中药抗大肠杆菌耐药性的研究进展

张炳亮,董发明,王文文,梁立钦

(1.河南科技大学 动物科技学院,河南 洛阳 471023;2.洛阳惠德生物工程有限公司,河南 洛阳 471023)

自抗生素药物应用于临床以来,给临床上的治疗带来了很大的效果,但是随着人们对抗生素的滥用及不规则使用使畜禽对抗菌药物产生了很大的耐药性,严重影响了临床的治疗效果和人类的安全,细菌的耐药性问题在抗生素治疗上亟待解决。世界卫生组织(WHO)早在2007年《世界卫生报告》中明确指出,细菌耐药性是威胁人类健康的重大公共卫生问题[1]。大肠杆菌病是由致病性大肠杆菌引起的,主要通过周围的环境、粪便排菌或哺乳或皮肤相互接触时感染,感染者又从粪便排菌,污染环境,通过水、饲料和用具传染给其他畜禽,形成新的传染源,具有易感性、流行性。其耐药性是一个很严重的问题,随着近年来抗生素的普遍应用,耐药菌株及抵抗的药物种类日益增多,致病菌的耐药率明显升高,甚至存在多重耐药。在近期临床应用中,大肠杆菌耐药性基因类型迅速增多,而新型抗生素研发进展的较缓慢,为了解决此细菌耐药性这一问题,不但要对抗生素进行规范使用,还要寻找能抑制或逆转细菌耐药性的药物[2]。众所周知,中药已有几千年的历史,由于其来源广泛,毒性小,药物无残留等,并且同时具有与化学药不同的抗菌机制,已成为细菌耐药性研究的一个新方向。目前,中药在防治大肠杆菌病方面积累了许多经验,中药种类繁多,来源丰富,君臣佐使配合,互相协调为用,可以达到标本兼治、扶正祛邪的效果,在抑制或逆转大肠杆菌耐药性方面日益成为国际研究热点[3]。研究发现,清热解毒类的中药在猪大肠杆菌病防治实践中得到了养殖业的认可[4]。中药作为绿色产品在市场上需求强烈,开发潜力巨大,具有良好的应用前景。本文对近几年来中药抗大肠杆菌耐药性方面相关研究进行综述。

1 中药抑制大肠杆菌质粒的作用

大肠杆菌耐药性的产生涉及多种机制,造成耐药问题日益严重,已成为感染病原菌的重要细菌之一。其中大肠杆菌耐药性的增加与自身耐药质粒的产生有着密切的关系,大肠杆菌耐药性主要由R质粒或染色体介导,R质粒可通过转化、传导等方式可以在不同菌株、菌种间进行传递,使得耐药性细菌持续增加、流行。经研究发现,某些中药能够消除大肠杆菌的耐药质粒,起到抑制大肠杆菌耐药性的作用[5-6]。有学者研究,选用中药千里光水浸液对大肠杆菌R质粒进行体外、体内消除试验研究,结果中药千里光水浸液对大肠杆菌R质粒于体内、体外均具有消除作用,体内消除作用强于体外。宁官保等应用单位中药和中药复方试验发现黄芩、大黄、金银花、黄连、连翘等5种单味中药和组方三黄汤、双黄连两种对大肠杆菌耐药性均表现出不同程度的消除效果,且中药方剂对大肠杆菌耐药性的消除率高于单味中药[7]。耐药性受到质粒传递的作用在细菌之间迅速传播,使体内的正常菌群转为耐药基因,造成了疾病防治的难度。抑制细菌耐药性质粒,恢复耐药菌株敏感性,对兽医临床上防治具有非常重要的临床意义。

2 中药对大肠杆菌的抑制和杀灭作用

中药是在体内直接作用于细菌结构和在代谢时进行干扰从而达到抗菌抑菌效果。例如黄连的主要成分是小檗碱,能抑制细菌的呼吸、蛋白质、核酸合成和糖及糖代谢中间产物的氧化以及脱氢过程。此外研究发现,清热解毒药、补虚药、理血药、泻下药等大部分药物均对大肠杆菌的一些病原体有直接抑制和杀灭作用,如板蓝根、野菊花、连翘、藿香、蒲公英、金银花、鱼腥草、黄芪、党参、白芍、大黄等。龚争等用单味中药板蓝根、蒲公英、甘草及复方中药对畜禽致病性大肠杆菌做体外抑菌试验,结果表明,单味中药对猪源致病性大肠杆菌无抑菌作用,对禽源大肠杆菌有一定的抑菌效果;而复方中药对部分畜禽大肠杆菌具有较好的抑菌效果[8]。李蔼文等研究了黄芩、连翘、薄荷、蒲公英、苦参5种中药对大肠埃希菌做抑菌试验,结果显示,5种中药具有不同的抑菌效果,黄芩抑菌效果最好[9]。

3 中药增强机体免疫力

中药含有许多营养成分及免疫活性物质,能够提高畜禽免疫力,激活免疫细胞等作用。林秋敏等用复方中药对仔猪免疫功能的效果影响以及对其添加剂量与免疫功能相关性进行研究,结果表明,复方中药可以增强仔猪免疫功能、提升猪瘟抗体水平,且增强及提升的程度与添加剂量有关[10]。中药方剂小柴胡汤和人参汤对受抑制的NKC活性具有明显的增强作用。另据报道,附片、生地、熟地、山药、补骨脂、仙灵脾等能使老龄机体 NKC活性明显升高[11]。中药能明显促进畜禽体内的非特异性免疫和特异性免疫,提高机体的抗病力和抵抗力,在临床使用过程中可作为免疫佐剂与疫苗配合应用,显著提高疫苗保护力和特异性或非特异性的增强机体免疫力。

4 中药改变大肠杆菌的外膜通透性

近年来许多研究表明,细菌的耐药性不断出现跟细菌生物膜有很大关系,细菌生物膜可以被一些中药成分影响,从而介导抗生素进入细菌生物膜,杀灭细菌生物膜内的细菌,提高临床感染性疾病的治愈率。大肠杆菌的外膜对许多抗生素的通透性通常表现较低,形成屏障,阻止抗菌药物进入菌体细胞内发挥抗菌作用。吴峥嵘等研究用双黄连粉对多重耐药大肠埃希菌耐药性影响进行研究,结果表明,双黄连粉针剂对多重耐药大肠埃希菌R质粒具有一定的消除作用,而且能够破坏大肠埃希菌细胞膜结构的完整性[12]。膜通透性的改变只能引起大肠杆菌低程度的耐药,而与主动外排系统共同作用可导致细菌高度多重耐药性。

5 中药改变大肠杆菌抑制β-内酰胺酶

大肠埃希菌耐药机制非常复杂,且变化迅速,ESBLs因能水解β胺类抗生素而使细菌产生耐药。ESBLs的活性可以被克拉维酸、舒巴坦、他唑巴坦等ESBLs抑制剂所抑制,因此抑制ESBLs的活性、减少其分泌量,是消除大肠埃希菌耐药的有效途径之一[13-14]。大肠杆菌可以通过染色体突变或质粒介导等方式产生β-内酰胺酶(ESBLs)、氨基糖苷修饰酶、氯霉素酰基转移酶、大环内酯钝化酶等,对β-内酰胺类抗生素、氨基糖苷类抗生素、氯霉素类抗生素、大环内酯类抗生素进行水解、修饰,使得药物失去抗菌活性,从而对这些药物产生耐药性[15]。雷云用双黄连粉针剂、清开灵注射液处理产 ESBLs的大肠埃希菌,其 ESBLs活性明显降低,结果说明双黄连粉针剂、清开灵注射液抑制大肠埃希菌中ESBLs的活性[16]。有试验发现,用中药黄柏、黄芩、大蒜、大黄、谷精籽等提取液可作为灭活酶抑制剂,并且对β-内酰胺酶也有不同程度的抑制作用,这些试验对中药的开发应用提供一个新的探索途径。

6 中药可抑制外排泵作用产生抗药性

外排系统广泛存在于革兰阳性菌(如金黄色葡萄球菌)和革兰阴性菌(如大肠埃希菌、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌)中,其主要作用是将药物排出细菌体外。通常与细菌外膜通透性改变协同作用,导致细菌多重耐药性的产生。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。刘坤友等探讨了苦丁茶和小飞扬草对多重耐药大肠杆菌外排泵acrA基因表达的影响,结果显示苦丁茶和小飞扬草对多重耐药大肠杆菌有明显抑制作用,其机制可能是与降低多重耐药大肠杆菌外排泵acrA基因mRNA的表达量有关[18].另外,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[19]。多种中药对鲍曼不动杆菌、大肠杆菌等也都具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[20]。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,在研究中值得开展进一步的探索。

7 展望

目前中药在抑制大肠杆菌耐药性方面已经有了很多的研究,在临床上和试验中都得到了良好的利用。大肠杆菌耐药是一个复杂过程,具有多环节多机制,经常出现多种机制协同作用的现象,同一种耐药菌可以用不同的耐药机制对不同的抗菌药物耐药,甚至一株细菌可用多种耐药机制对一种抗菌药物形成高度耐药。所以,应对细菌的耐药机制进行检测,使在临床上合理的使用,同时还应保证抗生素在临床上不滥用、使用剂量恰当,以减少耐药基因的出现。利用中药抗大肠杆菌药物解决兽医临床抗菌、抗耐药菌的问题,研发出有效的抗大肠杆菌耐药制剂具有广阔的前景和应用价值。

现在有很多研究结果显示,中药可作为抗菌剂或药物增效剂,在兽医临床防治中的应用越来越广泛。中药是我国自己研制的纯天然中药制剂,通过提取、分析、精制技术等方法,筛选出能够抑制大肠杆菌的药物外膜蛋白缺失和主动排出系统超量表达。中药在国内外兽医临床、医学临床上都受到了很高的重视,不仅能解决日趋严重的耐药菌感染,而且能够有效遏制人类和动物源性细菌耐药性的交叉相互传播。目前在我国的大部分研究都是抗菌中药的体外试验,而体内试验相对较少,我们应选择合适的试验方法,结合体内、体外及临床疗效进行全面药效评价;在药品检验方面,由于中药成分复杂性,我们应建立起更准确高效的检验体系,以确保药物安全有效。