桂皮醛聯合伏立康唑對臨床分離煙曲霉菌的體外作用研究

羅勁，陳一強，孔晉亮，黃宏，侯長春，李冰，董必英

桂皮醛聯合伏立康唑對臨床分離煙曲霉菌的體外作用研究

羅勁，陳一強，孔晉亮△，黃宏，侯長春，李冰，董必英

目的評價桂皮醛與伏立康唑（VRC）聯合應用對臨床分離煙曲霉菌的體外抗菌活性。方法參照美國臨床和實驗室標準協會（CLSI）推薦的微量液基稀釋法及棋盤法，分別測定桂皮醛、VRC單獨使用及聯合使用對42株臨床分離煙曲霉菌的最小抑菌濃度（MIC），比較2藥單用與聯用的MIC50、MIC90、MIC幾何均數（MICG）及MIC分布；繪制濃度-累積抑菌百分率曲線并計算分級抑菌指數（FICI），判斷藥物聯合作用的類型。結果桂皮醛與VRC聯用后，2藥的MIC50、MIC90及MICG均較各自單用時明顯降低（P＜0.01），MIC峰值分布及濃度-累積抑菌百分率曲線較單用時左移；2藥聯用的FICI值為0.187 5～1.5，其中16株（38.10%）體現為協同作用，19株（45.23%）為相加作用，7株（16.67%）為無關作用，未出現拮抗作用。受試菌株對VRC的敏感性越低，2藥聯用的FICI均數越小。結論桂皮醛與VRC聯用對臨床分離煙曲霉菌的體外聯合抗菌效應主要表現為協同和相加作用，且該藥物組合對VRC敏感性較低的煙曲霉菌表現出較強的協同抗菌作用。

藥物療法，聯合；體外研究；桂皮醛；伏立康唑；煙曲霉菌

煙曲霉菌廣泛存在于周圍自然環境中，是造成臨床免疫力低下患者深部真菌感染的常見致病真菌之一。近年來，隨著骨髓和器官移植技術的廣泛開展，廣譜抗生素、免疫抑制劑以及侵入性監測設備的應用，使煙曲霉菌感染呈現逐年上升趨勢，其導致的侵襲性曲霉病（invasive aspergillosis，IA）病死率可高達80%～90%［1］。伏立康唑（VRC）為當前IA治療的首選藥物，其廣泛應用使唑類耐藥菌株不斷增加，尤其是多重耐藥菌株的出現，給臨床IA的治療帶來極大的挑戰［2］。相關研究表明，中藥肉桂的單體活性成分桂皮醛具有抗煙曲霉菌作用［3］，但桂皮醛與抗真菌藥物聯合用于抗煙曲霉菌感染少見報道。本研究旨在探討桂皮醛在體外聯合伏立康唑對煙曲霉菌臨床分離株的抗菌活性，以期為IA的治療提供新思路。

1 材料與方法

1.1菌株收集2012年10月—2014年2月于本院臨床診斷為侵襲性煙曲霉菌感染的不同患者的痰、肺泡灌洗液及傷口分泌物分離的42株煙曲霉菌，其中呼吸內科28株，燒傷外科7株，重癥監護病房（ICU）3株，血液科2株，內分泌科、新生兒各1株。經形態學及48℃溫度實驗鑒定均為經典煙曲霉菌［4］。獲取標本前42株受試菌株對應患者均未接受抗真菌治療。抗真菌治療前嚴格無菌技術留取標本送檢。質控菌株選用美國臨床與實驗室標準化協會（CLSI）M38-A2絲狀真菌藥敏指南（以下簡稱“指南”）推薦的近平滑念珠菌ATCC22019，由本院臨床微生物檢定中心惠贈。

1.2主要試劑與儀器桂皮醛（美國Sigma公司，批號：V900539），VRC（中國食品藥品檢定研究院，批號：100862-201402），馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基（PDA，中國路橋技術責任有限公司），RPMI-1640粉末（Gibco公司），MOPS（美國Sigma公司），96孔板（Corning公司），二甲基亞砜（DMSO，美國Amresco公司），恒溫生化培養箱（常州市偉嘉儀器制造有限公司），BHC-1300ⅡB2型生物安全柜（蘇州凈化設備有限公司），含0.025%Tween20的PBS液（本實驗室自制）。

1.3方法

1.3.1煙曲霉菌孢子懸液及受試藥物的制備將各受試菌株復蘇并轉種于PDA斜面，37℃孵育3～5 d，用含0.025% Tween20的PBS液沖洗斜面表面收集孢子，經MOPS緩沖后pH為7.0的RPMI-1640重懸孢子，光學顯微鏡下用血細胞計數板調節濃度為2×106CFU/mL。再以RPMI-1640液體培養基將其稀釋100倍，得到2倍終濃度的受試孢子懸液。參照指南，將桂皮醛及VRC用100%DMSO溶解，均配制成32 000 mg/L儲存液，經0.22 μm濾器濾過并分裝后，于-80℃保存。

1.3.2單藥最低抑菌濃度（MIC）測定參照指南推薦的微量液基稀釋法分別測定桂皮醛、VRC單用對42株受試煙曲霉菌及質控菌株的MIC。其中桂皮醛的工作濃度范圍為1～1 024 mg/L，VRC為0.03～16 mg/L。終點的判讀：MIC定義為肉眼直接觀察到的無真菌生長的最低藥物濃度。實驗獨立重復3次。依據指南及文獻［5］，劃分受試菌株對VRC的敏感性：VRC單用的MIC≤1 mg/L為敏感，MIC=2 mg/L為劑量依賴性敏感，MIC＞2 mg/L為耐藥。

1.3.3桂皮醛與VRC聯合抑菌實驗參照指南及2種藥物單藥對各受試菌株的MIC值，采用棋盤式設計法，將4× MIC～1/32×MIC 8個對倍稀釋濃度的桂皮醛及VRC兩兩組合加入96孔板各孔中，每種藥物加入量為50 μL，將100 μL制備好的孢子懸液加入各孔。生長對照孔僅含100 μL孢子懸液及100 μL RPMI-1640培養基，無菌對照孔僅含200 μL RPMI-1640培養基，35℃孵育48 h后觀察結果。分別記錄2藥聯用后產生最佳抑菌效應時各自的MIC值，作為各自聯用的MIC。每個菌株均按照上述方法進行3次獨立重復實驗。

1.3.4聯合抑菌實驗結果評價（1）依據測得桂皮醛、VRC單用和聯用的MIC，分別計算2藥單用及聯用對42株受試煙曲霉的MIC幾何均數（MICG）、MIC50及MIC90，并比較MICG單用與聯用的差異。（2）繪制桂皮醛、VRC單用與聯用的MIC分布圖，觀察單用與聯用MIC峰值分布情況。（3）分別統計桂皮醛、VRC單用及聯用時，對所有受試菌株在各濃度點的累積抑菌百分率，以藥物濃度為橫坐標，累積抑菌百分率為縱坐標，繪制濃度累積抑菌百分率曲線。（4）計算桂皮醛與VRC聯用的分級抑菌濃度指數（FICI）：FICI=（桂皮醛聯用的MIC/桂皮醛單用的MIC）＋（VRC聯用的MIC/VRC單用的MIC）。以FICI≤0.5為協同作用；0.5＜FICI≤1為相加作用；1＜FICI≤2為無關作用；FICI＞2為拮抗作用，FICI值越小，協同作用越明顯［5］。

1.4統計學分析采用SPSS 18.0軟件進行統計分析。藥物單用與聯用的MICG比較采用Wilcoxon符號秩和檢驗，行×列表資料采用趨勢卡方檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1單藥MIC測定結果桂皮醛單藥對42株受試煙曲霉菌的MIC范圍在64～256 mg/L；VRC單藥的MIC范圍在0.25～2 mg/L。每次獨立實驗測得VRC單藥對質控菌株ATCC22019的MIC均為2 mg/L，均符合CLSI M38-A2指南的質控標準，且生長對照孔生長良好，實驗結果可靠。42株受試煙曲霉菌中，4株為VRC劑量依賴性敏感株，38株為VRC敏感株。

2.2桂皮醛與VRC聯合抑菌實驗結果及評價

2.2.1桂皮醛、VRC單用與聯用MIC及其峰值分布情況比較（1）桂皮醛與VRC聯合使用對42株受試煙曲霉的MIC50、MIC90均較各自單用時低，MICG差異有統計學意義（P＜0.01），見表1。（2）2藥聯用后的MIC峰值分布均較單用時左移，且4株VRC劑量依賴性菌株的MIC均降至＜1 mg/L，即敏感范圍之內，見圖1。

Tab.1The MICs of Cinnamaldehyde and VRC alone or in combination against 42 iaolates of Aspergillus fumigatus表1 桂皮醛與VRC單用與聯用對42株受試煙曲霉菌的MIC（mg/L）

Fig.1The MICs distribution of VRC and Cinnamaldehyde alone or in combination圖1 桂皮醛、VRC單用與聯用的MIC分布圖（n=42）

2.2.2桂皮醛與VRC聯用的濃度-抑菌百分率曲線及FICI分布（1）2藥聯用后的曲線與各自單用時相比，均表現為左移，即同一藥物在相同濃度下，聯合使用時的累積抑菌百分率比單用時高，見圖2。（2）桂皮醛與VRC聯用后對42株受試煙曲霉的FICI值范圍在0.187 5～1.5，其中有16株（38.10%）FICI≤0.5，為協同作用；19株（45.23%）0.5＜FICI≤1，為相加作用；7株（16.67%）1＜FICI≤2為無關作用；未見拮抗作用。隨著菌株對VRC的MIC值增高，2藥聯用的FICI均數越小，協同作用越明顯（P＜0.001），見表2。

Fig.2Percentage curves of concentration-accumulative inhibition for Cinnamaldehyde and VRC alone or in combination圖2 桂皮醛、VRC單用及聯用的濃度-累積抑菌百分率曲線

Tab.2Comparison of Cinnamaldehyde in combination with different MICs of VRC against 42 Aspergillus fumigatus iaolates表2 桂皮醛與VRC聯用對VRC敏感性不同的煙曲霉菌臨床分離株FICI分布

3 討論

耐藥菌株的感染是導致IA治療失敗的原因之一［2］。大劑量使用抗真菌藥物，不僅無法有效殺滅耐藥煙曲霉菌，還給機體帶來更多的不良反應，增加患者經濟負擔。當前，采用聯合用藥的方式以及從天然中草藥中尋找高效低毒的抗真菌活性成分，是解決煙曲霉菌耐藥問題的理想策略。

桂皮醛是從樟科藥用植物肉桂的樹皮中提取的單體活性成分，屬苯丙醛類化合物，且為中藥復方麻黃湯的有效成分之一，具有毒性低、取材便利、價格低廉且不易誘導耐藥等優點。本研究結果表明，桂皮醛單藥可抑制42株來源于不同患者的煙曲霉菌，且MIC波動范圍不大，證實其抗煙曲霉菌活性確切、穩定，與Khan等［3］研究結論一致。由于桂皮醛還具有揮發油特性，因此在霧化吸入型抗真菌劑的研發及呼吸道IA治療方面具有較好的應用前景。桂皮醛與VRC聯用后，2藥的MIC50、MIC90、MICG均較單用時降低，MIC分布峰值左移，表明2藥聯用比單用抗煙曲霉菌效果更好。聯用后濃度-累積抑菌百分率曲線均較各自單用時明顯左移，證實聯合用藥具有組合效應，同一藥物濃度下，聯用可以抑制更多菌株的生長。由FICI分布可看出，該藥物組合對絕大多數受試的煙曲霉菌均體現出協同或相加抗菌活性，提示臨床上可考慮通過這兩種藥物的組合使用，以達到增強抗煙曲霉菌效果、提高治療效率的目的，同時還可降低相關不良反應，防止誘導耐藥的發生。進一步比較對VRC敏感性不同的菌株中FICI的分布特點發現，隨著菌株對VRC的敏感性降低，FICI均值越小，協同抗煙曲霉菌作用越明顯。尤其受試的4株劑量依賴性敏感煙曲霉菌，2藥聯用后的MIC較各自單用時下降1/4～1/8，且均表現出較強的協同作用，VRC的MIC可降低至≤1 mg/L的敏感范圍之內，提示該藥物組合可能具有抗VRC耐藥煙曲霉菌的潛力。2藥聯用效果表現為無關作用主要集中在對VRC敏感性較高的菌株中。由此可見，桂皮醛與VRC聯用對VRC敏感性較低的菌株比敏感性較高菌株發揮出的協同抗菌作用更強。筆者推測這一現象可能與桂皮醛在聯合用藥過程中發揮增敏作用，逆轉菌株的耐藥性有關。但由于本研究收集到VRC劑量依賴性敏感及耐藥的菌株數量偏少，且分離自不同患者個體的菌株由于起源、遺傳變異等因素可能會導致藥物敏感性產生差異，因此證實這一推論有待今后增加樣本量及對同源性VRC耐藥菌株的專項研究。

VRC作為當前臨床治療IA的首選藥，作用靶點相對單一，主要通過抑制煙曲霉菌細胞內14-α-去甲基酶的活性，阻斷細胞色素P450介導的細胞膜主要成分麥角甾醇的合成，使菌細胞因膜缺陷而發生滲透性溶解、死亡。桂皮醛的抗真菌機制則是多途徑的，不僅可以作用于細胞膜，還能破壞真菌的細胞壁，一旦與VRC聯用，VRC可借助桂皮醛對細胞壁的破壞作用，更容易滲透入細胞壁內部的效應靶位［7］。桂皮醛還具有高度脂溶性，可直接穿透細胞膜，進入到菌細胞內影響菌體DNA、RNA及蛋白質的合成［8］。因此，桂皮醛與VRC聯合產生協同作用的機制可能與藥物作用靶點增加有關。此外，近期研究表明，煙曲霉菌對藥物主動外排作用增強［9］以及形成生物被膜［10］，亦為其耐藥性產生的原因。目前已有文獻報道，桂皮醛能抑制和破壞白色念珠菌的生物被膜，降低其耐藥性［11］，提示桂皮醛也有可能通過抑制和破壞煙曲霉菌生物膜，從而協同VRC發揮抗耐藥煙曲霉菌的作用。目前關于桂皮醛對真菌的藥物外排泵的相關作用尚少見報道，因此其聯合VRC發揮協同或相加抗煙曲霉菌作用涉及的具體分子機制仍有待進一步研究。

本研究為桂皮醛聯合VRC用于抗煙曲霉菌感染提供了體外實驗依據，該藥物組合能否真正應用于臨床IA的治療，應在后續動物體內進行藥代動力學、藥效學及毒理學實驗加以證實。

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（2015-02-04收稿 2015-03-25修回）

（本文編輯 陸榮展）

In vitro efficacy of the combination of Cinnamaldehyde and Voriconazole on Aspergillus fumigatus isolates

LUO Jin，CHEN Yiqiang，KONG Jinliang△，HUANG Hong，HOU Changchun，LI Bing，DONG Biying
Institute of Respiratory Disease，First Affiliated Hospital of Guangxi Medical University，Nanning 530021，China△

ObjectiveTo evaluate the in vitro antifungal activity of Cinnamaldehyde in combination with Voriconazole（VRC）against clinically isolated Aspergillus fumigatus strains.MethodsAccording to the Clinical and Laboratory Stan?dards Institute（CLSI）M38-A2 document，the minimal inhibitory concentrations（MIC）of Cinnamaldehyde and VRC alone or in combination against 42 clinical Aspergillus fumigatus isolates were determined by both microdillution method and check?board method respectively.The MIC50，MIC90，MICG and MICs distribution were compared between single drug and both in combination.The concentration-accumulative curve was drawn and fractional inhibitory concentration index（FICI）was cal?culated to evaluate the interaction between two test agents.ResultsThe values of MIC50，MIC90and MICG were significant?ly decreased（P＜0.001）when combination of the two drugs than those of their single use，with their MIC distribution concen?tration-accumulative curves shifted to the left.The value of FICI of Cinnamaldehye-VRC combination ranged from 0.187 5 to 1.5.Sixteen strains（38.10%）of them showed the synergistic effect，19 strains（45.23%）showed additive effect，and 7 strains（16.67%）showed an unrelated effect，and no antagonist effect on tested Aspergillus fumigatus strains in vitro.Conclu?sionCinnamaldehye in combination with VRC mainly shows a combined synergic and additive inhibitory effect on Asper?gillus fumigatus isolates，and this combination appears to be more active against the test strains，which are less susceptible to voriconazole.

drug therapy，combination；in vitro；Cinnamaldehyde；Voriconazole；Aspergillus fumigatus

R978.5，R379.6

A

10.11958/j.issn.0253-9896.2015.07.020

國家自然科學基金資助項目（81260002）

廣西醫科大學第一附屬醫院呼吸疾病研究所（郵編530021）

羅勁（1989），男，碩士研究生在讀，主要從事肺部感染性疾病的基礎研究

△通訊作者E-mail：kongjl2013@126.com