十五種中藥與吡嗪酰胺聯合抗牛結核桿菌的體外實驗

謝宗會，蔣昌河，萬成杰，張春菁，楊再昌*

0 引言

結核病主要是由結核分枝桿菌引起的慢性傳染病，根據世界衛生組織《2019年結核病報告》，結核病仍是全球十大死亡原因之一，2018年全球新發結核病患者約1 000萬[1]。吡嗪酰胺是一種重要的一線抗結核病藥物，使用吡嗪酰胺可使結核治療時間由9個月縮短到6個月[2]，該藥可滲透入吞噬細胞，并進入結核分枝桿菌菌體內，菌體內的酰胺酶使其脫去酰胺基轉化為吡嗪酸而發揮抗菌作用；吡嗪酰胺可以殺死存在于酸性環境中的半休眠菌群[3]，在pH值為5～5.5時對結核分枝桿菌抑制作用最強，在人體中的最低抑菌濃度為12.5 μg/ml，當濃度達到50 μg/ml時，可以在體內直接殺死結核分枝桿菌[4]。本實驗是在中性條件下進行的。

異煙肼對代謝旺盛的結核菌具有強大的殺菌作用，但是不能殺死代謝靜止期的結核桿菌，而吡嗪酰胺對靜止期的結核桿菌有殺菌作用[5]，因此，吡嗪酰胺在結核治療中具有不可替代的作用。然而，在臨床應用中吡嗪酰胺存在明顯的缺點，與其他一線抗結核桿菌藥物相比(如異煙肼，其體外MIC值為0.061 μg/ml)，吡嗪酰胺的體外MIC值(50～120 μg/ml)高，必須大劑量給藥才能發揮治療作用，相關研究表明，長期大劑量服用吡嗪酰胺會導致明顯的肝毒性，若不及時進行保肝治療可導致患者死亡[5-6]。因此，尋找能夠增強吡嗪酰胺活性的分子對結核治療具有重要意義，這類分子一方面可能對吡嗪酰胺的殺菌活性起增強或協同作用，另一方面能減少吡嗪酰胺的用藥量，從而降低吡嗪酰胺的肝毒性。

在古代醫藥典籍中，結核稱為“尸疰”、“鬼疰”、“癆瘵”、“肺癆”等，《肘后備疾方》里記載桑白皮、車前子、柴胡、當歸治療尸疰、鬼疰，《衛生寶鑒》記載烏梅治肺瘵，《世醫得效方》記載地黃、茯苓治癆瘵，《醫宗金鑒》記載赤芍、桂枝治肺癆，偏方“二麻四仁湯”治肺癆，方中杏仁為主藥，文獻報道大黃、木香、三棱、莪術、蒼術對結核能發揮一定治療作用[7-10]?；谏鲜鑫墨I記載和報道，選擇桑白皮、桂枝、車前子、地黃、烏梅、茯苓、大黃、苦杏仁、當歸、柴胡、木香、京三棱、蒼術、莪術、赤芍共15種中藥作為試驗藥材，采用改良羅氏培養基絕對濃度法，體外測試了15種中藥醇提物與吡嗪酰胺的協同抗結核桿菌活性。

1 材料與方法

1.1 試驗藥物 桑白皮、桂枝、車前子、地黃、烏梅、茯苓、大黃、杏仁、當歸、柴胡、木香、京三棱、蒼術、莪術、赤芍購自貴陽市中藥材公司；吡嗪酰胺購自百靈威科技有限公司。

1.2 菌株及培養基 所用試驗菌株為牛結核分枝桿菌BCG菌株，購自ATCC(ATCC35734)。

1.3 試劑 常規化學試劑(均為分析純)購自天津市致遠化學試劑有限公司；改良羅氏培養基，購自上海博微生物科技有限公司。

1.4 儀器 旋轉蒸發儀，型號R-3，瑞士Buchi公司；桌上式垂直凈化工作臺，型號VD-650，佰輝公司；普通電熱套，型號DRT-4，北京市光明醫療儀器廠；高速多功能粉碎機，型號WJX-100，上海緣沃工貿有限公司。

1.5 實驗方法

1.5.1 中藥材提取物的制備 取桑白皮、桂枝、車前子、地黃、烏梅、茯苓、大黃、杏仁、當歸、柴胡、木香、京三棱、蒼術、莪術、赤芍15種中藥材，分別粉碎至20目左右的粗粉，用75%的乙醇萃取，按照藥材與乙醇1∶5的比例放入1 000 ml的圓底燒瓶里，采用熱回流法提取3次，每次1 h，合并提取液，減壓回收乙醇后，置蒸發皿蒸干，得到15種中藥材乙醇提取物，置冰箱保存備用。

1.5.2 吡嗪酰胺抑菌活性測定 改良羅氏培養基40.84 g，加入12 ml甘油，加蒸餾水600 ml煮沸5～10 min，115 ℃滅菌20 min，待冷卻至55 ℃左右加入1 000 ml攪勻的全蛋液，混勻，分裝在15 mm×150 mm的試管，每管5 ml[11](置于烘箱中高溫滅菌1 h)。稱取一定量的吡嗪酰胺，用二甲基亞砜溶解，制成10 mg/ml的母液，高壓滅菌后用微量進樣器加入上述改良羅氏培養基中，得到吡嗪酰胺濃度分別為60、120、240、480、960 μg/ml的含藥培養基，每個濃度做3管。陰性對照組為只加二甲基亞砜(<0.5%)的無藥培養基。試管放置成斜面，在80 ℃的凝固器中滅菌1 h。待培養基冷至室溫，每管分別接種牛結核分枝桿菌懸液50 μl (106CFU/ml)。接種后的試管放入恒溫培養箱中，37 ℃培養20 d后觀察結果。抑菌試驗結果判定如下：菌落數低于8個(含8個)計為有抑菌活性。其中，無菌落生長計“+ + + +”，1～2個菌落計“+ + +”，3～5個菌落計“+ +”，6～8個菌落計“+”，菌落數超過8個視為無抑菌活性，計“-”。

1.5.3 中草藥醇提物抑菌活性測定 15種中草藥乙醇提取物均用二甲基亞砜溶解，加入改良羅氏培養基中，除桂枝醇提物濃度為0.5 mg/ml外，其余14種中藥醇提物的終濃度均為1 mg/ml，每個樣本做3管，空白對照組為只加二甲基亞砜的培養基。其余同上法。

1.5.4 吡嗪酰胺與15種中草藥醇提物的聯合抑菌試驗 按上述方法制備同時含吡嗪酰胺和中草藥醇提物的含藥斜面培養基，吡嗪酰胺的終濃度為60 μg/ml，除桂枝醇提物濃度為0.5 mg/ml外，其余14種中藥醇提物的終濃度均為1 mg/ml，按上法滅菌、接種、培養和進行結果判斷。

2 結果

2.1 吡嗪酰胺抑菌活性結果 吡嗪酰胺的抑菌作用見表1，測出吡嗪酰胺對牛結核桿菌的最小抑菌濃度(MIC)為120 μg/ml。

表1 吡嗪酰胺對牛結核桿菌的體外抑菌活性(μg/ml)

2.2 15種中藥乙醇提取物及與吡嗪酰胺聯合的抗菌測試結果 15種中藥乙醇提取物及與吡嗪酰胺聯合的抑菌作用見表2。預試驗發現，桂枝醇提物為1 mg/ml時，具有抑制牛結核桿菌的作用，故在聯合抗菌試驗時，將其濃度降至0.5 mg/ml，其余14種中藥醇提物在1 mg/ml均無抗牛結核桿菌活性。從表2看出，共9種中藥與吡嗪酰胺存在聯合抗菌作用，按照抑菌強度，依次為桂枝、桑白皮、烏梅、茯苓、大黃、當歸、柴胡、木香、莪術。

表2 15種中藥乙醇提取物及與吡嗪酰胺聯合對牛結核桿菌的體外抑菌活性

3 討論

分枝桿菌屬(Mycobacterium)包含不同種類的分枝桿菌，其中結核桿菌分為人型結核分枝桿菌和牛型結核分枝桿菌，這兩類分枝桿菌可在人和牛之間交叉感染。出于生物安全考慮，國內外研究機構在篩選抗結核桿菌藥物時，一般采用牛結核桿菌BCG菌株或人結核桿菌H37Ra無毒株進行初篩[12]。

吡嗪酰胺是一種前藥，在結核桿菌內被轉化成吡嗪酸，在pH 5.5的酸性環境中產生殺菌作用[13]。體外抗人型結核桿菌試驗，在中性環境中吡嗪酰胺抑制人型結核桿菌的MIC值為100 μg/ml[12]。本實驗測出吡嗪酰胺在中性環境中抗牛結核桿菌的最小抑菌濃度為120 μg/ml。異煙肼體外抑制牛結核桿菌的MIC值為0.06～0.12 μg/ml，與異煙肼比較，結核桿菌不管是人型還是牛型，對吡嗪酰胺都缺乏敏感性。因此，將牛結核桿菌作為試驗菌株，對篩選能增強吡嗪酰胺抑菌作用的中草藥是恰當的。

當吡嗪酰胺濃度降低到60 μg/ml時，牛結核桿菌生長良好，在同等濃度(60 μg/ml)含吡嗪酰胺的培養基中分別再加入桂枝、桑白皮、烏梅、茯苓、大黃、當歸、柴胡、木香、莪術的醇提物后，牛結核桿菌的生長完全被抑制，表明這9種中藥能增強吡嗪酰胺的抗菌作用。后續工作中，擬采用活性跟蹤分離方法對桂枝、桑白皮、烏梅等中藥進行深入研究，分離、鑒定與吡嗪酰胺具有協同抗菌作用的活性分子，為發現新型抗結核桿菌藥物奠定基礎。