青蒿抗菌活性成分及作用机制研究进展
王雯倩 于子函 韩天香
山东中医药大学药学院 山东省 济南市 250000
[摘要] 青蒿作为一种抗疟新药为人所知,随后许多其他药理作用被研究证实,如抗菌、抗炎等作用。基于已公开发表的文献,本文系统整理国内外相关研究,对青蒿抗菌活性成分、作用机制两方面进行归纳与论述。总结得出青蒿中含[]有多种抗菌活性成分如倍半萜类青蒿素及其衍生物、挥发油类、酚类等,阐述了不同活性成分对金黄色葡萄球菌、结核分枝杆菌、大肠埃希菌等的抗菌作用及机制。本文旨在为青蒿在医药方面的进一步研究开发提供参考,同时为青蒿与抗生素的协同作用在临床上的应用提供思考和借鉴,期望推进青蒿的深入研究和综合开发。
[关键词] 青蒿;抗菌;活性成分;作用机制;研究进展
引言
青蒿为菊科植物黄花蒿Artemisia annua L.[1]的干燥地上部分,秋季花盛开时采割,除去老茎,阴干。青蒿味苦、辛,寒。归肝、胆经。有清虚热,除骨蒸,解暑热,截疟,退黄之功效[2]。自从屠呦呦发现抗疟新药青蒿素后,青蒿为人熟知,不少研究者开始了对青蒿的药物开发,期间发现青蒿除了有较好的抗疟疗效外,还有抗肿瘤、抗菌、抗炎等作用也较为突出。本文基于现有文献,对近年来有关青蒿的抗菌活性成分及其作用机制的最新研究进展进行综述,以期为青蒿的进一步深入研究以及临床应用提供参考和依据。
1.活性成分
有研究表明在青蒿整株植物中已鉴定出 600余种次生代谢物,继而郭源辉等[3]使用液相/气相色谱-质谱联用仪分析青蒿成分,检出倍半萜类35%、芳香族类29%、三萜类6%、甾体类6%、脂肪酸类6%、酚类5%、脂肪族类4%、生物碱类3%、杂环类2%、其他4%。其中体现出抗菌活性的主要有倍半萜类化合物中的青蒿素(Artemisinin,ARS)及其衍生物双氢青蒿素(Dihydroartemisinin,DHA)、青蒿琥酯(Artesunate,ASN)、蒿甲醚(Artemether)、蒿乙醚(Arteether)[4];青蒿精油青蒿酮((artemisia ketone)、石竹烯(caryophyllene)β-硒烯(β-selinene)和非洲硒烯 D(germacrene D)、酚类化合物咖啡酸、芹菜素,还有新发现的少数香豆素和木质素有一定抗真菌活性。
2.对金黄色葡萄球菌的作用
金黄色葡萄球菌作为一种食源性致病微生物,是革兰氏阳性菌的典型代表之一,是引起流行性疾病和食物中毒的头号致病菌,会对人的身体健康造成一定影响。然随着抗生素的研发及大量投入使用,致使其产生了一定耐药性,衍生出了耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistantStaphylococcus aureus, MRSA)。
查阅文献发现青蒿素及其衍生物单用的抗菌效果一般,如ASN对MRSA无明显抗菌活性[5],DHA对金黄色葡萄球菌同样没有抗菌活性,单独治疗疾病意义不大。但黄梅实验发现DHA与头孢呋辛(Cefuroxime,CFX)联用可以通过抑制蛋白质总量、破坏细菌形态结构和抑制细菌的多药外排系统相关基因的表达发挥协同抗菌作用,且DHA浓度与疗效呈明显依赖性。梅兆雄实验优化了青蒿素提取工艺,发现在浓度65%、固液比1∶8、提取温度80℃、提取时间4 h条件下对金黄色葡萄球菌的MIC值为48.8μL/mL,抑菌作用显著。除外,李玲玲实验发现青蒿挥发油对多种细菌都有抑制作用,尤其对金黄色葡萄球菌的抑制作用最为显著,最小抑菌浓度(minimal inhibit concentration,MIC)低至48.5 μL/mL。
3.对结核分枝杆菌的作用
结核分枝杆菌(Mtb)是一种抗酸的杆状需氧菌,是人类主要致命疾病结核病(TB)的致病病原体。近年来,原发感染和抗结核药物服用不当使其获得耐药性导致耐多药结核分枝杆菌(MDR-Mtb)的出现,较原始菌株其传播速度快,病死率高,危害重大,抗菌研究之路任重而道远。
ASN作为青蒿素的衍生物可以通过联合抗生素发挥协同作用以改善MDR-MTB的药物敏感性从而表现出良好的抗菌效果,2018年,马小华等利用刃天青法检测并证实上述观点。如今喻容等进一步研究发现ASN与利福平、异烟肼联合作用时,MDR-Mtb的药物敏感性也有明显改善,且MIC值明显降低,再次证明以上观点。证实其机制可能是通过破坏Mtb细胞膜结构,使抗结核菌药物聚集到细菌内以高效抗菌。此外,张宁等通过琥珀酸将精氨酸链接到ARS分子上合成了一个新型的青蒿素衍生物,利用精氨酸对细菌细胞壁的破环作用提高了ARS的抗结核菌活性。
4.对大肠埃希菌的作用
大肠埃希菌,又名大肠杆菌,属肠杆菌科,是杆状革兰氏阴性菌的代表之一,据统计,致病性大肠埃希菌每年可导致超1.6亿例痢疾和100万人死亡。
整理文献发现,青蒿对大肠杆菌的作用主要体现在与其他药物联用中。黄梅等研究发现CFX和氨苄青霉素与DHA联用可发挥协同作用破坏细菌细胞壁,同时该研究还首次发现DHA联合CFX可影响与细菌耐药性形成密切相关的蛋白超氧压力基因soxS的表达,为降低细菌耐药性提供了新思路。在此基础上董国伟等通过协同抑菌实验发现ASN联合左氧氟沙星(LEV)也可增强抗生素的抑菌作用,证实作用机制为通过降低外排泵基因AcrB表达以减少细菌对外来药物的排出,验证了上述机制推测。有研究发现青蒿素纳米铜可有效抑制大肠杆菌、肺炎链球菌和金黄色葡萄球菌的生长。苗胜男等实验发现青蒿素纳米锌对大肠杆菌和沙门氏菌具有较好的抑菌能力。二者的结合无疑为青蒿抗菌的研究提供了新的方向,但由于这种抗菌材料制备过程复杂,且毒副作用大,只能用于体外抗菌而无法应用于临床,这将是未来研究需要着重考虑的问题。
5.对其他菌类的作用
除此之外,还发现青蒿提取物对其它菌种如铜绿假单胞菌、白色念珠菌、痤疮丙酸杆菌等也有一定抑制作用。
结语
本研究对中药青蒿的抗菌活性成分及其对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、结核分枝杆菌等的抗菌作用进行了系统综述,发现青蒿素类药物在与抗生素协同作用时发挥更好的疗效,而单独使用则疗效不佳甚至对部分菌种未表现出抗菌活性。同时,近期有研究发现青蒿除与抗生素协同使用外,与金属纳米材料结合也表现出了优越抗菌活性,但由于与金属连用,对人的身体有一定毒副作用且目前对青蒿抗菌的研究仍处于起步阶段,绝大多数实验仅集中于体外研究,对青蒿抗菌的体内实验研究以及临床应用将是未来研究的重要方向。
参考文献
[1]胡世林.青蒿的本草考证[J].亚太传统医药,2006(01):28-30.
[2]国家药典委员会.中华人民共和国药典[M].一部.北京:中国医药科技出版社,2020:207.
[3]郭源辉,刘婕,刘传鑫,等.黄花蒿的化学成分与药理作用研究进展及质量标志物的预测分析[J].世界科学技术-中医药现代化,2023,25(04):1309-1332.
[4]蒋为薇,钱妍.青蒿素及其衍生物抗菌活性的研究进展[J].中国药房,2019,30(14):2003-2007.
[5]吕品, 秦玉花, 王山梅, 等. 青蒿琥酯对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌体外抗菌活性研究[J]. 中华实用诊断与治疗杂志, 2015, 29(7): 643-644.