抗銅綠假單胞菌生物膜藥物研究進展

作者簡介：田芳，女，安徽合肥人，198607，碩士，研發員，新疆維吾爾藥業有限責任公司，主要從事天然產物的活性成分研究及中藥民族藥新藥開發。

摘要：

近年來由于抗生素用量的不斷加大，細菌對抗生素的耐藥現象日益嚴重。隨著對細菌研究的深入發現，細菌對抗生素的耐藥性不僅與耐藥菌株的大量產生有關，亦與致病菌在體內形成生物膜有關。銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa，Pa）又稱為綠膿桿菌，是一種臨床上最常見的引起嚴重院內獲得性感染的機會致病菌，亦是一種極為常見的細菌生物膜相關感染病原菌，可引起慢性難治性感染，往往反復發作、難以根治[1]。本文從國內外藥物研究方面綜述了近年抗銅綠假單胞菌生物膜藥物的研究現狀。

關鍵詞：銅綠假單胞菌；生物膜；抗菌藥物

【中圖分類號】R453 【文獻標識碼】B 【文章編號】1002-3763（2014）06-0042-02

前言：細菌生物膜（bacterial biofilm ，BF） 或稱菌膜，是指細菌吸附于惰性物體如醫學材料或機體黏膜表面后， 分泌多糖基質、纖維蛋白、脂蛋白等多糖蛋白復合物， 使細菌相互粘連并將其自身菌落聚集纏繞其中形成的膜樣物[2]。生物膜是銅綠假單胞菌的天然屏障，銅綠假單胞菌能分泌多糖復合物形成生物膜。 研究表明[3]銅綠假單胞菌形成的生物膜對外界不利因素有很強的抵抗力，因此銅綠假單胞菌有天然的耐藥性。銅綠假單胞菌生物膜的耐藥機制較為復雜： （1）胞外多糖被能阻止和妨礙抗生素滲入生物膜底層細胞。（2）胞外多糖被含有較高濃度的抗生素降解酶。（3）位于多糖被膜深部的菌細胞很難獲得充足的養分和氧氣， 代謝廢物也不能及時清除， 因此這些細菌代謝低， 甚至處于休眠狀態， 對各種刺激不再敏感。（4）因抗生素無法殺滅底層菌細胞，使其有足夠的時間開啟抗生素耐藥基因等。

近年來，隨著抗生素的廣泛應用， 其耐藥性問題也日益嚴重，使得抗銅綠假單胞菌生物膜藥物的研究越來越受到關注。本文現對國內外對抗銅綠假單胞菌生物膜藥物綜述如下。

1 抗生素對銅綠假單胞菌生物膜的影響

抗生素是臨床應用極為廣泛的抗菌藥物，其抗菌效果顯著。通常以一種β-內酰胺類抗生素（酰脲類青霉素， 頭孢他啶， 亞胺培南）為基礎， 聯合氨基糖苷類或氟喹諾酮類抗菌藥進行治療， 但細菌清除率低， 臨床療效尚待改進。

1.1 大環內酯類抗生素：

有研究表明[4]，大環內酯類藥物通過抑制藻酸鹽生成，減少藻酸鹽復合物，并減少藻酸鹽復合物引起的抗原抗體反應以及抑制鞭毛、菌毛的生成、活性等作用來抑制細菌生物膜生成，而且在抑制細菌生物膜形成的同時，也減少了銅綠假單胞菌對其他抗生素的耐藥性，輔助用藥時能幫助其他抗生素滲入到菌體，增強殺菌能力。

十四、十五元環大環內酯類抗生素能通過抑制細菌多糖蛋白復合物的合成影響BF的形成 ，從而增強其他敏感抗菌藥物（如氟喹偌酮類）的滲透性而起協同抗菌作用[5]、[6]。研究表明[5]、[7]、[8]，紅霉素、阿奇霉素可減少細菌的粘附、預防或抑制銅綠假單胞菌生BF的形成，與環丙沙星 、頭孢他啶聯合用藥可增強環丙沙星、頭孢他啶對BF的滲透性，增強其殺滅BF內細菌的作用；麥迪霉素對BF的形成及清除均無影響。大環內酯類藥物克拉霉素對銅綠假單胞菌形成的菌膜亦表現出明顯的抑制作用[9]。

雖然體外實驗取得了一些有意義的進展， 但因體內情況差異較大， 體內的BF形成環境更為復雜，細菌在生物材料如人工置留物、導管表面形成BF的情況以及藥物對BF的影響情況， 大環內酯類藥物能否成為治療BF相關感染的有效藥物， 需大量的實驗及臨床療效觀察。

1.2 β-內酰胺類抗生素：

β-內酰胺類抗生素是治療銅綠假單胞菌感染性疾病的有效藥物，銅綠假單胞菌對β-內酰胺類抗生素哌拉西林、頭孢磺啶、頭孢他啶等均敏感。

研究表明[10]，頭孢他啶對早期銅綠假單胞菌BF的抑制作用較成熟期銅綠假單胞菌BF強。碳青霉烯類是近年來研制開發的廣譜、高效，對腎肽酶穩定的β-內酰胺類抗生素，其抗綠膿桿菌的作用較頭孢噻肟強 20～70 倍 ，也強于拉氧頭孢和哌西林[11]。以哌拉西林為代表的酰脲類青霉素有抗銅綠假單胞菌活性，但由于抗菌活性低（僅為頭孢他啶的1/2～1/4）和耐藥率高， 臨床應用受限。

但近年耐藥菌株不斷涌現， 銅綠假單胞菌對β-內酰胺類抗生素的抵抗性不斷增強，新品種的開發應用變得日益迫切。

1.3 氟喹諾酮類抗生：

氟喹諾酮類抗生素是唯一可與β-內酰胺類抗生素相媲美的合成抗菌藥，是抗銅綠假單胞菌BF效果較強的藥物。氟喹酮類被認為是抗生物膜內細菌效果最強[12]。

研究表明[13]，氟喹諾酮類藥物對于生物被膜有較強的滲透性，尤以司帕沙星和新藥加替沙星最強；對浮游生長的銅綠假單胞菌，加替沙星、頭孢他定和司帕沙星均有較強的殺菌活性 ，在 2MBC （最低殺菌濃度）濃度下 ，均能在 8h 內完全清除細菌；環丙沙星也能在 24h 完全清除細菌。對于生物膜內細菌 ，頭孢他定和頭孢噻肟的抗菌活性則明顯弱于氟喹諾酮類藥物 ，即使在128MBC濃度上 ，24h 及 48h 仍有細菌生長 ，而司帕沙星和新藥加替沙星在 32MBC 濃度下 ，4h 即完全清除細菌 ，環丙沙星也在 24h 完全清除細菌。

新一代的氟喹偌酮類抗生素對細菌生物膜有較好的通透性，對膜內細菌的殺滅能力也較強 ，但單用仍難以清除膜內細菌研究表明[14]，氟喹諾酮類藥物透過生物膜的機制有待澄清 ，而用氟喹諾酮藥物預處理生物材料（如導尿管） ，能否預防生物相關感染發生也值得進一步探討。

1.4 利福霉素類抗生素：

以利福平為代表的利福霉素類抗生素 ，自身對銅綠假單胞菌幾乎沒有活性 ，但能抑制細菌對氨基糖苷類抗生素的初次接觸效應 ，臨床上將其與β-內酰胺類抗生素和氨基糖苷類抗生素聯合應用可提高細菌清除率 ，減少復發。

1.5 氨基糖甙類：

氨基糖甙類抗生素是由氨基環醇、氨基糖與糖組成的抗生素的總稱。自 1944年首次發現鏈霉素以來 ，因此類抗生素抗菌譜廣、療效卓越 ，在醫學臨床和畜牧獸醫業得到了廣泛應用[15]。酰脲類或碳氧青霉素與氨基糖甙類可協同抗 Pa，研究表明哌拉西林、阿洛西林、美洛西林、替卡西林、羧芐西林與氨基糖甙類協同抗Pa作用依次遞減。

2 中草藥對銅綠假單胞菌生物膜的影響

隨著抗生素副作用和耐藥性的增加，中草藥因具有清熱解毒、滋養、抗菌等功效 ，且毒副作用小 ，耐藥性小等優點，已受到人們的普遍關注。從中草藥中發掘抗銅綠假單胞菌生物膜的新藥的研究也逐漸增加。

2.1 苦參：

苦參（Sophora flavescens ait ），為豆科植物苦參的干燥根，有清熱燥濕、利尿、祛風殺蟲的功效。其對于治療細菌性陰道炎有顯著療效[16]。有研究顯示[17]，苦參抑制粘液型銅綠假單胞菌浮游菌的MIC值為 64 mg/ml ，但1倍或2倍MIC的苦參單用仍不能殺滅生物膜細菌；苦參與環丙沙星合用有協同抑菌效果 ，具有重要的應用價值。中草藥苦參有可能提高由銅綠假單胞菌BF引起的難治性感染的治療效果 ，但還需進一步臨床研究加以證實。

2.2 金銀花：

金銀花（Flos Lonicerae），為忍冬科植物忍冬、紅腺忍冬、山銀花或毛花柱忍冬的干燥花蕾，具有清熱解毒、通經活絡、廣譜抗菌及抗病毒等功效。金銀花煎劑對金黃色葡萄球菌、傷寒桿菌、銅綠假單胞菌均等革蘭氏陽性和陰性菌軍有一定的抑制作用[18]。金銀花水煎液在體外能抑制銅綠假單胞菌對固體表面的黏附能力及BF形成能力 ，并能破壞銅綠假單胞菌已形成的BF，增強頭孢他啶對BF內銅綠假單胞菌的清除作用[19]。

2.3 穿心蓮：

穿心蓮（Andrographis paniculata（Burm.f.）Nees）為爵床科草本植物穿心蓮的全草或葉，具有清熱解毒、涼血消腫的功能。穿心蓮內酯是穿心蓮的主要成分，研究表明[20]，穿心蓮內酯對銅綠假單胞菌生長狀態無明顯影響 ，說明穿心蓮臨床療效并非通過殺菌實現；對綠膿菌素的實驗觀察發現 ，穿心蓮內酯能有效抑制銅綠假單胞菌綠膿菌素的表達，即穿心蓮內酯可能通過抑制銅綠假單胞菌毒力因子產生而實現抗感染作用。

3 小結

盡管目前已涌現出相當多對銅綠假單胞菌有較好抗菌活性的新品種，但其耐藥性仍然是不容忽視的問題，積極有效的開發新藥仍是科研工作者的一大課題。通過近年來的研究發現，中藥對銅綠假單胞菌引發的慢性感染有較好的效果，其與抗生素合用能提高對銅綠假單胞菌的抗菌作用，為中西醫藥物結合治療銅綠假單胞菌慢性感染提供了依據。

參考文獻

[1] 小林宏行.細菌菌膜的基礎與臨床[J].中國臨床藥理學雜志，1999， 15（4）∶299.

[2] Costerton JW， Introduction to biofilm[J].Antimicrob Agents，1999， 11（3-4）：217-221.

[3] 曾吉，吳正學，郗娟，等. 銅綠假單胞菌生物膜的抵抗性研究[J]. 中華醫院感染學雜志，2004，14（5）：496-498.