苦寒类中药抑菌作用及机制的现状与思考展望 ??

张雪宁 马方芳 郑艳秋 陈建真

【摘要】 随着抗生素耐药问题的加剧，中药抑菌因其绿色天然和效果显著逐渐引起人们的重视和关注。苦寒类中药是指五味属苦、性偏寒凉的中药，典型的药物代表包括黄连、黄芩、大黄、苦参等。研究发现，苦寒类中药的活性成分及其复方制剂可通过调控生物膜的形成、破坏细胞膜和细胞壁、抑制菌体内酶活性、干预蛋白质合成、影响相关基因表达、阻断群体感应系统等多种方式，抑制金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、铜绿假单胞菌、白色念珠菌等病原微生物的生长，其具有抑菌效果显著、抗菌谱广和作用机制独特等特点。本文系统总结苦寒类中药的抗菌的作用及调控机制，并对后期抑菌活性成分的开发应用进行了展望，以期为苦寒类中药抗菌产品的深入开发研究提供一定的参考和借鉴。

【关键词】 苦寒类中药 抗菌谱 抑菌机制 思考展望

[Abstract] With the aggravation of the problem of antibiotic resistance， the bacteriostasis of traditional Chinese medicine has gradually attracted peoples attention and attention because of its green natural and remarkable effect. Bitter cold traditional Chinese medicine refers to the traditional Chinese medicine with bitter flavor， cold and cool natures. The typical drug representatives include Coptis Chinensis， Scutellaria Baicalensis， Rheum Palmatum， Sophora Flavescens and so on. The study found that the active components of bitter cold traditional Chinese medicine and their compound preparations can inhibit the growth of pathogenic microorganisms such as Staphylococcus aureus， Escherichia coli， Pseudomonas aeruginosa and Candida albicans by regulating the formation of biofilm， destroying cell membrane and cell wall， inhibiting enzyme activity in bacteria， interfering in protein synthesis， affecting the expression of related genes， blocking quorum sensing system and so on. They have the characteristics of remarkable bacteriostatic effect， broad antibacterial spectrum， unique function and mechanism and so on. This paper systematically summarized the antibacterial function and regulation mechanism of bitter cold traditional Chinese medicine， and prospected the development and application of antibacterial components in the later stage， in order to provide some reference for the further development and research of bitter cold traditional Chinese medicine antibacterial products.

病原微生物引發的呼吸道感染和胃肠道感染等疾病严重威胁着人类的健康，而随着抗生素滥用现象的加剧，细菌的耐药问题日趋严重。细菌耐药性的产生会导致部分药物失效，临床用药困难，耐药菌的增加使其引起的感染病死率提高，已成为严重的公共卫生问题[1]。中药抗菌历史悠久，从张仲景的《伤寒杂病论》到吴有性的《温疫论》，中药在治疗感染性疾病方面取得了优秀的成果。现代研究发现，中药抑菌作用机制与西药不同，且临床效果优良，安全性较高，对多数耐药菌有效[2]。其中苦寒类中药因具有味苦性寒凉的特征，抗菌谱广且抑菌效果显著。本文总结了典型的苦寒类抗菌中药包括黄连、黄芩、大黄、苦参等的抑菌作用及其机制，并对后期的研究方向和思路进行了展望和预测。

1 黄连

黄连具有广谱的抗菌活性，研究发现其对金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌等革兰氏阳性菌，大肠埃希菌、鲍曼不动杆菌等革兰氏阴性菌等有良好的抑制效果，对假丝酵母菌等真菌也有一定的抑菌效果。姚东婷等[3]发现黄连水煎液对耐甲氧西林和甲氧西林敏感的金黄色葡萄球菌均有较好的抑菌活性。此外，黄连水提物能可逆地和非竞争性地抑制幽门螺旋杆菌脲酶活性[4]。黄燕飞[5]发现黄连水提物可以通过多种途径有效抑制病原痢疾杆菌，其作用方式包括改变菌体膜蛋白结构破坏菌体细胞膜，抑制四种毒力因子ipaH、dsbA、sodB、iutA的表达等。此外，吴亚等[6]发现黄连水提液对多种假丝酵母菌的体外抑菌作用较强，其中对热带假丝酵母菌抑菌作用最强。

黄连的主要有效成分包括小檗碱和黄连碱等，研究发现其也具有良好的抑菌作用。Chu等[7]研究发现小檗碱可作为细菌内毒素拮抗剂并阻止LPS/TLR4信号传导，从而起到抗菌作用。小檗碱对假关节感染相关金黄色葡萄球菌菌株在MIC或更高浓度下均表现出优异的抗生物膜作用[8]。Gao等[9]发现小檗碱能靶向大肠杆菌FtsZ，抑制Z环的组装动力学，扰乱胞质分裂。而黄连碱可以通过靶向脲酶活性位点和抑制其成熟来抑制脲酶活性，从而有效抑制幽门螺杆菌[10]。

2 黄芩

单味黄芩对多种致病菌有抗菌活性。朱健铭等[11]研究显示黄芩水煎液通过作用于糖酵解、三羧酸循环、脂肪酸的生物合成途径和蛋白质的翻译途径破坏尿道致病性大肠埃希菌的正常结构与功能。此外，黄芩还能够消除NDM-1乙酸钙不动杆菌耐药质粒并有效抑制其生长，且醇提组分比水煎剂效果更佳[12]。

黄芩中的主要有效成分包括黄芩苷和黄芩素，可通过抑制生物膜形成、改变细胞膜通透性等途径抑制致病菌生长繁殖。Gao等[13]对金黄色葡萄球菌诱导的乳腺炎小鼠模型实验发现黄芩苷在可增强对金黄色葡萄球菌的天然免疫反应中溶菌酶的抑菌作用。刘昊等[14]实验发现黄芩苷通过破坏大肠埃希菌的细胞膜，增加其通透性，致使菌体物质大量外渗，从而实现抗菌效果。李少滨等[15]研究发现黄芩苷对铜绿假单胞菌生物膜的形成有明显的干预作用，能减少多糖蛋白复合物的生成并抑制mRNA的表达。此外，黄芩素能抑制铜绿假单胞菌诱导的巨噬细胞MAPK和NF-κB信号转导通路的激活[16]。

3 大黄

大黄对金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌、幽门螺旋杆菌、伤寒沙门菌等多种致病菌具有抑制作用。李江等[17]研究发现大黄醇提物显示出高度的抗幽门螺旋杆菌活性。大黄抗菌主要作用的发挥与大黄中的大黄素等蒽醌类成分有关。大黄素主要通过抑制细菌生物膜和蛋白质合成发挥抗菌作用。Yan等[18]用实时荧光定量PCR证实大黄素能明显干预金黄色葡萄球菌细胞外DNA的释放并抑制生物膜相关基因的表达，以剂量依赖性方式显著降低其生物膜的生长。此外，大黄素还能破坏金黄色葡萄球菌细胞膜的通透性，通过氢键结合干扰DNA的复制和转录实现对蛋白质合成的抑制[19]。在抗真菌方面，Janeczko等[20]发现大黄素可能通过抑制蛋白激酶CK2抑制白色念珠菌培养液中多种蛋白的磷酸化细胞蛋白，在低浓度下，该化合物能够有效阻止菌丝形成。

4 苦参

苦参对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、甲型链球菌、铜绿假单胞菌、变形杆菌等病原菌显示出抗菌效能。苦参中含有的生物碱类成分是其实现抑菌作用最重要的活性成分，主要通过抑制密度感应系统、破坏生物膜、干预蛋白质合成等机制实现抗菌。其中苦参碱抗产膜表皮葡萄球菌的作用与抑制密度感应系统有关，其能够显著降低菌体的AI-2信号分子活性[21]。此外，苦参碱还能抑制大肠埃希菌外膜蛋白A的表达[22]。并且，苦参碱能通过阻碍群体感应系统抑制大肠埃希菌生物膜的形成[23]。苦参碱还有较强的抗真菌活性，可通过抑制白色念珠菌细胞膜的CYP51酶活性，干扰麦角固醇生物合成而发挥抗菌效能[24]。苦参总碱能通过破坏菌体的细胞壁，影响菌体的DNA合成和基因表达，抑制蛋白质合成，从而有效克制大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的生长繁殖[25]。

5 其他苦寒中藥

许多其他味苦性寒凉的中药及其有效成分也有较强抑菌作用。管敏等[26]研究发现白毛夏枯草通过破坏细胞壁和细胞膜能显著抑制金黄色葡萄球菌，其水提液给药后使细菌内碱性磷酸酶和蛋白质大分子外泄，细菌形态改变。Wajima等[27]通过半定量逆转录-PCR测定显示白花蛇舌草提取物能显著降低流感嗜血杆菌的生物膜相关基因luxS的m RNA水平，并起持续抑制效果。半枝莲水提物能抑制铜绿假单胞菌群体感应系统抑制系统基因lasI、lasR、rhlI和rhlR的表达，并能减弱菌株的运动性[28]。

丹参酮IIA能通过抑制炎症细胞因子的表达以及TLR2，NF-κB信号通路和ICAM-1蛋白的表达来抑制痤疮丙酸杆菌诱导的炎症[29]。虎杖中的白藜芦醇通过抑制FtsZ表达和Z环形成来抑制大肠埃希菌生长[30]。Banerjee等[31]研究发现穿心莲内酯对大多数革兰氏阳性细菌均显示出抗菌活性，其中对金黄色葡萄球菌最敏感，其抗菌机制与抑制生物膜形成有关。

6 抗菌复方

以苦寒类中药为主要组成的中药复方，在抑菌抗炎方面应用广泛，疗效确切，典型的苦寒类中药复方药物包括黄连解毒汤、三黄泻心汤等。Xia等[32]研究黄连解毒汤对铜绿假单胞菌群体感应系统的影响时发现黄连解毒汤的四种成分黄连、黄芩、黄柏、栀子在抗铜绿假单胞菌的生长和抗群体效应依赖性毒力因子（QS）中起协同作用，其抗群体感应系统活性可能会中断铜绿假单胞菌毒力因子的QS控制，从而导致QS基因过表达。刘晶晶等[33]研究发现三黄泻心汤水煎剂对金黄色葡萄球菌、乙型溶血性链球菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌均有抑制作用，其组成大黄、黄连和黄芩的药效组分质量标志物配比的抑菌效果优于三黄泻心汤水煎液。程洪杰等[34]在复方苦参洗剂抗白念珠菌的研究中发现，复方组黄柏、苦参、蛇床子、花椒、地肤子、白鲜皮、蒲公英的联合抑菌效果明显强于单药组，其中苦参与白矾、苦参与花椒两两之间抑菌效果呈相加作用。

苦味药多性属寒凉，苦能清泄，寒能降热，苦寒类中药通常有清热泻火、凉血解毒的功效，而感染性疾病的急性期多表现为局部的红、肿、热、痛，有典型的热证特征，根据中医“热者寒之”的理论，苦寒类中药往往能在这类疾病的治疗中取得良好的临床效果，可见苦寒类中药在抗菌研究方面有较高的研究意义。

抗生素的不当使用，难以治疗的耐药性细菌越来越普遍，并引起全球性健康危机[35]。苦寒中药联合其他药物协同抗菌是提高抗菌效能、缓解耐药问题的重要途径。单味中药及其活性成分的抑菌作用往往具有局限性，科学利用配伍理论往往能够扩大药物疗效。在抗耐药菌方面，研究发现中药能通过消除R质粒、抑制β-内酰胺酶、抑制耐药菌抗生素主动外排泵等方式逆转耐药。在苦寒类中药中，许多药物能减弱病原菌的耐药性，如：焦栀子、黄柏能抑制耐药铜绿假单胞菌弹性蛋白酶的和蛋白水解酶的生成，抑制耐药菌株的密度感应系统，在一定程度上降低耐药菌的耐药性[36]。提示这类中药可以配合传统抗菌药使用，高效抑制耐药菌株。

苦寒抗菌中藥在如今的研究开发中存在一些问题亟待改进。苦寒中药抗菌的实验研究多局限于体外实验，缺少体内实验研究，而有研究显示在体内外研究中部分中药可能呈现出不同的抗菌活性[37]。因此，加强抗菌中药的体内研究是将这类中药应用于临床的必经之路。此外，中药成分复杂，抗菌机制的研究缺乏确切性，而有效成分的研究也缺乏动力，这成为阻碍中药作为抗菌药物使用的原因之一。相关研究应紧密结合现代科学技术，深入挖掘苦寒中药及其有效成分的抗菌机制，增强药物靶向抑菌的可能性。苦寒类中药是研发新型抗菌药的新方向，应着重加强其有效成分的开发利用，注意科学配伍，将中药药性理论与抗菌药物研发结合，为中药抗菌研究提供新方法。

参考文献

[1]侯芳，吕媛.不容忽视的细菌耐药[J].中国抗生素杂志，2017，42（3）：203-206.

[2]战旗，王蕊，李爽，等.中药抗菌作用研究现状[J].山东中医杂志，2014，33（8）：697-698.

[3]姚冬婷，胡骏，张雪清，等.黄连对金黄色葡萄球菌体外抑菌活性的分析[J].检验医学，2017，32（7）：577-581.

[4] Li C，Xie J，Chen X，et al.Comparison of Helicobacter pylori urease inhibition by Rhizoma Coptidis，cortex phellodendri and berberine：mechanisms of interaction with the sulfhydryl group[J].Planta Medica，2016，82（4）：305-311.

[5]黄燕飞.黄连水提物对痢疾杆菌的抑菌机制研究[D].合肥：安徽农业大学，2016：22-33.

[6]吴亚，刘东梅，郄会卿，等.黄连等对假丝酵母菌的体外抑菌研究[J].中国实验诊断学，2016，20（8）：1276-1277.

[7] Chu M，Ding R，Chu Z，et al.Role of berberine in anti-bacterial as a high-affinity LPS antagonist binding to TLR4/MD-2 receptor[J].BMC Complementary and Alternative Medicine，2014，14（1）：89.

[8] Tan J，Wang J，Yang C，et al.Antimicrobial characteristics of Berberine against prosthetic joint infection-related Staphylococcus aureus of different multi-locus sequence types.[J].BMC Complementary and Alternative Medicine，2019，19（1）：218.

[9] Gao W W，Gopala L，Bheemanaboina R R Y，et al.Discovery of 2-aminothiazolyl berberine derivatives as effectively antibacterial agents toward clinically drug-resistant Gram-negative Acinetobacter baumanii[J].European Journal of Medicinal Chemistry，2018，146：15-37.

[10] Li C，Huang P，Wong K，et al.Coptisine-induced inhibition of Helicobacter pylori：elucidation of specific mechanisms by probing urease active site and its maturation process[J].Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry，2018，33（1）：1362-1375.

[11]朱健铭，翁幸鐾，姜如金，等.黄芩水煎剂对尿道致病性大肠埃希菌的转录组影响分析[J].中草药，2017，48（9）：1791-1801.

[12]刘彦晶，张雅洁，纪雪，等.中药黄芩对NDM-1乙酸钙不动杆菌的抑菌及质粒消除的研究[J].中国药学杂志，2017，52（12）：1018-1022.

[13] Gao X，Guo M，Zhang Z，et al.Baicalin promotes the bacteriostatic activity of lysozyme on S.aureus in mammary glands and neutrophilic granulocytes in mice[J].Oncotarget，2017，8（12）：19894.

[14]刘昊，赵自冰，吴丹丹，等.黄芩苷对大肠杆菌细胞通透性的影响[J].中国畜牧兽医，2017，44（6）：1890-1894.

[15]李少滨，方泓，成颜琦，等.黄芩苷、黄芪甲苷对铜绿假单胞菌生物膜的体外干预实验研究[J].上海中医药杂志，2017，51（11）：63-67，83.

[16] Luo J，Kong J，Dong B，et al.Baicalein attenuates the quorum sensing-controlled virulence factors of Pseudomonas aeruginosa and relieves the inflammatory response in P.aeruginosa-infected macrophages by downregulating the MAPK and NFκB signal-transduction pathways[J].Drug Design，Development and Therapy，2016，10：183.

[17]李江，成虹，高文，等.不同中药提取物对幽门螺杆菌耐药菌株体外抗菌活性研究[J].现代中医临床，2015，22（2）：21-23，28.

[18] Yan X，Gu S，Shi Y，et al.The effect of emodin on Staphylococcus aureus strains in planktonic form and biofilm formation in vitro[J].Archives of Microbiology，2017，199（9）：1267-1275.

[19]毕月，隋佳琪，乔瑞红，等.大黄素对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抑菌作用机制研究[J].中国生化药物杂志，2015，35（8）：27-30.

[20] Janeczko M，Mas?yk M，Kubiński K，et al.Emodin，a natural inhibitor of protein kinase CK2，suppresses growth，hyphal development，and biofilm formation of Candida albicans[J].Yeast，2017，34（6）：253-265.

[21]李雪，何芳，卢金霞，等.产膜表皮葡萄球菌LuxS/AI-2型密度感应系统AI-2的活性及苦参碱对其的影响[J].西北农林科技大学学报：自然科学版，2017，45（3）：61-67.

[22]郭冬梅.苦參碱对大肠埃希菌外膜蛋白A表达量影响的作用研究[D].桂林：广西医科大学，2016：32-37.

[23] Tong S.E.coli QS inhibition by TCM Inhibitory effect of two traditional Chinese medicine monomers，berberine and matrine，on the quorum sensing system of antimicrobial-resistant Escherichia coli[J].Frontiers in Microbiology，2019，10：2584.

[24]李治建，周凡，窦勤，等.苦参碱体外抗念珠菌活性及对白色念珠菌细胞膜生物合成的影响[J].新疆医学，2018，48（6）：603-606.

[25]王海.苦参总碱的抗菌性能和抗菌机理及其在高吸水树脂上的应用[D].泉州：华侨大学，2014：63.

[26]管敏，张力文，徐致远，等.白毛夏枯草对金黄色葡萄球菌的作用规律及抗菌机理[J].中成药，2017，39（11）：2393-2396.

[27] Wajima T，Anzai Y，Yamada T，et al.Oldenlandia diffusa extract inhibits biofilm formation by haemophilus influenzae clinical isolates[J].PLoS One，2016，11（11）：e0167335.

[28]肖骏，沈立新，赵琳，等.半枝莲对铜绿假单胞菌群体感应系统的抑制作用[J].中国抗生素杂志，2014，39（12）：885-890.

[29] Li Y，Zhou Y.The therapeutic effect of tanshinone IIA on Propionibacterium acnes-induced inflammation in vitro[J].Dermatologic Therapy，2018，31（6）：e12716.

[30] Hwang D，Lim Y H.Resveratrol antibacterial activity against Escherichia coli is mediated by Z-ring formation inhibition via suppression of FtsZ expression[J].Scientific Reports，2015，5：10029.

[31] Banerjee M，Parai D，Chattopadhyay S，et al.Andrographolide：antibacterial activity against common bacteria of human health concern and possible mechanism of action[J].Folia Microbiologica，2017，62（3）：237-244.

[32] Xia F，Ye L，Wang P，et al.Influence of Huang Lian Jie Du Decoction on Quorum Sensing System of Pseudomonas aeruginosa[J].Alternative Therapies in Health and Medicine，2018，24（1）：21-29.

[33]刘晶晶，胡晓茹.三黄泻心汤质量标志物抑菌生物效价测定[J].药物分析杂志，2019，39（5）：852-858.

[34]程洪杰，李岩，孙铁峰.基于白色念珠菌体外抑菌效果的复方苦参洗剂抑菌作用评价[J].山东科学，2019，32（3）：29-35.

[35] Blair J M A，Webber M A，Baylay A J，et al.Molecular mechanisms of antibiotic resistance[J].Nature Reviews Microbiology，2015，13（1）：42-51.

[36]贺立群，夏飞，王平.三种临床常用中药对临床铜绿假单胞菌分离株的作用研究[J].时珍国医国药，2015，26（10）：2361-2363.

[37]王琳，杨阳，张一颖，等.中药抗菌作用文献研究现状[J].世界中西医结合杂志，2017，12（12）：1663-1665，1763.

（收稿日期：2020-01-10） （本文编辑：郎序莹）