消除大腸桿菌耐藥性的中藥復方研究進展

王芝超，劉 洋，呂新彪，林冬梅，朱 陣，2，張永英，2*

（1. 河北工程大學生命科學與食品工程學院，河北邯鄲056000；2. 河北省禽病工程技術研究中心，河北邯鄲056000）

近年來，多藥耐藥大腸桿菌的出現和廣泛傳播[1]，使抗菌藥物的治療效果越來越差。相比細菌抗性突變的速度，新藥研發在周期上明顯滯后。隨著超級耐藥菌的產生，治療過程中不得不超劑量使用或多種抗生素聯合使用；而抗菌藥物的大劑量廣泛使用造成細菌耐藥譜增寬、動物性產品藥物殘留、對環境和人類健康造成污染和損害[2]。

由于大腸桿菌耐藥性的廣泛傳播，開始研究如何消除大腸桿菌耐藥性，提高其對抗菌藥物的敏感性。中藥在治療細菌感染時不易產生耐藥性、對機體的毒性作用較小，且復方中藥具有多靶點的優勢。中藥在消除細菌耐藥性方面的研究逐漸增多，也取得一些成績[3]。文章對近年來中藥消除大腸桿菌耐藥性的研究做以下幾方面的闡述。

1 中藥消除大腸桿菌的耐藥機制

1.1 消除大腸桿菌R質粒

大腸桿菌R質粒攜帶多種耐藥基因，使細菌對部分抗生素產生耐藥性。中藥可有效消除大腸桿菌R質粒，且在疾病治療中發揮重要作用。劉洋[4]研究表明，山楂水提取物作用8株β-內酰胺類藥物耐藥大腸桿菌后，其質粒條帶均缺失1～3 條，耐藥消除率達20%以上。張傳津等[5]研究表明，蒼術、金銀花對多重耐藥大腸桿菌R 質粒均具有消除作用，中藥分別作用20 h 后，大腸桿菌對抗生素耐藥率均下降6.67%。中藥千里光水浸液也可消除多重耐藥大腸桿菌R 質粒，質粒消除率在10%左右[6]。消除R 質粒是降低大腸桿菌耐藥性主要方法之一，但耐藥大腸桿菌對不同類別的中藥敏感度不同，因此耐藥消除率也存在差異。

1.2 抑制β-內酰胺酶活性

耐藥大腸桿菌可產生β-內酰胺酶，此酶可水解β-內酰胺類抗菌藥物中β-內酰胺環，從而使耐藥菌對抗生素敏感性降低甚至喪失。Shrivastav等[7]研究發現，丁香油和羅勒葉對β-內酰胺酶具有很好的抑制能力，并且2種中藥協同使用效果更佳。曹敏[8]研究表明，蘆薈大黃素、木樨草素、苦參堿、大蒜素、香紫蘇醇能抑制β-內酰胺酶活性，5種中藥中蘆薈大黃素抑制β-內酰胺酶效果較明顯，濃度為90 μg/mL 時，可抑制81.7%的β-內酰胺酶活。中藥重樓皂苷、黃芩黃酮和敗醬草皂苷也能抑制產ESBLs大腸桿菌中β-內酰胺酶活性，多重耐藥消除率為71.43%以上，并且最小抑菌濃度（MIC）在2.500～10.918 mg/mL之間[9]。目前，除研發可消除β-內酰胺酶的藥物之外，還需尋找新抑制劑防止藥物中β-內酰胺環被水解失去活性。

1.3 抑制大腸桿菌主動外排系統

主動外排系統（AcrAB–TolC）是大腸桿菌多重耐藥重要機制之一，該系統將進入細胞內的藥物轉運至細胞外，使胞內藥物濃度下降，從而逃避藥物的殺傷作用達到自我保護的目的。主動外排系統使大腸桿菌對許多抗生素產生抗藥性，導致治療效果差；而中藥可通過抑制大腸桿菌主動外排系統中AcrA表達量，使細胞轉運能力下降，減少抗菌藥物流出，有助于降低大腸桿菌耐藥性的產生。Zhang 等[10]研究表明，穿心蓮內酯直接抑菌作用是通過抑制多重耐藥大腸桿菌外排泵表達和抗生素抗性位點恢復部分抗生素敏感性；間接抑菌作用是抑制耐藥菌生物膜形成，毒力因子產生和細菌之間黏附作用及破壞細菌完整性，通過這2 種抑菌作用使其耐藥性下降。Banerjee 等[11]研究表明，多重耐藥大腸桿菌AG100A（AcrAB-TolC 外排泵系統突變體）以及大腸桿菌D22（EnvA1突變體）MIC 分別為125 μg/mL 和250 μg/mL，穿心蓮對LPS 缺陷菌株（D22）和外排泵突變菌株（AG100A）具有一定滲透性。劉坤友等[12]研究表明，苦丁茶處理多重耐藥大腸桿菌前后主動外排系統中AcrA-mRNA 表達量由5.01 下降至1.77；小飛揚草處理多重耐藥大腸桿菌前后AcrA-mRNA 表達量由1.57降至0.32。

1.4 改變細胞膜通透性

大腸桿菌耐藥率與細胞外膜形成能力成正比。此外，中藥對具有強生物膜形成能力菌株表現出明顯抑制作用，為弱化大腸桿菌耐藥性提供基礎。Qu等[13]研究表明，多重耐藥大腸桿菌經槲皮素處理后，其β-半乳糖苷酶和堿性磷酸酶水平顯著升高，大腸桿菌細胞外膜破裂。中藥當歸在亞抑菌濃度下，使耐藥大腸桿菌變形，細胞膜結構完全破壞，出現細胞質流失[14]。張玉國[15]研究發現，黃連連續作用四環素類藥物耐藥大腸桿菌后，菌株細胞外膜蛋白OmpF 和OmpC 由缺失恢復表達，使耐藥大腸桿菌細胞外膜黏附性下降，其耐藥消除率在0.5%～19.0%之間。中藥作用導致大腸桿菌細胞膜破壞，使細菌面臨巨大生存壓力，從而達到消除耐藥性目的。

1.5 抑制耐藥基因表達

大腸桿菌因攜帶多種耐藥基因而產生耐藥性。李棟[16]研究表明，五味子、黃芩、黃連可消除喹諾酮類耐藥大腸桿菌PMQR 耐藥基因，其中黃連消除耐藥基因效果最好，3味中藥對耐藥基因PMQR消除效果均為高劑量組>中劑量組>低劑量組，并且高劑量組五味子和黃連對喹諾酮類耐藥大腸桿菌耐藥消除率在90%以上，而高劑量組黃芩耐藥消除率在70%以上。張奎[17]通過對6 株β-內酰胺類耐藥大腸桿菌部分耐藥基因檢測發現，中藥苦參堿和吳茱萸堿可消除耐藥基因blaTEM，從而降低β-內酰胺類耐藥大腸桿菌的耐藥性。中藥是抑制耐藥大腸桿菌中耐藥基因的有效藥物，通過抑制基因表達量降低耐藥大腸桿菌耐藥性。

2 中藥消除大腸桿菌耐藥性的時間及濃度依賴性

2.1 中藥作用時間對大腸桿菌耐藥性的影響

中藥作用耐藥菌時間越長耐藥消除率越高，但超過一定時間其耐藥效果有所下降。汪晶等[18]研究發現，五倍子作用多重耐藥大腸桿菌不同時間其耐藥消除率不同，作用48 h耐藥消除率為3.6%，作用72 h耐藥消除率為4.8%。彭苗苗[19]研究表明，黃檗處理多重耐藥大腸桿菌48 h其消除率為9.5%；作用72 h其消除率為14.4%。陳群等[20]研究表明，黃連連續作用多重耐藥大腸桿菌48 h 和72 h 后，其消除率由2.42%升至22.57%。中藥作用耐藥大腸桿菌均表現出隨作用時間延長耐藥消除率增加的特點，并且不同中藥消除大腸桿菌耐藥性最佳作用時間有所不同，通常在48～72 h間耐藥消除率較高。

2.2 中藥作用濃度對大腸桿菌耐藥性的影響

不同中藥對大腸桿菌耐藥消除率均有差別，在限定時間內藥物濃度越高其耐藥消除率也顯著升高。黃永志[21]研究發現，黃連、黃芩、五味子、艾葉可以消除多重耐藥大腸桿菌耐藥性。其中，黃連和黃芩耐藥消除效果較明顯，隨藥物濃度增大黃連作用大腸桿菌24 h 其耐藥消除率由61.2%（1/4MIC）升至78.1%（1/2MIC）；而黃芩耐藥消除率由78.1%（1/4MIC）升至82.8%（1/2MIC）。Sun 等[22]研究表明，不同濃度苦參堿對多重耐藥大腸桿菌細胞外膜形成能力的抑制程度不同。在抑制ompA基因調節上1/2 MIC濃度苦參堿比1/4 MIC 濃度苦參堿抑制效果更明顯，表明苦參堿在抑制大腸桿菌細胞外膜形成機制中，濃度在1/2 MIC 時引起基因下調程度比濃度在1/4 MIC 時要強。耐藥大腸桿菌對不同類別的中藥敏感度不同，所以表現出耐藥消除率不盡相同，但與其他濃度中藥相比濃度為1/2 MIC時，其耐藥消除率更高，消除耐藥效果更明顯。

3 單味和復方中藥對消除細菌耐藥性的影響

3.1 單味和復方中藥對耐藥菌株消除率的影響

三黃湯（黃連、黃芩、大黃）在傳統復方中藥中具有清熱解毒、燥濕功效、抑菌成分復雜，各中藥之間可起到協同抑菌作用。寧官保等[23]研究發現，在亞抑菌濃度下，黃芩處理多重耐藥大腸桿菌24 h，其耐藥消除率為4%；處理48 h，其耐藥消除率為6%。黃連處理多重耐藥大腸桿菌24 h，其耐藥消除率為3%；處理48 h，其耐藥消除率為4%。大黃處理多重耐藥大腸桿菌24 h，其耐藥消除率為2%；處理48 h，其耐藥消除率為3.5%。由這3種成分組成的三黃湯處理大腸桿菌24 h，其耐藥消除率為9%；處理48 h，其耐藥消除率為10%。韋嬪等[24]研究發現，在亞抑菌濃度下黃連分別處理5 株多重耐藥大腸桿菌24 h，平均耐藥消除率為5.34%；分別處理48 h，平均耐藥消除率為7.27%。金銀花分別處理5 株多重耐藥大腸桿菌24 h，平均耐藥消除率為2.67%；分別處理48 h，平均耐藥消除率為3.47%；而連翹在亞抑菌濃度下總耐藥消除率為5%。吳崢嶸[25]表明，由黃連、金銀花和連翹組成的雙黃連處理多重耐藥大腸桿菌24 h，其耐藥消除率為20.1%；時間延長至48 h，其耐藥消除率為25.4%，耐藥消除率隨作用時間延長而升高。黃連、黃芩、黃檗、梔子這4種成分都以不同程度消除多重耐藥大腸桿菌耐藥性，消除耐藥率在3%～6%之間。李永偉等[26]發現，將4種成分組成的黃連解毒湯濃度在0.3 g/L時對產ESBLs 大腸桿菌耐藥消除率在60%～75%之間。由黃連、黃芩、黃檗、梔子組成黃連解毒湯，在配伍使用中達到增效目的，使黃連解毒湯耐藥消除率高于其單味中藥耐藥消除率。以上研究說明，雖然單味中藥和復方對大腸桿菌耐藥消除率均隨作用時間延長而上升；但與組成復方的單味中藥相比，復方中藥耐藥消除率更高。

3.2 單味和復方中藥對作用靶位的影響

中藥復方多采用清熱解毒和清熱燥濕的方劑，組成上相對簡單，與單味中藥相比，復方作用較全、消除靶位較多。楊奇等[27]研究發現，黃連、黃芩、大黃和三黃湯消除耐藥機制有所不同。當黃芩、黃連和大黃分別作用于多重耐藥大腸桿菌后，均有部分質粒條帶缺失，并且黃連中小檗堿可以抑制多重耐藥大腸桿菌細胞膜蛋白合成；黃芩中黃酮類化合物可以消除多重耐藥大腸桿菌R 質粒中耐藥基因，抑制多重耐藥大腸桿菌DNA和RNA形成；大黃中蒽醌衍生物可以抑制耐藥菌核酸和蛋白質形成，從而達到消除耐藥性目的。然而，三黃湯在消除耐藥機制方面比上述3 種中藥更全面。蘆亞君等[28]研究表明，經三黃湯處理后多重耐藥大腸桿菌β-內酰胺酶含量由0.0345 降至0.0230。舒剛等[29]研究發現，當用三黃湯處理多重耐藥大腸桿菌之后，3條質粒條帶均消失，質粒消除前后抗菌藥物MIC均有下調趨勢。尹秀玲等[30]研究表明，多重耐藥大腸桿菌經加減三黃湯處理后主動外排系統中AcrA基因含量呈現明顯下調的趨勢。馬馳[31]研究發現，當金銀花、黃芩、連翹分別作用于多重耐藥大腸桿菌后，所攜帶質粒條帶均有不同程度缺失。但由這3種藥物組成的雙黃連不僅可以消除多重耐藥大腸桿菌R質粒，還可以抑制β-內酰胺酶活性，改變大腸桿菌細胞膜通透性。吳崢嶸[25]研究表明，亞抑菌濃度的雙黃連可使多重耐藥大腸桿菌R 質粒濃度下降，其耐藥消除率與傳統消除劑相當，并且將高、中、低濃度雙黃連分別作用多重耐藥大腸桿菌時，β-內酰胺酶活性由初始9.52 分別降至3.81、7.54、9.08，當雙黃連作用耐藥菌24 h 時，大腸桿菌細胞膜結構被完全被破壞，出現細胞質流失。鹽酸黃連素、黃芩總苷、大黃，在亞抑菌濃度下對多重耐藥大腸桿菌耐藥消除率在2%～6%之間，其中黃連素可消除多重耐藥大腸桿菌耐藥質粒；大黃中的蒽醌衍生物可抑制耐藥菌核酸和蛋白質形成；黃芩苷可消除耐藥大腸桿菌R 質粒，抑制大腸桿菌DNA 和RNA 形成[32]。朱利霞等[33]研究發現，將3 種成分組成三黃片可消除多重耐藥大腸桿菌R質粒，降低β-內酰胺酶含量，其耐藥消除率為31%。

由此可見，雖然單味中藥對耐藥菌具有耐藥消除作用，但作用靶位較單一；而復方不僅可以消除耐藥菌R 質粒，還可抑制β-內酰胺酶活性，并且改變大腸桿菌細胞膜通透性。表明復方比單味中藥更好從多靶位消除大腸桿菌耐藥性，恢復大腸桿菌對抗菌藥物的敏感性。

4 結論

復方中藥與單味中藥相比，作用較全面并且多靶位、多方面作用，相比之下復方中藥可以更好地消除大腸桿菌耐藥性。但是，傳統中藥復方組成上相對簡單，消除耐藥作用靶位2～3個，存在一定局限性。在消除細菌耐藥的中藥方劑開發和研究中，可以嘗試從消除細菌耐藥機制方面，采用作用不同靶位的藥物或有效成分結合中醫的復方原則進行復方，這樣可以從全方位、多角度的消除細菌的多重耐藥性，延長抗生素使用壽命。