松蘿酸抗感染作用及機理研究進展

熊楠 徐劍 黃敏 高承賢

（浙江中醫藥大學，浙江杭州 310000）

松蘿酸（usnic acid, UA）是一種具有獨特二苯并呋喃骨架的次生代謝產物，常見于松蘿（Usnea）、樹華（Rama-lina）和石蕊（Cladonia）等屬的地衣真菌中[1-2]。自1844 年被首次分離以來，UA 已成為研究最廣泛的地衣代謝物。這種天然化合物表現出多樣的生物和生理學活性，包括抗菌、抗病毒、促進皮膚創傷愈合、抗炎、抗腫瘤、抗氧化以及解熱鎮痛等一系列功效[1-3]。

隨著耐藥性問題的日益嚴重，近些年UA 在抗感染方面的應用受到越來越多的關注，相關作用機理研究也逐步深入，本研究擬對這方面的進展作一簡要綜述。需要指出是，UA 具有兩種光學異構體，包括(+)-和(-)-UA （圖1），兩者均可從許多不同地衣中分離獲得[3]。但是目前有關UA的生物活性研究絕大多數集中在右旋(+)-對映體，因此本綜述主要圍繞(+)-UA 展開。

圖1 (+)-(A)和(-)-(B)松蘿酸

1.松蘿酸的抗感染活性

1.1 抗細菌活性

UA 具有良好的抗菌生物活性，其抗菌譜以革蘭氏陽性菌為主，包括葡萄球菌、鏈球菌、腸球菌、芽孢桿菌、痤瘡丙酸桿菌、李斯特菌、產氣莢膜梭菌及分支桿菌等[3]。UA 對這些微生物的最低抑菌濃度（MIC）大多為1-64μg/ml。一些革蘭氏陰性菌對UA 也比較敏感[3]，包括部分擬桿菌（MIC=2-8μg/ml）、普通變形桿菌（MIC=36μM）以及小腸結腸炎耶爾森菌（MIC=18μM）。值得重視的是，UA 對革蘭氏陰性細菌幽門螺桿菌具有強抗菌作用（MIC50=0.064, MIC90=4μg/ml）[4]。除此之外，UA 和部分抗生素聯用還具有協同抗菌效果。最近研究[5]表明，UA 和諾氟沙星聯用可協同抑制臨床耐藥菌株耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）的生長。二者聯用不僅誘導細菌體內產生氧化應激反應，從而損傷細胞膜，而且還干擾細菌代謝及肽聚糖和脂肪酸的生物合成；在感染金黃色葡萄球菌的小鼠模型中，聯合使用UA 和諾氟沙星可顯著降低細菌負荷，且不會引起任何可檢測的相關毒性。

除直接抑制細菌生長外，UA 還能干擾細菌生物膜的形成。一項研究[6]表明UA 可抑制四種血清型化膿性鏈球菌生物膜的形成。該天然產物不僅使這些細菌生物膜生物量減少，而且使構成生物膜形成的蛋白質和脂肪酸組分也減少。此外，UA 還能抑制多種革蘭氏陽性和陰性細菌生物膜的形成[3]。利用該特性，在小型醫療器械中加入UA可預防細菌附著和生物膜形成。在另一項研究中，將UA加入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中能夠抑制MRSA 生物膜的形成；由此，SiK 等人開發了一種由氧化鋅、硬脂酸鈉和UA 組成的納米結構生物活性膜，與不加UA 的活性膜相比，前者有效抑制食物病原體腸沙門氏菌的粘附和生物膜形成[7]。

1.2 抗真菌活性

UA 對許多致病性和非致病性的真菌和酵母具有較弱的抗真菌作用，其MIC 值通常高于100μg/ml[3]。不過，UA 對不同真菌生物膜的形成具有較強的抑制作用。一項研究[3]表明，UA 不僅可抑制白色念珠菌生物膜的形成從而防止進一步粘附，而且還能降低成熟生物膜的厚度。在另一項研究中，濃度為4μg/ml 的UA 顯著抑制了生物膜形成，其中對耐唑類白色念珠菌菌膜的抑制率為71.08%，而對唑類敏感白色念珠菌菌膜的抑制率為87.84%[8]。此外，Pires[9]等人測試了UA 對Candida orthopsilosis 和C.parapsilosis 兩種念珠菌的抗菌膜作用，發現UA 抑制這兩種菌50%菌膜形成的濃度均為3.9μg/ml，但是UA 抑制C. parapsilosis 80%菌膜形成的濃度高出其它菌兩倍，達到62.5μg/ml。不過，Kvasnickova 等人[10]的研究表明，UA 濃度即使高達300μg/ml，對C. parapsilosis 和C. krusei 兩種念珠菌的菌膜形成也沒有任何抑制作用。

1.3 抗病毒活性

UA 具有一定的抗病毒活性[11]。研究表明UA 能抑制單純皰疹病毒1 型的細胞病變效應；用復合制劑Zn-UA 治療乳頭瘤病毒，6 個月內表現出抑制病毒生長的效果。另外，1.0μg/ml 的(+)-UA 顯 示 出 對Epstein-Barr 病 毒 復制的抑制作用，而(-)-UA 活性相對較低，其有效濃度為5.0μg/ml。另一項研究表明，濃度為100μg/ml 的UA 對MDCK 細胞和甲型流感病毒感染的A549 細胞（如H5N1，H3N2 等）具有一定的抗流感病毒作用；并且發現UA 不能抑制病毒入侵，但能抑制病毒復制，提示其抗病毒作用的模式與陽性對照藥金剛烷胺不同。此外，由于UA 同時對由流感病毒和抗真菌活性誘導的炎癥反應具有抑制作用，因此它可以用作其他抗流感病毒藥物的輔助療法。

1.4 抗蟲活性

Fournet 等人測試了UA 對巴西利什曼原蟲、亞馬遜酵母和杜氏利什曼原蟲的抑制效果，結果發現原蟲與25 μg/ml 的UA 一起孵育48h 后，UA 會導致寄生蟲裂解，這和相同濃度的陽性對照藥物（pentamidine）的效果相同。在另一項研究中[12]，考察了UA 以25mg/kg 的劑量對亞馬遜利什曼原蟲感染的BALB/c 小鼠的保護作用，分別采用口服、在受感染足墊中皮下注射、或通過病灶內注射等途徑給藥。結果發現，與未經藥物處理的動物相比，通過皮下注射和口服UA 沒有產生任何保護效果；但是通過病灶內給藥效果顯著，小鼠足墊中感染的寄生蟲負荷下降了72.28%，而且除了注射后腳墊上的輕微炎癥外，沒有觀察到其它毒性作用。在同一研究中，作者考察了劑量為5、10、20mg/kg 的UA 以及配制在脂質體中10mg/kg 劑量的UA，通過灌胃給藥對感染了弓形蟲速殖子的Swiss Webster 小鼠保護實驗。結果發現UA 以時間和劑量依賴的方式抑制速殖子的存活，并抑制細胞生長；值得一提的是20mg/kg 的(+)-UA 和配制在脂質體中10mg/kg 劑量的UA 均顯著延長感染了寄生蟲小鼠的存活時間，且UA 的療效優于對照藥物乙酰螺旋霉素[12]。

2.松蘿酸的作用機理

隨著對UA 興趣的增加，有關其作用機理方面的研究報道也逐漸增多。在一項使用金黃色葡萄球菌MRSA 的研究中，作者認為該化合物可能通過破壞細菌細胞膜來發揮其抗菌作用[13]。另一項研究表明，UA 對枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌RNA 和DNA 的合成具有強烈抑制作用，并且還影響細菌mRNA 翻譯從而抑制蛋白質合成[14]。最近，Yuri 等人利用脂雙層膜及小鼠肝線粒體模型證明UA是一種H+載體[15]；添加Ca2+可顯著促進UA 誘導的質子轉運活性，UA 中的三個羥基都參與質子和Ca2+的結合，修飾UA 中任何一個羥基不僅降低對鈣離子的螯合能力及解偶聯活性，而且還降低其對枯草芽孢桿菌生長抑制作用；此外，UA 還能快速耗散肝線粒體及枯草芽孢桿菌的膜電勢。這些結果均表明UA 是一種鈣離子依賴的質子解偶聯劑。H+載體能夠使細胞膜氧化磷酸化解偶聯，在破壞H+濃度梯度的同時抑制ATP 合成；由于RNA、DNA和蛋白質等生物大分子的合成均需要大量的能量（ATP）參與，因此，質子梯度的紊亂以及由此導致的ATP 合成抑制作用被認為是UA 具有抗菌、抗蟲的主要作用機制。

3.松蘿酸的毒性作用

將小鼠原代肝細胞用5μM UA 處理，16h 后98%細胞發生死亡。UA 的毒性可能和該分子的“三酮”部分有關，其能夠導致線粒體膜電位的喪失；且由于該片段的酸性，分子可以通過線粒體膜擴散從而導致質子泄漏[11]。此外，UA 還導致細胞周期失調、DNA 損傷和氧化應激反應，并且Nrf2 信號通路在UA 誘導的細胞毒性中被激活。在發達國家，UA 曾被作為減肥用膳食補充品而大量銷售。然而，多個報道發現松蘿酸具有一定的肝臟毒性[2]。它能引發肝細胞線粒體功能障礙和氧化應激反應，并摧毀肝細胞的正常代謝過程，進而在病人體內引起肝中毒和急性肝衰竭。但是，另有報道[11]，UA 在細胞實驗中觀察到的毒性在體內試驗中不太明顯，中毒需要長期食用大量UA。14d 的急性毒性研究表明，UA 對通過飼料（100 或200 mg/kg/d）喂養的大鼠和小鼠均具有肝毒性，但較低劑量的耐受性良好。除肝毒性外，UA 還可能導致接觸性過敏。

4.展望

松蘿酸是一種結構獨特的化合物，以兩種對映體的形式存在，具有重要的生物活性。克服細菌感染的耐藥性和抗蟲是UA 及其衍生物最有前途的應用領域，然而UA對人體具有肝毒性、接觸性過敏反應及炎癥反應，加之其生物利用度較差，限制了其在臨床上的應用。因此如何提高UA 生物利用度以及增效減毒成了該化合物后續的研究重點。