中藥抗耐藥銅綠假單胞菌機制的研究進展

劉傳鈴 王佳賀

[摘要] 銅綠假單胞菌已成為臨床上最常見的醫院內感染致病菌之一，其耐藥性使臨床上銅綠假單胞菌的抗感染治療更加棘手。多重耐藥性銅綠假單胞菌（MDR-PA）耐藥機制復雜多變，且常由多種耐藥機制同時作用產生多重耐藥性。中藥抗耐藥銅綠假單胞菌的應用有望延緩、抑制甚至逆轉銅綠假單胞菌的耐藥性，中藥能對MDR-PA耐藥性產生的多個環節進行干預，本文綜述了中藥抗耐藥銅綠假單胞菌機制的研究進展。這些研究發展為中藥抗耐藥銅綠假單胞菌的進一步研究提供了新的研究方法及思路。

[關鍵詞] 中藥;銅綠假單胞菌;耐藥;耐藥機制

[中圖分類號] R285.5? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2019）01（c）-0040-04

[Abstract] Pseudomonas aeruginosa has become one of the most common pathogens of nosocomial infection in clinic， and its drug resistance has made it more difficult to treat the infection of Pseudomonas aeruginosa. The drug resistance mechanism of multidrug resistant Pseudomonas aeruginosa （MDR-PA） is complex and changeable， and it often produces multiple drug resistance by simultaneous effects of multiple drug resistance mechanisms. Application of traditional Chinese medicine against drug-resistant Pseudomonas aeruginosa is expected to postpone， to inhibit or even reverse the drug resistance of Pseudomonas aeruginosa. Traditional Chinese medicine can intervene in multiple links in the production of drug resistance of MDR-PA. This article reviews the research progress on mechanism of traditional Chinese medicine against drug-resistant Pseudomonas aeruginosa. These studies provide new research methods and ideas for further study of traditional Chinese medicine against drug-resistant Pseudomonas aeruginosa.

[Key words] Traditional Chinese medicine; Pseudomonas aeruginosa; Drug-resistance; Drug resistance mechanism

銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa，PA）又稱綠膿桿菌，是一種條件致病菌，在臨床上已成為最常見的醫院內感染致病菌之一。正常情況下，PA并不感染人體的任何組織，但是當人體免疫力降低時或進行有創醫療操作后，PA幾乎可以感染人體任何組織。臨床可表現為局部化膿性炎癥和全身性感染，其中呼吸道感染、心內膜炎、腦膜炎和敗血癥等可危及患者生命。隨著抗生素的廣泛使用，多重耐藥性銅綠假單胞菌（multiple-drug resistant Pseudomonas aeruginosa，MDR-PA）在臨床上分離率逐年增高，是臨床抗感染治療中的一個棘手的問題。PA在部分地區ICU病區對半合成青霉素類、頭孢菌素類、碳青霉烯類、氨基糖苷類及氟喹諾酮類耐藥率均不低于40%[1]。MDR-PA耐藥機制復雜多變，且常由多種耐藥機制同時作用產生多重耐藥性，使得MDR-PA感染治療更加困難，需要我們在原有的治療方案基礎上需求新的突破。

中藥在抗感染治療方面因抗菌譜廣泛、不易耐藥等優點逐漸成為研究的熱點，中藥抗菌的應用有望延緩、抑制甚至逆轉PA的耐藥性，中藥抗耐藥銅綠假單胞菌的機制主要有抑制抗菌藥物水解酶，消除耐藥質粒，恢復細菌對抗菌藥物的通透性，抑制PA生物被膜的形成，抑制外排泵系統及調節機體免疫功能等。本文對中藥抗耐藥銅綠假單胞菌機制研究進展綜述如下：

1 PA的耐藥機制

PA的耐藥機制復雜，變化迅速，主要有如抗菌藥物水解酶、耐藥質粒、外排泵系統、生物被膜、細胞通透性改變及藥物作用靶位改變等。

1.1 抗菌藥物水解酶

PA耐藥機制之一是抗菌藥物水解酶的產生，包括頭孢菌素酶（AmpC）、超廣譜β-內酰胺酶（extended-spectrum β-lactamases，ESBLs）及金屬β內酰胺酶（metallo-β-lactamases，MBL）等。AmpC酶全稱是AmpC β內酰胺酶，可由β-內酰胺類抗生素誘導高表達，使β-內酰胺類抗生素水解，從而產生耐藥。生物體內的ESBLs也能夠水解β-內酰胺類抗生素或降低其活性。有研究提示，MBL是PA多重耐藥產生的重要因素，且主要產生以亞胺培南為代表的碳青霉烯類抗生素耐藥性[2-3]。這種耐藥機制還能使PA的耐藥能力可以不被β-內酰胺酶抑制劑所抑制[4]。

1.2 耐藥質粒

質粒耐藥性是細菌通過遺傳產生耐藥性的主要機制，質粒是細菌核質以外的DNA，其種類繁多，攜帶著耐藥基因的質粒稱為R質粒。R質粒不僅可以在細胞分裂時經過復制傳給子代細菌，還可以通過媒介（菌毛、噬菌體等）從耐藥菌傳給敏感菌，從而使得耐藥性快速傳播。鐘鳴[5]發現PA多重耐藥菌株有50%攜帶質粒DNA，消除其質粒后耐藥性消失，說明R質粒與PA多重耐藥性產生有關，且使其耐藥性傳播能力增強。

1.3 外排泵系統

外排泵系統（efflux pump system）即藥物主動轉運系統，是細菌耐藥性產生的重要機制。外排泵產生高耐藥是因其過度表達時會將進入細菌體內的大部分抗生素外排。多重耐藥菌相關的外排泵包括主要易化超（major facilitator，MF）家族、耐藥小結分裂（resistance-nodulation-division，RND）家族、鏈霉素耐藥或葡萄球菌多重耐藥家族及ATP-結合盒（ATP-binding cassette，ABC）轉運器。PA的外排泵基因過表達是其多重耐藥產生的重要機制，目前PA的7種主要外排泵系統均屬于RND家族。

1.4 生物被膜

細菌生物被膜（baterial biofilm，BF）是細菌吸附于物體表面后，分泌的多糖基質等物質使細菌相互聚集并形成保護的膜狀物。BF能抑制抗生素或白細胞從生物膜外進入細菌內，從而使細菌產生耐藥性。研究證明PA產生BF能力強，BF是使PA感染反復的原因之一，它使得細菌常植于植入體表面不易被完全清除，抗感染難度增大，而且BF的存在使PA的耐藥基因有充分的時間開啟，抗菌藥物水解酶的產量大于無BF的浮游菌。有報道顯示被膜銅綠假單胞菌的最小抑菌濃度（minimum inhibitory concentration，MIC）顯著高于浮游菌的MIC值[6]。

1.5 細胞膜通透性改變

抗生素通過細菌細胞膜進入細菌內部產生抗菌作用，反復用藥會導致細胞膜膜孔蛋白的含量降低或結構改變，使細胞膜通透性降低，抗生素滲透性改變，從而導致PA的耐藥性產生。PA細胞膜OprD2的缺失可能是造成其對亞胺培南耐藥的原因之一。但一般來說細胞膜通透性的改變導致的耐藥水平不高，主要是與其他耐藥機制產生協同作用[7]。

1.6 藥物靶位改變

藥物靶位改變會使PA產生耐藥性。PA青霉素結合蛋白（Penicillin binding proteins，PBPs）的改變會使其產生β-內酰胺類抗生素耐藥性。在基因水平上，細菌DNA拓撲異構酶Ⅱ的基因突變會導致PA產生喹諾酮類藥物的耐藥性，因為喹諾酮類藥物的抗菌機制就是抑制細菌DNA拓撲異構酶。

2 中藥抗耐藥銅綠假單胞菌機制

中藥抗菌抗感染歷史悠久，抑菌成分多樣，對于MDR-PA可于抑菌層面產生作用，也能在其耐藥性產生的多個環節進行干預。許多清熱解毒藥具有抗菌抑菌作用，如黃岑、連翹、薄荷、蒲公英及苦參等對PA均有抑菌作用，其中黃岑效果最強[8]。賀立群等[9]研究發現，焦梔子、黃芪及黃柏對銅綠假單胞菌耐藥菌株的增殖生長有著不同程度的影響。除單種中藥和中藥提取物外，中藥復方對PA也有著抑制作用。滌痰湯[10]有著較高的抑菌活性，能夠抑制超級耐藥菌形成酶的活性，對PA、金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌等都有著較好的抑菌作用。

2.1 抑制抗菌藥物水解酶

芪歸銀方屬于扶正透邪方，其本身無明顯體外殺菌作用，但高潔等[11]通過研究發現芪歸銀方在體外可逆轉耐亞胺培南銅綠假單胞菌的耐藥性，且減慢β-內酰胺酶水解速率，這提示芪歸銀方逆轉耐亞胺培南銅綠假單胞菌的耐藥性的機制之一可能是抑制其β-內酰胺酶的水解。張志勇[12]利用雙黃連注射液對MDR-PA的體外抑制作用，證明雙黃連注射液對PA的β-內酰胺酶存在抑制作用，從而起到抗菌作用。

2.2 消除PA耐藥質粒

質粒的消除可以通過理化作用來完成，但這對人體毒副作用大，所以利用中藥消除PA的耐藥質粒是值得我們研究的。中藥五倍子、馬齒莧、黃岑苷、白頭翁等對PA的R質粒具有消除作用。因為中藥對耐藥質粒的消除機制還不甚明朗，所以中藥對PA耐藥性逆轉的強弱與其耐藥質粒消除率的大小是否具有相關性還需進一步研究。

2.3 中藥對PA的生物膜作用

中藥對PA的生物膜作用包括恢復細菌細胞膜對抗菌藥物的通透性及延緩、抑制PA 生物被膜的形成，從而使抗生素更好地產生抑菌、殺菌作用，逆轉PA的耐藥性。鹽酸小檗堿俗稱黃連素，自黃連、黃柏、三顆針等植物中提取，具有顯著的抑菌作用，可延緩PA生物膜的形成[13]。也可通過增加PA細胞膜通透性達到抑菌、殺菌的作用。所以鹽酸小檗堿在理論上可以和抗生素合用，提高抗菌藥物通過細菌細胞膜的能力，降低PA的耐藥性。石慶新等[14]將鹽酸小檗堿和亞胺培南聯合作用于耐碳青霉烯類銅綠假單胞菌發現亞胺培南與鹽酸小檗堿聯用在體外對95%的耐藥菌株有抑菌作用，且能加強彼此的抗菌能力。苦參水煎液[15]可以抑制PA BF的形成，與左氧氟沙星同用時產生協同作用。銀翹散[16]也具有抑制PA BF形成的能力，能與阿奇霉素在抑制PA方面上產生協同抑菌作用。敗醬草提取物[17]可以直接抑制生物膜相關基因的表達，防止生物膜的形成。李亞楠等[18]在研究黃芩素（baicalein，BCA）聯合頭孢他啶（CAZ）對小鼠腹腔PA早期BF感染的治療作用時得出BCA單獨作用可抑制小鼠腹腔PA感染早期BF的生長的結論，頭孢他啶在與黃芩素聯合應用時對BF的殺菌作用可明顯增強。黃岑苷在與美羅培南（MEM）聯用時也得出相同結論[19]。魚腥草素鈉[20]對PA的生物被膜有清除作用，且在實驗中與亞胺培南等抗生素聯用能加強其抑菌作用[21]。魚腥草素鈉聯合聚維酮碘能增強聚維酮碘對PA生物被膜的抑制作用，兩者產生協同抑菌作用[22]。黃岑[23]、大黃[24]等可通過群體感應（quorum-sensing，QS）影響生物被膜的形成。

2.4 中藥對PA細菌外排泵的作用

現在PA研究最多的外排泵系統是MexAB-OprM、MexCD-OprJ、MexEF-OprN等。MexAB-OprM是最早被發現的PA外排泵系統，其作用底物廣泛，包含β-內酰胺類、喹諾酮類、氨基糖苷類、四環素類及大環內酯類等。外排泵的基因高表達也是PA產生碳氫酶烯類藥物耐藥性的重要原因。穿心蓮內酯是具有良好抗感染作用的穿心蓮二萜內酯類提取物，其對PA外排泵MexAB-OprM轉錄表達具有抑制作用，可扭轉PA的部分耐藥性。但也有研究表明，部分清熱解毒藥（如黃芩、金銀花、夏枯草）在對MDR-PA外排泵的作用中表現出與抗生素為拮抗作用，且夏枯草、穿心蓮、金銀花及五倍子能促進MDR-PA外排泵的基因表達[25]。所以中藥對于PA外排泵系統的研究還需更加深入。

2.5 中藥免疫調節能力

機體免疫能力在細菌感染過程中處于至關重要的地位。PA感染當人體免疫力降低（燒傷、創傷、炎癥、器官衰竭等）時容易發生，且MDR-PA感染所致的機體免疫功能損傷更為嚴重。中藥具有調節免疫功能的作用，中藥抗細菌耐藥的機制之一就是提高免疫力、消除炎性反應。對于PA感染的疾病而言，中藥可使感染所致的免疫紊亂趨于平穩，減少炎性細胞因子的釋放，改善感染癥狀，加強機體免疫力，從而使PA感染得到控制。這使得在一定程度上可減少抗生素的應用，使PA耐藥性的產生得到一些控制。在免疫能力穩定的情況下，也有利于減少細菌在機體內的定植數量，延緩細菌耐藥性的產生?？琢畈┑萚26]在芪歸銀方對MDR-PA感染大鼠淋巴細胞增殖的影響研究中，發現芪歸銀方一方面可適度下調感染后超早期T、B淋巴細胞增殖能力，另一方面在與頭孢他啶聯用時可將抗生素造成的過度抑制的淋巴細胞增殖能力趨于平穩。但中藥的“扶正祛邪”能力對PA多重耐藥性的調控功能在臨床上的相關研究還是不夠深入，需要從中醫理論的基礎上，將中藥增強免疫力的能力與逆轉細菌耐藥性相結合。

綜上所述，PA的耐藥機制復雜多變，且常由多種耐藥機制同時作用產生多重耐藥性，所以多靶點的高效逆轉PA耐藥性的抑制劑是現在研究的重點。PA耐藥性愈加嚴重的現在需要我們重視中藥的抗菌、抑菌、逆轉PA耐藥性作用，通過中藥及中藥理論的實驗實踐來拓展更加有效的抑菌劑、逆轉耐藥劑。中西醫結合對PA抗菌及抗耐藥的治療也是我們進一步努力的方向之一，希望可以通過中藥來對抗生素抗菌應用時耐藥性的產生進行調控，甚至使細菌本身已具有的耐藥性逆轉。中藥抗耐藥銅綠假單胞菌的研究還有著在體內研究匱乏、復方藥劑研究過少及抗菌和逆轉耐藥性的機制不明確等相關問題，但相信中藥在抗耐藥銅綠假單胞菌的進一步研究會為臨床抗菌、抗耐藥菌減輕抗生素的用藥壓力，為中藥學的發展帶來新的思路及研究方法。

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（收稿日期：2018-08-10? 本文編輯：羅喬荔）