黄芩及其提取物抑菌活性的研究进展

李兰馨 朱秀高 张米兰 曹江松 张靖

【摘 要】 近年来，由于抗生素的滥用，导致部分细菌产生较强耐药性，给临床细菌性疾病的防治带来较大困扰与挑战。但随着对中药药理探究的不断深入，中药抗炎与抑菌作用的试验研究不断增多。在多种中草药植物中，黄芩展现出较强的抑菌作用。对黄芩有效成分、抑菌活性，及与其他药物协同抑菌作用相关研究不断丰富，为今后利用黄芩防治畜禽养殖过程中细菌性疾病提供理论依据，进一步保障我国畜禽养殖业的健康长远发展。

【关键词】 黄芩；抗生素；黄芩提取物；抑菌

【中图分类号】R932   【文献标志码】 A    【文章编号】1007-8517（2024）03-0071-05

DOI：10.3969/j.issn.1007-8517.2024.03.zgmzmjyyzz202403016

Research Progress on the Effect of Scutellaria baicalensis on Antibacterial Activity

LI Lanxin1 ZHU Xiugao2 ZHANG Milan1 CAO Jiangsong1 ZHANG Jing1*

1. Research Center on the Innovation and Application of Traditional Chinese Veterinary

Medicine Industrialization， Guizhou University of Traditional Chinese Medicine， Guiyang 550025， China;

2. ZhongLe （Weifang） Biotechnology Co.， Ltd.， Weifang 262700， China

Abstract：In recent years， due to antibiotics have been abused in recent years， some bacteria have developed strong resistance. As a result， clinical bacterial diseases are prone to great difficulties and challenges. As pharmacology research on traditional Chinese medicine deepens， there is also an increase in studies on the anti-inflammatory and bacteriostatic effects of traditional Chinese medicine. A detailed description of the active ingredients and antibacterial properties of Scutellaria baicalensis Georgi as well as its synergistic antibacterial effects with other drugs was presented. The bacteriostatic activity of Scutellaria baicalensis Georgi is discussed， in hopes of revealing its advantages as a bacteriostatic agent， and to provide a theoretical basis for the prevention and control of bacterial diseases in future livestock and poultry breeding. Furthermore， the Chinese poultry and livestock industries will be further developed in the long run.

Keywords：Scutellaria baicalensis Georgi; Antibiotic; Alcohol Extraction of Scutellaria; Bacteriostasis

自1929年英國科学家弗莱明发现青霉素以来，带动了抗生素家族的诞生，开创了抗生素治疗疾病的新纪元。抗生素能够抑制或杀灭病原微生物，缓解甚至消除病原微生物引起的疾病，其机制主要有抑制细菌细胞壁的合成、与细胞膜相互作用、干扰蛋白质的合成等^［1］。抗生素因在针对病原菌方面展现出强大作用，从而在临床上被广泛使用。但抗生素的大量使用也产生了相应耐药性，导致再次使用时疗效下降，给细菌性疾病的治疗增加了难度，特别是养殖业中这一现象更加突出，不仅畜禽的健康养殖得不到有效保障，还给人类用药带来了潜在风险^［2］。

针对这一问题，全球各国一方面出台了多项限制性的政策，限制抗生素的不合理使用；另一方面各国也积极进行相关抗生素替代品的开发。在大量有关中药抑菌试验文献中，研究人员发现黄芩具有较高的发掘潜力。如唐金蓉等^［3］开展的黄芩等中药对耐碳青霉烯肺炎克雷伯菌的体外抑菌试验证明黄芩和黄连对该菌表现出较强的抑菌作用。在畜牧业也面临着耐药细菌感染的巨大风险下，部分研究人员也将研究方向放于具有抑菌作用的中药上，如胡长胜^［4］展开的家畜养殖抑菌中药筛选试验中，选用黄芩等中药证明黄芩对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现了确切的抑制效果。

1 中药黄芩有效成分及提取

黄芩（Scutellaria baicalensis Georgi）是唇形科多年生草本植物，以根入药，主要含有黄酮类、挥发油、微量元素等，其中黄酮类是黄芩最有效的成分，如黄芩苷、黄芩素、次黄芩苷、次黄芩素等（各化学结构如图1所示）^［5］。

黄芩苷作为黄芩的主要抑菌成分。常采用热回流提取（HRE）、超声辅助提取（UAE）、超临界流体提取（SFE）分离纯化。热回流提取是常规的传统提取方法，其应用广泛，但耗时较长。与热回流提取相比，超声辅助提取缩短了提取的时间、降低了萃取温度和减少了溶剂的消耗，且该方法能够获得较高的黄芩苷产量^［6］。研究^［7］证明，当提取温度为60 ℃，乙醇浓度为40%时，黄芩苷提取效率最高。

黄芩素作为黄芩的另一个主要有效成分，因其在黄芩中含量低，不宜直接从黄芩中提取，故其主要是从黄芩苷中进一步的水解得到。其制备的方法主要有酶解法、热裂解法、酸解法等。其中，热裂解法因对温度要求较高，故提取效果不稳定，不利于工业化生产；酸解法较热裂解法工艺简单、成本较低，有利于工业化的生产。但对于废弃酸液的处理要求较高，若处理不达标，容易污染环境^［8］。

2 黄芩抑菌活性研究

2.1 黄芩抑菌活性试验研究 在陈桂平等^［9］的试验中，分别采用水提与醇提的方法提取黄芩、黄连、金银花、蒲公英中的有效成分，并试验其抑菌活性，最终得出结论为黄芩水提物展现出了最强的抑菌效果；进行组方抑菌活性实验得出，四味中药的最优组方为黄芩水提物、黄连水提物、蒲公英醇提物、金银花醇提物，且比例为4.68∶12.5∶3.125∶3.125时展现出了较强的抑菌活性，具体试验数据见表1。该试验不仅提供了确切的试验数据，且给研究人员对于药物作用的研究提供了更广泛的思路。即采用不同提取方法得到的有效药物成分进行组方，可能会展现出不同的药理作用。Ye等^［10］的试验结果证明，黄芩、红花、蒲公英、金银花提取物（HHPJE）对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、无乳链球菌和异型半乳酸链球菌均表现有抗菌和杀菌作用。且与以上其他三种细菌相比，HHPJE对金黄色葡萄球菌的抗菌杀菌效果最好，其MIC和MBC均为31.25 mg/mL。在对特定组织和细胞的試验中，Gao等^［11］试验结果表明，黄芩苷的使用可显著降低乳腺组织和中性粒细胞中金黄色葡萄球菌菌落数量，黄芩苷对金黄色葡萄球菌的MIC为1024 μg/mL。黄芩不仅能与其他中药协同使用增效，与抗生素的合用也证明了黄芩具有良好的增效作用。Chen等^［12］的试验结果表明黄芩与广谱的青霉素、头孢菌素、喹诺酮类或β-内酰胺酶都具有协同杀菌的作用。除广泛的体外实验，部分学者也开展了黄芩抑菌的体内试验研究以证实黄芩是否具有确切效果。如任明星等^［13］开展了黄芩苷对猪源肠外致病性大肠杆菌的体内保护作用的研究，结果表明黄芩苷治疗组小鼠体内的细菌计数较未治疗的小鼠降低；且组织载菌量试验结果表明，黄芩苷抑制了猪源肠外致病性大肠杆菌在小鼠组织中的定殖。蒋长军等^［14］开展了黄芩苷对嗜水气单胞菌体内外的抑菌作用研究，试验即在草鱼感染嗜水气单胞菌2 h后，给予黄芩苷治疗，并在4 h后对草鱼各个组织的细菌菌量进行计算，结果显示黄芩苷处理组的嗜水气单胞菌在肝、脾的细菌数量明显低于二甲基亚砜、磷酸缓冲盐溶液处理的对照组。

2.2 黄芩与其他药物协同作用研究 张颖颖^［15］的体外抑菌实验结果显示，黄芩、黄连提取物混合物（1∶2）对铜绿假单胞菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）、大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌（Kp）的 MIC（最低抑菌浓度）和MBC（最低杀菌浓度）显著小于1∶1混合液和2∶1混合液，显示了较好的抑菌效果。在临床中，《温病条辨》卷二提出“黄芩黄连汤”，该方中黄芩与黄连配伍使用。因此该试验所选药物较为实用，帮助临床方剂的使用提供更有效的配比。孙嘉一^［16］研究表明，四黄止痢复方中药提取物能使禽致病性大肠杆菌O₂细菌胞内核酸物质外泄、影响其能量代谢、调控其毒力基因表达，从而发挥抑制禽致病性大肠杆菌O₂作用；且该方可促进病鸡生长，因此对于畜禽的健康状况和养殖都具有良好的促进作用。王佳佳^［17］证明了葛根芩连汤对临床超广谱β-内酰胺酶的大肠埃希菌有较好的抑菌及杀菌作用。其主要通过抑制生物膜的形成达到抑菌的目的。当黄芩与黄连同一浓度时，黄芩抑菌作用大于黄连；对于同一药物，随着药物浓度的增加，其抑制生物膜形成作用越强，1/4MIC（400 μg/mL）是黄芩抑制耐药性大肠埃希菌的生物膜形成的最宜浓度，如图2所示。但该学者同时也提出了该方对于非耐药性大肠埃希菌的抑菌作用较弱，因此对于该方用于抑菌时要明确细菌菌种，精准用药，达到更好的治疗效果。Zhang等^［18］在三黄汤对抗生素耐药葡萄球菌菌株生物膜形成的抑制作用试验中，得出了三黄汤可抑制耐药菌生物膜的形成，从而抑制耐药性葡萄球菌生长繁殖的结论。其机制可能是通过下调icaAD基因的表达从而抑制多糖细胞间粘附素的合成形成的。该机制目前存疑，因此对于该方进一步的研究确有必要。

综上，通过大量的研究试验，促使各学界对黄芩的认识越来越深入。目前展开的各种对黄芩药物协同试验研究对促进中医传统古方的运用具有深远的意义，这给临床黄芩用于抑菌的治疗目的提供了更好的使用思路与想法。

2.3 黄芩抑菌机理 黄芩抗菌谱广，其煎剂可抑制多种革兰阳性菌、革兰阴性菌及螺旋体等的生长。黄芩也具有抗真菌活性，对白色念珠菌、许兰毛癣菌等致病性真菌的生长有一定抑制作用^［19］。随着对黄芩药理研究的不断深入，黄芩及其提取物的抑菌机理而逐渐清晰。

黄芩苷抑制金黄色葡萄球菌的抑菌机理可能为破坏了金黄色葡萄球菌的细胞膜，增加了细胞膜的通透性，导致导电物质的泄露，使细胞的营养物质丧失，最后达到了抑制或杀灭金黄色葡萄球菌的作用^［20］。但Yang Shulong等^［21］的實验结果表明，黄芩苷可能通过抑制白念珠菌的DNA、RNA和蛋白质的合成来发挥抗菌作用。Luo等^［22］研究表明黄芩苷可以通过使p38，ERK1/2，JNK和NFκB （p65）信号通路失活来减弱这些诱导的炎症反应，这与被铜绿假单胞菌感染的巨噬细胞分泌的促炎细胞因子的减少机制是一致的。Zhao等^［23］发现黄芩苷在体外有抑制大肠杆菌和增加部分

菌株对抗菌药物敏感性的作用，且经黄芩苷处理后大肠杆菌菌体表面出现了凹陷、皱缩。这表明经黄芩苷处理后改变了细菌细胞壁作为通透性屏障的结构完整性和稳定性。

黄芩素抗菌谱广，尤其对金黄色葡萄球菌具有显著的抑制作用。黄芩素主要通过影响细菌膜通透性，抑制蛋白质合成和影响SDH、MDH和DNA拓扑异构酶I和II活动发挥其抗菌功能^［24］。随着Chen等^［25］的更进一步研究后，发现黄芩素不仅能够抑制金黄色葡萄球菌生物被膜的形成和破坏生物被膜，还能增加万古霉素的通透性，并且减少葡萄球菌肠毒素A和α-溶血素的产生，从而达到抑制群体感应系统的目的。对于除金黄色葡萄球菌外的黄芩素抑菌试验，许多学者也做了相关详细研究。彭青^［26］发现黄芩素对MRSA的抑制机制主要有四个方面，如图3所示。

3 对黄芩作为新型抗生素替代品的展望与意义

当前解决细菌耐药性问题的紧迫性逐年加深，探究新的抑菌药物成为了目前研究的热点问题。通过广泛的试验研究，证明黄芩对多种耐药菌都能产生抑菌作用，故黄芩有望能够成为临床常用抑菌中药。且黄芩通过临床试验证明其具有预防和治疗兽医临床的混合感染性疾病的作用^［27］。因此，在黄芩的临床使用上，探索其在兽药上的开发与使用具有重要的意义。当今替抗成为一个重要研究议题，用中药代替抗生素这一理念的提出，给临床抗生素产生耐药性这一问题提供了新的视野与解决思路。对于发掘拥有抑菌作用中药的研究，黄芩可以作为一个常用药物为后续中药替代抗生素的探究与开发提供一个良好的示范与引导作用。在未来如果抑菌类中药替代抗生素的研究领域完全成熟时，将会大大减少畜禽类因抗生素耐药与副作用引起的致死率与致病率。当前抗生素面临着严峻的耐药性问题，出现畜禽病死率不断增加的局面时，中草药与抗生素的协同使用也成为了畜禽用药中的重要治疗方式。Kuok等^［28］提出了根据临床所需选择抗生素与中药的联合治疗方式，即“中药协同抗生素的使用”理论。这一理论也得到了临床的实践，根据临床数据显示，中药协同抗生素的使用极大的缓解了细菌耐药性问题^［29］。抗生素的使用缓解了畜禽因细菌性疾病患病的情况，而中药的使用提高了畜禽的健康状况与品质质量。因此“中药协同抗生素的使用”理论应用于畜禽养殖业具有良好的前景与作用。这一发展有利于保障畜禽的生命健康、提高畜禽的品质和扩大养殖规模，从而有利于保障人类的食品安全问题与畜牧业的健康发展。

参考文献

［1］刘成程，胡小芳，冯友军.细菌耐药：生化机制与应对策略［J］.生物技术通报，2022，38（9）：4-16.

［2］杨晓伟.畜禽产品抗生素残留的危害及控制［J］.中国动物保健，2019，21（8）：50-51.

［3］唐金蓉， 李盛， 张曼俐， 等. 黄芩、黄连和黄柏对CRKP的抑菌作用研究［J］.医学理论与实践，2022（14）：2469-2471.

［4］胡长胜.家畜养殖抑菌中药筛选及机理研究［D］.兰州：兰州大学，2022.

［5］WANG Y F， LI T， TANG Z H， et al. Advances in chemical composition and pharmacological research of Chinese medicine Scutellaria baicalensis［J］. Chin J Tradit Chin Med，2015， 33（1）： 206-211.

［6］MOORE O A， GAO Y， CHEN A Y， et al. The Extraction， Anticancer Effect， Bioavailability， and Nanotechnology of Baicalin［J］. J Nutr Med Diet Care， 2016， 2（1）：11.

［7］ YANG Y， WEI M， HUANG T， et al. Comparison of modified ultrasound-assisted and traditional extraction methods for the extraction of baicalin and baicalin from Radix Scutellariae［J］. Industrial Crops and Products， 2013（45）：182-190.

［8］高红莉.高纯度黄芩素及其光催化材料的制备与应用［D］.兰州：兰州理工大学，2022.

［9］陈桂平，付戴波，钟志勇，等.中药不同提取物的抑菌活性及最优组方研究［J］.江西畜牧兽医杂志，2021（3）：21-23.

［10］YE D， SUN J， LI Y. Evaluation of Toxicity， Bacteriostatic， Analgesic， Anti-Inflammatory， and Antipyretic Activities of Huangqin-Honghua-Pugongying-Jinyinhua Extract［J］.Vet Sci， 2021， 8（12）：330.

［11］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）：19894-19901.

［12］CHEN W， LI B， LI S， et al. Effects of Scutellaria Baicalensis on Activity and Biofilm Formation of Klebsiella Pneumoniae［J］.Chin Med Sci J， 2016， 31（3）：180-184.

［13］任明星， 肖涌， 付书林， 等. 黄芩苷对猪源肠外致病性大肠杆菌的体内保护作用［J］.湖北农业科学，2023，62（5）：124-128.

［14］蒋长军， 管翠翠， 胡小敏， 等. 黄芩苷对嗜水气单胞菌生物膜形成的影响及体内外的抑菌作用［J］. 微生物学报，2021，61（7）：2112-2120.

［15］张颖颖，邵尉，王彦芳，等.黄芩、黄连水提物对常见临床耐药菌株的作用研究［J］.食品与药品，2017（1）：42-46.

［16］孙嘉一.四黄止痢复方中药提取物抗禽致病性大肠杆菌作用效果研究［D］.锦州：锦州医科大学，2019.

［17］王佳佳.葛根芩连汤干预大肠埃希菌耐药性的作用机制研究［D］.长春：长春中医药大学，2021.

［18］ZHANG S， WANG P， SHI X， et al. Inhibitory properties of Chinese Herbal Formula SanHuangdecoction on biofilm formation by antibiotic-resistant Staphylococcal strains［J］.Sci Rep， 2021， 11（1）：7134.

［19］王鑫，秦宇宁，曹雪莹，等.黄芩提取物对耐药性金葡菌的抑菌效果［J］.科技资讯，2018，16（8）：204-206.

［20］崔巍.黄芩不同提取物及相关成分抑菌活性和抑菌机理研究［D］.锦州：锦州医科大学，2020.

［21］YANG S， FU Y， WU X， et al. Baicalin prevents Candida albicans infections via increasing its apoptosis rate［J］. Biochem Biophys Res Commun， 2014， 451（1）：36-41.

［22］ LUO J， KONG J L， DONG B Y， 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 Des Devel Ther， 2016（10）：183-203.

［23］ ZHAO Q Y， YUAN F W， LIANG T， et al. Baicalin inhibits Escherichia coli isolates in bovine mastitic milk and reduces antimicrobial resistance［J］. J Dairy Sci， 2018， 101（3）：2415-2422.

［24］李倩，晋玲，崔治家，等.中药黄芩抑菌作用研究进展［J］.西部中医药，2023，36（2）：137-140.

［25］CHEN Y，LIU T， WANG K， et al. Baicalein Inhibits Staphylococcus aureus Biofilm Formation and the Quorum Sensing System In Vitro［J］. PLoS One， 2016， 11（4）：e0153468.

［26］彭青.黄芩素与β-内酰胺类抗生素对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的协同抗菌作用研究［D］.汕头：汕头大学，2010.

［27］张春辉，张雯，张慧，等.黄芩主要成分黄芩苷和黄芩素的体外抑菌试验［J］.中兽医医药杂志，2020，39（4）：83-85.

［28］ KUOK C F， HOI S O， HOI C F， et al. Synergistic antibacterial effects of herbal extracts and antibiotics on methicillin-resistant Staphylococcus aureus： A computational and experimental study［J］.Exp Biol Med （Maywood）， 2017， 242（7）：731-743.

［29］黃坡， 赵国桢， 陈奕杉， 等.《中医药单用/联合抗生素治疗常见感染性疾病临床实践指南·脓毒症》解读与展望［J］.中国中药杂志，2018，43（24）：4782-4785.

（收稿日期：2023-05-04 编辑：杜玲玉珊）

基金项目：贵州省科技计划项目（黔科合支撑［2020］1Y045号）；贵州中医药大学大学生创新创业训练计划项目（贵中医大创合字（2021）26号）。

作者简介：李兰馨（2003—），女，汉族，本科在读，研究方向为中医及中药药理学研究。E-mail：2356007527@qq.com

通信作者：张靖（1985—），女，汉族，博士，副教授，研究方向为临床兽医学和中兽医学研究。E-mail：251901044@qq.com