 细菌耐药的生物学产生机制

抗生素耐药性是指部分微生物亚群体在暴露于抗生素的条件下仍能生存的现象。首先，细菌在和抗生素作用过程中，逐渐改变细胞内灭活酶和钝化酶的活性[5]，通过改变质膜的通透性等方式来限制抗生素在细胞内的浓度[6]，使之无法发挥抗菌作用。其次，细菌通过改变体内与抗菌药物相作用的靶位结构，使其与抗菌药物解聚。如通过使编码青霉素结合蛋白（penicillin binding proteins,PBPs）的基因产生变异，而使结合蛋白的数量、种类发生变化[7]，从而产生耐药性。另外，代谢途径的改变也是耐药性产生的重要途径，例如：形成代谢拮抗剂与药物争夺靶酶，从而获得对药物的耐受性。

在目前的临床治疗中，革兰氏阴性菌等具有生物膜的细菌是最为棘手的耐药性菌，细菌分泌大量糖蛋白将细菌包裹起来，使抗生素无法进入，其生物膜使绝大多数抗生素无法进入细菌内，或者使其杀死一部分细菌，而另一部分存活下来。其他的机制包括通过主动外排作用[8]，以及细菌细胞膜通透性的改变均可使细菌产生相应耐药性[9]。

1.2 细菌耐药的遗传学产生机制

细菌对抗生素的敏感性及抗耐药性由细菌中包括质粒在内的遗传物质决定，分为染色体耐药性和质粒耐药性。染色体耐药性由细菌基因染色体变异产生，一般只对一种抗生素表现出耐药性。质粒是细菌染色体外的DNA，携带遗传信息，目前认为，质粒耐药性为细菌耐药性的主要遗传方式，其中携带抗性基因的质粒称为R质粒[10]。在金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌及铜绿假单胞菌等耐药菌中均发现R质粒的存在[11]。

通过对大肠埃希菌耐药性的研究发现，是质粒中的遗传物质产生了细菌的大部分耐药性。质粒通过多样的方式在菌株之间进行快速的转移，使具有耐药性的遗传物质在菌株间广泛而迅速地进行传播。目前研究的主要菌种尤其以大肠杆菌为代表，以及金黄色葡萄球菌、沙门氏菌及铜绿假单胞菌等都含有R质粒，而更容易产生耐药性。这些细菌在现阶段的临床上是抗生素手段难以对抗的主要细菌，造成了极大的危害，在研究过程中应多以重视。此外，寄生于细菌内的噬菌体病毒亦可通过在宿主菌中的转移而引起遗传物质的转移。

2 中药抗耐药性细菌的机制研究

2.1 消除或逆转耐药质粒

细菌的耐药性与R质粒上的基因有关。质粒是细菌内染色体外闭合环状双链DNA分子并可独立复制，携带耐药性基因通过多种方式在其他质粒或染色体间进行高频转移，使正常菌株获得具有耐药性的遗传物质，广泛而迅速地传播耐药性。细菌通过质粒得到外源性耐药基因，从而获得耐药性。中药通过消除细菌内有耐药性基因的质粒让细菌失去耐药性，比如黄芩苷与耐庆大霉素和环丙沙星联用，能恢复鲍曼不动杆菌对庆大霉素和环丙沙星的敏感性，使耐药菌最低抑制浓度下降，证明黄芩苷具有消除鲍曼不动杆菌的低耐药菌株中质粒的作用，使耐药菌的最低抑制浓度（minimum inhibitory concentration,MIC）下降至敏感水平[12]。非诱导的杂环化合物具有一定化学环性结构，通过特异性的结合质粒的DNA分子，使相关酶无法发挥作用，抑制其耐药基因的复制，从而消除质粒介导的耐药性[13]。

国外研究已经寻找到了通过诱变来消除质粒耐药性从而使抗菌药物发挥效果的物质，但是毒性太大，不宜对人体使用。而我国中药，尤其是清热解毒、清热燥湿类的药物对质粒消除上有突出的表现。测定结果表明，五倍子提取液消除细菌中质粒条带的效果明显，质粒条带丢失的消除子对抗菌药物的耐药性显著降低，同时，不同中药消除剂对同一菌株的质粒的消除效果具有差异性，同种中药不同有效成分对耐药质粒消除效果也存在差异性[13]。通过消除具有耐药基因的质粒来消除细菌耐药性已成为中药抗耐药性菌的一种重要途径，中药因其复杂的作用效果在消除质粒方面相比化学药物有天然的优势，但其在分子水平上的研究有待进一步的开展。

2.2 中药抑制β-内酰胺酶的活性

β-内酰胺类抗生素是现阶段临床最常用的抗菌药物，其作用靶位是青霉素结合蛋白（PBPs）。这类抗生素细菌耐药的原因之一是由于β-内酰胺类抗生素会被生物体内的β-内酰胺酶水解或降低活性。研究发现，葡萄球菌、肺炎链球菌和铜绿假单胞菌等革兰氏阴性细菌的耐药性皆主要由青霉素结合蛋白的改变而引起。双黄连、清开灵作为清热解毒类药物可以降低β-内酰胺酶活性，此外双黄连与清开灵具有一定的治病疗效，可以抑制肺炎双球菌、乙型溶血性链球菌及铜绿假单胞菌，同时具有广谱抗菌作用[14]。丹参素和丹参酮II A对超广谱β-内酰胺酶大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的敏感菌株及耐药菌株均具有较强的抑菌作用（对超广谱β-内酰胺酶大肠埃希菌MIC 0.040～0.197 mg/ml，对金黄色葡萄球MIC 0.010～0.023 mg/ml），重楼皂苷、大黄蒽醌、黄芩黄酮和败酱草皂苷具有一定的抑菌作用（对超广谱β-内酰胺酶大肠埃希菌MIC 2.500～10.918 mg/ ml，对金黄色葡萄球菌MIC 1.250～5.888 mg/ml），白头翁皂苷、大血藤鞣质的抑菌作用较弱（对超广谱β-内酰胺酶大肠埃希MIC 30.000～217.796 mg/ml，对金黄色葡萄球菌MIC 10.000～18.329 mg/ml）。外来物种，如典型的非中药土密薇甘菊的提取物也发现具有抑制β-内酰胺酶的效果[15]。超广谱耐药菌的β-内酰胺酶的活性在中药复方中的三黄汤、五味消毒饮与黄连解毒汤的作用下受到显著的抑制作用[16-17]。由目前的研究可知，中药尤其是复方制剂及其黄酮类、萜类提取物具有抑制β-内酰胺酶活性的作用。

2.3 抑制外排泵而产生的抗耐药性

药物外排泵在临床上的耐药菌种中广泛存在，是细菌多重耐药性产生的重要来源之一。细菌通过外排泵将抗生素排出体外，使抗生素无法在细菌体内达到有效浓度从而获得耐药性。部分中药的有效成分具有抑制细菌外排泵作用的效果，以此消除细菌的耐药性。目前主要靠外排机制而对氟喹诺酮类药物耐药的细菌，在氟喹诺酮类药物与丹参、黄连的有效部分提取液共同作用时其耐药率明显下降[18]。复方清热颗粒含药血清可以明显增加环丙沙星对鲍曼不动杆菌的敏感性；复方清热颗粒含药血清增加环丙沙星对鲍曼不动杆菌敏感性的作用机制之一是抑制鲍曼不动杆菌的外排泵[19]。此外，小檗碱提取物可以增加耐药菌菌体内乳酸环丙沙星的蓄积，且表现出良好的外排抑制作用[20]。多种中药对鲍曼不动杆菌单独作用也都有不同程度的抑菌作用，黄岑和连翘的抑菌作用最强，金银花、大青叶及黄连等其他清热解毒类中药的抑菌作用稍弱[21]。中药及其有效成分通过抑制细菌外排泵作用的机制对耐药性菌产生了显著的效果，值得开展进一步的研究。

2.4 中药改变细胞膜的通透性与消除生物膜

部分细胞可以阻止抗生素进入内部或使其无法到达作用靶位，而中药使细菌细胞膜通透性增加使抗生素通过，或中药抑制细菌生物膜的形成以消除破坏细菌生物膜。中药如黄岑水煎液处理后的铜绿假单胞菌黏附显著减少，抑制了细菌生物膜的形成。黄岑水煎液单独使用对铜绿假单胞菌无杀菌作用，但是实验发现，无论早期还是成熟生物膜均明显减少。黄岑中的黄酮类化合物如黄酮苷、黄酮素等化合物对生物膜消除的分子机制和有效成分有待进一步的研究[22]。近期研究发现若要进入其细菌细胞内，需通过其孔蛋白通道进入，则须满足3个条件，化合物必须具有不受其他的分子组分阻碍的氨基；化合物必须刚性以透过孔蛋白通道而不留下；化合物必须具有接近于平直的球形结构[23]。因此绝大多数化合物都无法通过孔蛋白通道进入细菌细胞内，而中药与化学药物联用对生物膜具有良好的消除作用，例如苦参水煎液与环丙沙星联合应用对铜绿假单胞菌生物膜的抑菌活性有显著增加[24]，同时有研究发现苦参与头孢他啶合用也有明显的增效作用[25]。提取于金银花中的绿原酸物质具有提高耐药金黄色葡萄球菌的细胞膜通透性的功效，从而提高金黄色葡萄菌对青霉素的敏感性，起到逆转细菌耐药性的效果[26]；目前细菌耐药的形势下，因生物膜的屏障保护作用而耐药的细菌已成为治疗上的一大难题，中药及其有效成分改变细菌细胞膜的通透性尤其对生物膜的抑制与消除作用具有良好的前景与迫切的重要性，值得进一步研究。

3 总结与展望

中药具有来源丰富、种类繁多及资源丰富等优点。中药抗细菌耐药性的研究中单一中药逆转或消除细菌耐药性为主要内容。目前中药抗耐药性研究中存在以下问题：中药抗耐药性菌的具体机制不明确，目前的研究旨在明确某一药物所含成分是否有对耐药性菌的逆转或消除效果，对于药物的分子作用机制和作用靶点并没有深入探究。单一中药的分子水平作用机制的研究，并非单一地发挥治疗效果，而是复杂的复合机制发挥效果。例如研究实验中发现双黄连粉针剂既具有消除耐药质粒的作用，又具有抑制β-内酰胺酶的能力，还能破坏大肠埃希菌细胞膜结构的完整性[27]。中药复杂的复合机制是中药抗耐药性菌研究的重要方向。

中药抗耐药性的研究内容单一，目前的研究对于药物体内的药物代谢动力学研究和生理变化相对欠缺，进行研究的耐药菌种单一，主要对象是大肠杆菌、金黄色葡萄糖球菌及铜绿假单胞菌等，研究范围有待拓展。研究多为单一中药的抗耐药菌效果，且对中药抗菌作用的研究主要集中在清热解毒与清热凉血药，而体现中药综合应用和辩证精神的复方制剂的研究文献不足，诸如黄连、黄芩及黄柏等，而补虚药、理血药及泻下药等[28-29]具有抗菌潜力的药的研究有待进一步开展。

中药的综合应用、复杂的作用机制和不易出现耐药性的特点正是中药的优势所在，虽然目前的研究不足，但是中药的应用具有广阔的前景毋庸置疑，是未来研究发展的重要方向。

[1]王强.导致儿童呼吸道感染的致病细菌对抗生素的耐药情况分析[J].当代医药论丛,2014(8):180-181.

[2]王洁,朱俊豪,张斌,等.能逆转细菌耐药性的中药的筛选[J].中国药学杂志,2014(21):1892-1896.

[3]孙阳.抗生素的原理和规范使用[J].生物技术世界,2016(2):303+306.

[4]彭苑霞,刘晓强,温羚玲,等.大黄等5味中药及单体成分对临床多重耐药菌的抑制作用[J].中国实验方剂学杂志,2014,20(22):103-107.

[5]赵明秋,沈海燕,潘文,等.细菌耐药性产生的原因、机制及防治措施[J].中国畜牧兽医,2011(5):177-181.

[6]孙渊,査伟斌,周芳,等.细菌外排泵与抗生素耐药的相关性 [J].中国临床药理学与治疗学,2012(5):593-600.

[7]解晓双,赵玉军,张德显,等.PBPs介导革兰氏阴性菌对β-内酰胺类抗生素的耐药机制[J].中国预防兽医学报,2013(2):169-172.

[8]李贞,李少英,宋晓敏,等.乳酸菌对喹诺酮类耐药性主动外排机制的研究[J].食品科学,2016(9):150-154.

[9]王鲁燕,陈代杰.细菌耐药性机制的研究与新药开发III——细菌细胞膜渗透性改变和外泵系统的耐药机制与新药研究[J].世界临床药物,2001,22(5):266-267+275.

[10]陈群,关显智.类杆菌的耐药性与R质粒[J].微生物与感染,1993(5):224-225+223.

[11]邱美珍,杜丽飞,王红兵,等.由R质粒介导的大肠杆菌耐药性及消除[J].激光生物学报,2015,24(6):500-505.

[12]汪东海,陈敏,姜志强,等.黄芩苷消除鲍曼不动杆菌耐药质粒的实验研究[J].中国现代应用药学,2012(5):400-404.

[13]杨艳林,刘雅红,薛国聪.大肠埃希菌耐药质粒消除剂研究进展[J].动物医学进展,2009,30(1):89-92.

[14]雷云.双黄连及清开灵对耐药大肠埃希菌质粒的消除作用及对β-内酰胺酶活性的影响[J].中国中医药现代远程教育,2014(20):157-158.

[15]Gangoué-Piéboji J,Baurin S,Frère JM,et al.Screening of some medicinal plants from cameroon from beta-lactamase inhibitory activity[J].Phytoter Res,2007,21(3):284.

[16]卢亚君,程宁.三种中药方剂对大肠埃希菌超广谱β-内酰胺酶的抑制作用[J].中国医院学杂志,2010,30(13):1097.

[17]何明,吴峥嵘,李渊,等.双黄连、清开灵对耐药大肠埃希菌R质粒及β-内酰胺酶的影响[J].北京中医药大学学报,2012,35(2):105-108.

[18]罗音久,曾中良,杨俊卿,等.中药消除大肠杆菌对氟喹诺酮类耐药性的作用研究[J].中兽医医药杂志,2006,25(5):7-9.

[19]杨凤春.中药对多重耐药鲍曼不动杆菌外排泵抑制作用的研究[A].中华医学会、浙江省医学会、中华医学会微生物与免疫学分会、全球华人临床微生物与感染症学会、中华医学会微生物与免疫学分会临床微生物学组.中华医学会第十次全国临床微生物学术年会暨第九届全球华人临床微生物与感染症学术论坛暨2013年浙江省医学微生物与免疫学及医学病毒学学术年会论文汇编[C].中华医学会、浙江省医学会、中华医学会微生物与免疫学分会、全球华人临床微生物与感染症学会、中华医学会微生物与免疫学分会临床微生物学组,2013:3.

[20]刘三侠.小檗碱提取物抑制多重耐药大肠埃希菌外排喹诺酮类药物的研究[D].西南大学,2013.

[21]翁幸鐾,朱可奇,孙定河,等.10种单味中药对鲍曼不动杆菌的抗菌作用和对主动外排机制抑制作用的研究[J].中国临床药理学与治疗学,2016,21(12):1367-1371.

[22]夏美玲,冯海英,刘野,等.中西药联合体外抑菌实验的研究 [J].医学研究杂志,2010,39(10):100-102.

[23]Richter MF,Drown BS,Riley AP,et al.Predictive compound accumulation rules yield a broad-spectrum antibiotic[J].Nature,2017,545(7654):299-304.

[24]周强,邓晨晖,张文,等.苦参提取物与头孢他啶联用对铜绿假单胞菌生物被膜清除作用影响的体外研究[J].新中医,2008(12):98-99.

[25]黄晓敏,黄丽婵,方志红,等.苦参与环丙沙星合用对铜绿假单胞菌生物膜的影响[J].韶关学院学报(自然科学版),2006,27(3):60-63+74.

[26]张民.细菌耐药背景下的中药抗菌作用探析[J].西部中医药,2013,26(6):122-124.

[27]吴峥嵘.双黄连粉针剂对多重耐药大肠埃希菌耐药性影响的机理研究[D].北京中医药大学,2013.

[28]李建志,王晓源,王亚贤.8种中草药抗菌作用实验研究[J].中医药信息,2015,40(1):82-83.

[29]李建志,杨丽珍,刘文丽,等.7种中草药抗菌作用实验研究[J].黑龙江医药,2010,23(1):107-108.

Reseach progress on mechanism of anti-drug resistance of traditional Chinese medicine*

LI Daiying,HOU Yu,ZHANG Kuiyuan,WANG Houwei,LV Rongju
(College of Pharmacy,Shandong University of Traditional Chinese Medicine,Jinan,Shandong 250030,China)

Antibiotics,one of the most important antibacterial means in clinical practice,have been limited to a certain extent in the medical applications with the emergence and spread of drug-resistant bacteria.Traditional Chinese medicine's rich variety and high safety provide the new mentality and method to solve the problem of bacterial resistance.Based on the mechanisms of the bacterial drug resistance,this paper summarizes research and progress on traditional Chinese medicine (TCM) reverse bacterial resistance at present stage.

traditional Chinese medicine; bacteria; drug resistance

R2-031 文献标识码：A

10.19338/j.issn.1672-2019.2017.11.005

2017-07-16

山东省自然科学基金(ZR2013HM035)

王厚伟,E-mail:houweiw@163.com

（张立芳 编辑）