痰热清注射液对细菌生物膜影响研究显示中药抗菌有优势

痰热清注射液对细菌生物膜影响研究显示中药抗菌有优势
时间：2015-03-31　来源：中国中医科学院医学实验中心　作者：王毅
    目前，在离体评价临床有效的抗菌中药作用时，一直沿用美国NCCLS的肉汤微量稀释法，该方法是针对暴露的浮游状态细菌所做的抗生素敏感实验。而在临床上，致病菌大多以生物膜的形式存在，因此，仅仅把杀灭悬浮细菌的量做为指标衡量抗菌中药是不完善不客观的，应该将杀灭或移除生物膜的作用纳入评价体系。


    笔者所在实验中心用现代化中药痰热清注射液（由黄芩、熊胆粉、山羊角、金银花、连翘五味中药提取）和青霉素做比较研究。发现青霉素对于悬浮细菌及生物膜形成初期作用明显，但对已形成生物膜后的细菌无明显影响。


    与此相反，用传统的抑菌评估方法衡量，痰热清注射液的最小抑菌浓度与青霉素相差8250倍；但当细菌形成生物膜时，痰热清注射液则对生物膜内的细菌有很强的杀伤能力，且有效浓度远远低于该药的血药浓度，这也可以解释，该药的临床疗效与传统的抑菌评估结果相左的原因。


    下面，笔者简要介绍以痰热清注射液为例，从化学的角度追踪抗生物膜的活性物质基础，从形态学及分子机制的角度探讨其穿越生物膜杀菌机制的研究。


    研究把痰热清注射液，黄芩、熊胆粉、山羊角、金银花、连翘单配液，痰热清4混液（痰热清中除熊胆粉外其他四种单配液的混合，其中4种单配液的浓度与痰热清复方注射液中此4种单配液的浓度一样）与注射用青霉素钠、甲氧西林、卡那霉素、万古霉素分别按10个浓度，用于革兰阳性菌。


    从微孔板法实验结果来看：痰热清及5种单配液、青霉素均对普通金葡菌及耐药金葡菌生物膜的形成过程有影响，均能够抑制生物膜生物总量，并有效减少生物膜中的活菌数量。其中熊胆粉的作用最明显，而当生物膜成熟后，只有痰热清和熊胆粉有效果，青霉素失去抑菌效果。


    因此，痰热清不但对金葡菌，而且对耐药金葡菌的生物膜起作用；不但对生物膜形成阶段，而且对其成熟阶段也有作用；另外还可以初步确定起主要抗生物膜作用的是熊胆粉单配液。


    从激光共聚焦显微镜结果看：阳性对照青霉素、痰热清及5种单配液对于普通金葡菌的生物膜的形成过程有显著效果，其中熊胆粉的作用最大，对普通金葡菌的成熟生物膜只有痰热清和熊胆粉有效果，青霉素失去抑菌效果，这与96孔板的结果一致，再次证明了在痰热清注射液中起主要抗生物膜作用的是熊胆粉单配液。


    对于耐药金葡菌，痰热清及5种单配液对于普通金葡菌的生物膜的形成过程有显著效果，其中熊胆粉的作用最大，而对耐药金葡菌的成熟生物膜只有金银花有效果，青霉素失去抑菌效果。


    从Bioflux结果来看：生物膜加入青霉素后，其状态和电子密度及体积均无明显改变，但处理组在加入痰热清30分钟后出现空洞，1小时后生物膜开始与管道剥离，到5小时后生物膜变得松散，10小时后生物膜消散、破解。


    此结果与微孔板结果和激光共聚焦显微镜结果一致，均说明了痰热清对成熟的金黄色葡萄球菌生物膜有破坏作用，而青霉素对成熟金葡生物膜无作用。


    为进一步观察痰热清注射液的作用，研究还进行了电镜观察。从扫描电镜来看，与对照组相比，痰热清注射液处理组生物膜基质明显减少，筛网状结构不明显，细菌大小不均，很多细菌不能完成正常的分裂过程，出现两、三个甚至四个子细胞团。


    从透射电镜结果来看：与对照组相比，痰热清注射液处理组细胞壁和细胞质的电子密度大致相同，明显小于对照组，细胞质电子密度较为均一，新生细胞壁不成形、层次不清晰，两个子细胞之间没有明显的界限。


    两个结果均说明了痰热清注射液能抑制金葡菌的正常分裂，其机制可能是抑制了自溶素的分泌，也可能是阻止了自溶素和细胞壁的结合从而导致细菌的自溶率下降。为进一步验证猜测，实验通过triton x-100诱导细菌自溶，检测了痰热清注射液的影响，结果表明痰热清注射液的确能阻止细菌自溶率的下降。


    以上实验结果均表明，对于成熟的金葡菌生物膜，青霉素失去杀菌作用，而痰热清注射液仍具有显著的杀菌作用，因此可以推测痰热清注射液破坏了生物膜结构，使得药物能够过生物膜，起杀菌作用。


    为了验证这一猜测，笔者又通过检测经药物处理后滤膜（滤膜上有成熟生物膜）抗生素渗透量的多少，来间接反映痰热清注射液对生物膜结构的破坏。实验结果表明，经痰热清注射液处理后的生物膜的抗生素渗透量增大，而对照组和青霉素处理组检测不到抗生素的渗透。


    基于以上结果，笔者认为破解耐药难题，改变评估思路很关键。而中药复方注射液的抗菌作用独特，多种成分的配伍组合是抗生素不能比拟的优势。中医药攻克细菌生物膜的相关疾病将有待实现。