美洲大蠊抗菌作用研究現狀

桑文濤，鄒俊波，楊勝群，張彤，曾南

·綜述進展·

美洲大蠊抗菌作用研究現狀

桑文濤，鄒俊波，楊勝群，張彤，曾南

現代藥理研究表明美洲大蠊具有較為廣泛的藥理作用，如抗腫瘤、抗肝損傷、促進組織修復、提高免疫力等，且其成藥制劑被用于治療燒燙傷、胃潰瘍、肝癌等，但與其臨床應用密切相關的抗菌作用研究則相對較少。本文通過回顧近20余年的文獻資料，圍繞美洲大蠊的抗菌作用，從其藥效學、抗菌有效物質及其抗菌作用機制研究三方面進行歸納、分析，旨為美洲大蠊抗菌作用的進一步深入研究提供一定理論參考價值。

美洲大蠊；抗菌；抗菌肽；現狀

美洲大蠊( Periplaneta americana L) 為昆蟲綱有翅亞綱蜚蠊目蜚蠊科大蠊屬昆蟲，俗稱“蟑螂”，其入藥始載于《神農本草經》，味咸、性寒，有散瘀、化積、解毒等功效，主治 瘕積聚、小兒疳積喉痹、乳蛾、癰瘡腫毒、蟲蛇咬傷等病癥，是一種傳統藥用昆蟲[1]。現代藥理研究表明，美洲大蠊具有促血管生成與組織修復；強心升壓，改善微循環；抗菌、抗病毒；抗腫瘤、增強免疫等藥理作用[2]。以美洲大蠊為主已開發出“康復新液”、“隆肝膠囊”、“心脈隆”等多種成藥，臨床用于治療燒燙傷、肝癌[3]、慢性充血性心力衰竭等疾病。本文通過回顧近20余年的文獻資料，針對美洲大蠊的抗菌作用，從其藥效學、抗菌有效物質及其抗菌作用機制研究三方面進行歸納、分析，綜述如下。

1 美洲大蠊抗菌作用的藥效學實驗研究

分析美洲大蠊抗菌作用的研究報道，可認為美洲大蠊相關提取物對革蘭氏陽性菌如枯草芽孢桿菌、白色葡萄球菌、金黃色葡萄球菌等；對革蘭氏陰性菌如綠膿桿菌、大腸埃希菌、牙齦卟啉單胞菌等均有較好的體外抑菌作用。

王奎等[3]研究發現，美洲大蠊乙酸乙酯提取物對供試的金黃色葡萄球菌、藤黃微球菌、枯草芽孢桿菌3種革蘭氏陽性菌具有一定抑菌作用，尤其對枯草芽孢桿菌的抑菌活性最優，其抑菌圈直徑為2.00 mm，而金黃色葡萄球菌、藤黃微球菌的抑菌圈直徑分別為0.30、0.10 mm；對供試的大腸桿菌、綠膿桿菌2種革蘭氏陰性菌無抑菌活性。胡少鵬[4]等以牙齦卟啉單胞菌ATCC33277為實驗菌株，對倍稀釋法測得美洲大蠊提取物最低抑菌質量濃度(MIMC）和最低殺菌質量濃度（MBMC）分別為2.5 g．L-1和5 g．L-1，且具有濃度依賴性表現，抑菌作用隨其質量濃度的增加而增強，提示其可能具有較好的防治牙周疾病作用。李洪文[5]等探討、對比了美洲大蠊脫脂膏及其活性炭脫色物的體外抗菌作用，結果發現美洲大蠊脫脂膏僅對白色葡萄球菌具有一定抗菌作用，最低抑菌濃度（MIC）為31.25 g．L-1，對其他11株細菌（金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、痢疾志賀菌、甲型副傷寒沙門菌、乙型副傷寒沙門菌、綠膿桿菌、枯草桿菌、變形桿菌、白色念珠菌、金黃色葡萄球菌ATCC25923及大腸桿菌ATCC25922）均無抗菌活性；脫色物對金黃色葡萄球菌ATCC25923、白色念珠菌無抗菌活性，對其他10株細菌均有抗菌活性，MIC 15.63～250 g．L-1，其中對白色葡萄球菌和綠膿桿菌抗菌效果較好，MIC分別為15.63、62.5 g．L-1，由此認為美洲大蠊中含有抗菌活性成分，脫色物的抗菌效果優于脫脂膏。李遠輝等[6]采用試管二倍稀釋法聯合瓊脂平板法，發現美洲大蠊石油醚提取部位對金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌及銅綠假單胞菌均有較強的體外抑菌活性，乙酸乙酯提取部位對銅綠假單胞菌有體外抑菌活性，正丁醇提取部位及95%乙醇提取部位對3種受試菌種無明顯抑菌活性，研究結果提示美洲大蠊石油醚和乙酸乙酯提取部位為抑菌活性部位，尤其是石油醚提取部位抑菌活性較顯著。姜亞玲[7]通過試驗發現美洲大蠊70%甲醇提取物對枯草芽孢桿菌具有抑制作用。Milad Latifi等[8]探討了美洲大蠊血淋巴對醫院常見病原菌和耐藥菌株的抗菌效應，研究表明約43%供試菌株對誘導后的美洲大蠊血淋巴極度敏感，但未經誘導的血淋巴對供試菌株無抑制作用；進一步研究發現，誘導后的美洲大蠊血淋巴能顯著抑制75%的敏感細菌，但對耐藥菌株無抑制作用。所有供試菌株中，頭孢他啶敏感大腸桿菌和甲氧西林敏感金黃色葡萄球菌對誘導后的美洲大蠊血淋巴顯示出高度敏感性。該研究提示刺激美洲大蠊免疫系統可以誘導具有抗菌作用的抗菌蛋白或抗菌肽產生。

綜上，可發現美洲大蠊提取物即使部位或提取工藝不同，但對同一種細菌能產生抑制作用，如美洲大蠊乙酸乙酯提取物和70%甲醇提取物均對革蘭氏陽性菌枯草芽孢桿菌產生抗菌作用，且效果較顯著；美洲大蠊活性炭脫色物、石油醚提取部位及乙酸乙酯提取部位均對革蘭氏陰性菌綠膿桿菌產生抗菌作用。由此提示美洲大蠊的抗菌有效物質非單一成分，具有多成分特點。

2 美洲大蠊抗菌有效物質研究

2.1 小分子抗菌物質

有關美洲大蠊抗菌有效物質基礎的研究甚少，現有研究報道認為首次從美洲大蠊中分離得到的2個不飽和脂肪酸，即油酸-1-甘油酯和亞油酸-1-甘油酯，具有抑菌活性。此外還首次從美洲大蠊中分離純化得到2個異黃酮化合物和1個甾醇類化合物，被認為具有抗菌活性。

王奎等[9]采用活性追蹤法和柱層析法，經硅膠柱層析初分離后，從美洲大蠊乙酸乙酯提取物獲得了9個具有抑菌活性的組分，其中組分Fr7對5種供試菌（金黃色葡萄球菌、藤黃微球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌及綠膿桿菌）均顯示出較好的抑菌活性；進一步將組分Fr7及其相鄰組分Fr8經硅膠和凝膠柱層析分離純化后，獲得了7個具有抑菌活性的不飽和脂肪酸類化合物，均對藤黃微球菌表現出良好抑菌活性。再采用濾紙片法追蹤上述美洲大蠊的脂溶性抑菌活性化學成分，通過硅膠、葡聚糖凝膠LH-20柱色譜分離純化，及NMR、MS確定化合物的結構，分離得到油酸-1-甘油酯和亞油酸-1-甘油酯2個有抑菌活性的化合物，該兩個化合物亦為首次從美洲大蠊蟲體中分離得到。姜亞玲[7]通過試驗發現美洲大蠊70%甲醇提取物具有抑菌活性，進一步分離純化獲得3個化合物，其中2個是異黃酮化合物，1個為甾醇類化合物。2個異黃酮化合物中的1個物質為新化合物，對革蘭氏陽性菌枯草芽孢桿菌（ATCC strain 6633）有明顯抗菌活性。上述3種化合物均為首次從美洲大蠊中分離得到。進一步[10]鑒定認為2個異黃酮化合物分別為12-（16-羥基，17，18-二甲基）-異戊醇基-13-氧代（19，20-二甲基）-駢[7-8]環氧己烯基-△11，12-3-（4，-甲氧基）-苯基-5-羥基異黃酮（淡黃色無定形粉末，C26H28O6）、5，7-二羥基-4，-羥基苯基異黃酮（淡黃色固體，C15H10O5）；甾醇類化合物為25-甲基-3β-羥基-膽甾-5-烯（淡黃色固體，C30H52O）。

2.2 美洲大蠊抗菌肽

昆蟲對外界微生物的感染，能產生抗御性物質，包括抗菌蛋白或抗菌肽、溶菌酶或其他一些具有溶菌或抗菌活性的物質，這些物質因昆蟲種類或來源的不同而有不同的名稱，但均具有抗菌活性。這些物質存在于昆蟲的血淋巴中，通過提取血淋巴即可以分離獲得。昆蟲抗菌物質的產生或合成，是外界因素誘導作用下發生的生物效應。誘導因素包括用致病性細菌直接感染，或是一些不造成感染的物理或化學因素，如超聲波、射線等[11]。不同誘導源均可誘導美洲大蠊產生抗菌物質，主要成分是抗菌肽，但是不同誘導源誘導的抗菌物質的抗菌活性有所差異。然而關于美洲大蠊抗菌肽結構的研究資料較為零星，因此尚不能明確其抗菌肽結構。

張然等[12]首次以有翅亞綱外生翅類不全變態的蜚蠊目美洲大蠊為材料，對美洲大蠊抗菌肽的誘導及分離進行了初步研究。研究表明美洲大蠊經誘導后產生的抗菌物質具有廣譜抗菌性，對蘇云金桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌、綠膿桿菌及巨大芽孢桿菌等具有較強抗菌活性，但對大腸桿菌D31、大腸桿菌、粘質沙雷氏桿菌及溶壁微球菌等僅表現出較弱的抗菌活性。采用肽類物質的指紋圖譜法分離美洲大蠊血淋巴抗菌物質，發現經誘導的美洲大蠊血淋巴中確有新的肽類物質產生，該物質具有抗菌活性，DABITC法分析認為其N-末端氨基酸為賴氨酸。藍江林等[13～14]采用滅活的大腸桿菌（Escherichia coli K88）菌懸液、溴氰菊酯（DLMT）、滅菌的昆蟲生理鹽水、紫外線及超聲波5種誘導源誘導美洲大蠊產生抗菌物質，發現不同誘導源誘導的抗菌物質的抗菌活性有所差異，其中大腸桿菌誘導產生的抗菌物質抗菌活性最強，并認為誘導菌懸液含量為107個．μL-1時，誘導后72 h左右美洲大蠊產生的抗菌物質的抑菌效果最好，該抗菌物質主要在血淋巴中；且誘導組美洲大蠊血淋巴的抗菌活性明顯強于未誘導組。龔琪等[15]用60Coγ射線、活的大腸桿菌及熱滅活的金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌和生理鹽水作誘導源誘導美洲大蠊，結果同樣提示不同誘導源所誘導產生的抗菌物質的活性不同，達到最高活性的時間不同，抗菌特性亦有差異。金小寶等[16]研究表明，從蟲體腹部注射滅活的大腸桿菌菌懸液5 μL作為誘導源，誘導24 h后美洲大蠊血淋巴的抗菌活性明顯強于未誘導組，且其抗菌活性在第3 d達到高峰，其研究結果與藍江林的報道一致。李飛棟等[17]分析了美洲大蠊等6種昆蟲的抗菌肽成分，聚丙烯酰胺凝膠電泳法發現美洲大蠊有3種肽鏈，并得到3個美洲大蠊抗菌肽的分子量分別為6.1、16.1、20.0 kD。陳勁偉等[18]對美洲大蠊成蟲血淋巴抗念珠菌的物質進行初步分離研究，發現該物質能被羧甲基纖維素吸附但活性范圍較寬，即混入雜蛋白量較高，進一步處理確定為熱不穩定物質，其分子量大于1 kD，但該物質的純化工作尚待進一步開展。

目前認為抗菌肽具有廣譜抗微生物活性，對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、真菌、原生生物及某些病毒均表現出較強抑制作用[19]。雖然美洲大蠊抗菌肽的研究處于初步階段，但就現有研究報道而言，美洲大蠊抗菌肽抗菌活性較強，值得關注。

3 美洲大蠊抗菌機制的初步認識

鑒于美洲大蠊抗菌作用及抗菌有效成分的物質基礎研究較少，其抗菌作用機制的研究更是非常缺乏。僅藍江林等[20]觀察了美洲大蠊抗菌肽對大腸桿菌（Escherichia coli K88）的作用機制，電鏡觀察發現美洲大蠊抗菌肽首先使細菌的外層及細胞質膜損傷形成缺口，致使菌體內容物外泄而導致死亡，最后菌體崩解成碎片，從而發揮對大腸桿菌的殺菌作用。但其研究僅初步揭示美洲大蠊抗菌肽殺菌作用的機制，對于其如何產生這種作用、通過什么環節等微觀機制尚不明確。目前雖然對抗菌肽的確切作用機制尚不完全清楚[21]，但主要有2種學術觀點。其一為孔洞學說，認為抗菌肽N-端的極性螺旋與細菌細胞膜結合以及分子間的疏水部分嵌進膜雙脂層造成膜的損傷，抗菌肽C-端疏水，N-端親水，其疏水區域很可能參與了脂質體的疏水反應，從而在脂質體膜上形成離子通道；二為膜崩潰學說，Mastsuyama等通過摻入[3H]胸腺嘧啶和[14C]亮氨酸，發現隨著數量的增加，麻蠅防御素能有效阻礙金黃色葡萄球菌DNA和蛋白質合成，進一步證明防御素與細菌細胞膜的脂質體發生了反應[20]。至于美洲大蠊抗菌肽作用機理究竟符合“孔洞學說”還是“膜崩潰學說”，抑或具有其獨特的作用機制等，均有待進一步的研究。

4 結語與展望

美洲大蠊( Periplaneta americana L) 進化史漫長，繁殖能力強，生活環境較為復雜，能夠攜帶50多種致病或非致病菌，但自身卻不被感染，說明其具有較強的抗逆性[13]。作為一種傳統藥用昆蟲，近些年其藥理作用的研究越來越多，臨床應用亦越來越廣泛，但與之臨床應用研究及抗逆性特點密切相關的抗菌作用研究報道則相對較少。現有研究表明美洲大蠊相關提取物對一些革蘭氏陽性菌如枯草芽孢桿菌、白色葡萄球菌、金黃色葡萄球菌等，革蘭氏陰性菌如綠膿桿菌、大腸埃希菌、牙齦卟啉單胞菌等均有一定抗菌活性；認為其抗菌有效物質與其所含的小分子化合物及抗菌肽有關，前者涉及不飽和脂肪酸、異黃酮化合物及甾醇類化合物，并分別獲得個別單體成分；后者主要是美洲大蠊受到各種誘導源刺激后所產生的抗菌肽，并對其誘導與提取影響因素及初步殺菌機制進行了研究。綜上，筆者認為應肯定美洲大蠊的抗菌作用，并應對美洲大蠊抗菌肽著重研究，建議從優化美洲大蠊抗菌肽誘導、提取、分離及純化工藝，明確抗菌肽結構，探討其作用機制等角度著手；其次，基于目前的研究基礎，進一步以具有抗菌活性的美洲大蠊多種提取部位為研究對象，采用體內外研究相結合模式發現其抗菌作用共性與個性，鎖定有效部位，再深入研究機制與有效物質。

[1] 南京中醫藥大學.中藥大辭典[M].第2版.上海：上海科技出版社,2006,3784.

[2] 何正春,彭芳,宋麗艷,等.美洲大蠊化學成分及藥理作用研究進展[J].中國中藥雜志,2007,32(21)：2326.

[3] 王奎,馮穎,孫龍,等.美洲大蠊乙酸乙酯提取物的分離和抑菌活性分析[J].林業科學研究,2013,26(2)：163.

[4] 胡少鵬,劉福祥,楊紅,等.美洲大蠊提取物體外抑制牙齦卟啉單胞菌的生長[J].國際口腔醫學雜志,2009,36(5)：506.

[5] 李洪文,耿玲,劉光明,等.美洲大蠊脫脂膏及其活性炭脫色物體外抗菌活性研究[J].中國實驗方劑學雜志,2012,18(11)：159.

[6] 李遠輝,李希,馮建安,等.美洲大蠊不同提取部位的體外抑菌活性研究[J].中藥與臨床,2014,5(6)：27.

[7] 姜亞玲.昆蟲抗菌篩選方法與美洲大蠊次生代謝物抗菌活性研究[D].河南：河南科技大學,2012：1.

[8] Milad Latifi, Mohammad Yousef Alikhani, Aref Salehzadeh, et al.The Antibacterial Effct of American Cockroach Hemolymph on the Nosocomial Pathogenic Bacteria[J].Avicenna J Clin Microb Infect,2015,2(1)：1.

[9] 王奎,馮穎,何釗,等.美洲大蠊中兩個有抑菌活性的單甘酯的研究[J].時珍國醫國藥,2013,24(9)：2102.

[10] 尹衛平,姜亞玲,李鵬飛,等.昆蟲美洲大蠊天然產物的研究及其化學分類學意義[J].河南科技大學學報（自然科學版),2012,33(5)：101.

[11] 翟朝陽.昆蟲抗菌物質研究進展[J].昆蟲學報,1996,39(1)：99.

[12] 張然,陳濂生,張宗炳.蜚蠊滅菌肽的誘導及初步分離分析[J].昆蟲學報,1990,33(1)：7.

[13] 藍江林,吳珍泉.美洲大蠊抗菌物質的誘導與提取[J].福建農林大學學報（自然科學版）,2004,33(1)：30.

[14] 藍江林,吳珍泉,周先治.美洲大蠊血淋巴抗菌活性誘導差異比較[J].中國農學通報,2008,24(2)：59.

[15] 龔琪,孟陽春,周洪福.不同誘導源誘導美洲大蠊血淋巴抗菌物質的研究[J].中國媒介生物學及控制雜志,1993,4(2)：81.

[16] 金小寶,王艷,朱家勇.誘導前后美洲大蠊血淋巴抗菌活性的研究[J].廣東藥學院學報,2006,22(6)：665.

[17] 李飛棟,張慶華,羅景星,等.六組昆蟲抗菌肽的聚丙烯酰胺凝膠電泳[J].中華衛生殺蟲藥械,2007,13(2)：120.

[18] 陳勁偉,名取俊二.美洲大蠊成蟲血淋巴抗念珠菌物質[J].華南農業大學學報,1990,11(3)：87.

[19] 吳靜,李玉峰,林樹乾,等.抗菌肽及其臨床應用研究進展[J].生物技術通報,2011,3：33.

[20] 藍江林,周先治,卓侃,等.美洲大蠊（Periplaneta americana L)抗菌肽殺菌作用初步觀察[J].福建農林大學學報（自然科學版）,2004,33(2)：166.

[21] 黎觀紅,洪智敏,賈永杰,等.抗菌肽的抗菌作用及其機制[J].動物營養學報,2011,23(4)：546.

（責任編輯：陳思敏 ）

The research status of antibacterial effect for Periplaneta americana L

/SANG Wen-tao, ZOU Jun-bo, YANG Shengqun, ZHANG-Tong, ZENG Nan//(School of Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine; Key Laboratory of Standardization for Chinese Herbal Medicine, Ministry of Education; National Key Laboratory Breeding Base of Systematic Research, Development and Utilization of Chinese Medicine Resources, Chengdu 611137, Sichuan)

Modern pharmacological studies have shown that Periplaneta americana L has a relatively wide range of pharmacological effects, such as anti-tumor, anti-liver injury, and promoting tissue repair, and improving immunity so on. Its medicine preparation are used to treat burns, gastric ulcer, and liver cancer etc. However, researches on its antibacterial effect is closely related to clinical application are relatively rare. Focusing on the antibacterial effect of Periplaneta americana L, the paper reviews the literatures for the latest 20 years from pharmacodynamics, antimicrobial effective substances and antibacterial mechanism to provide theoretical reference for further study of antibacterial effect of Periplaneta americana L .

Periplaneta americana L；antibacterial effect；antimicrobial peptides；status

R 961

A

1674-926X(2016)05-017-04

四川省科技廳項目-中藥藥理四川省青年科技創新研究團隊（NO.2014TD0007）

成都中醫藥大學藥學院 中藥材標準化教育部重點實驗室 四川省中藥資源系統研究與開發利用重點實驗室——省部共建國家重點實驗室培育基地，四川 成都 611137

桑文濤（1990-），在讀碩士研究生，主要從事中藥藥效與毒理研究

Tel：18382284439 Email：516582461@qq.com

曾南（1969-），教授，主要從事中藥藥效與毒理研究

Tel：13198502352 Email：zengnan966@126.com

2015-10-10