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肺炎克雷伯菌是医院感染的常见病原菌之一,是引起呼吸道、泌尿生殖道、伤口、血液和中枢神经系统等部位感染的重要病原菌。随着抗生素的广泛使用,肺炎克雷伯菌耐药性日趋严重,已成为全球重点关注的耐药菌之一[1]。泛耐药肺炎克雷伯菌是指对包括黏菌素和替加环素在内的所有分类的常用抗生素都耐药的肺炎克雷伯菌[1],泛耐药菌给临床抗感染治疗带来极大挑战。因此,探求新的药物和途径治疗泛耐药菌引起的感染势在必行。近年来,关于中药抗菌活性的研究逐渐增多[2-3],但由于目前大部分中药抗菌作用机制不明确[3],且同一种中药对不同病原菌的抗菌活性不同,因此,需要针对具体的病原菌筛选具体抗菌活性的中药。本研究从60种临床常用的中药配方颗粒中,筛选对泛耐药肺炎克雷伯菌具有抗菌活性的中药,并初步探究具有抗菌活性中药的作用机制以及药物间的相互作用,旨在为泛耐药肺炎克雷伯菌的中药治疗提供依据。
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收集的28株细菌,经VITEK MS鉴定结果均为肺炎克雷伯菌。两种药敏实验结果一致,28株细菌均为泛耐药菌株。
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本次共筛选出黄芩、黄连、麻黄和鸡血藤4种对所有泛耐药菌均有抑菌活性的中药颗粒剂,以及夏枯草和地榆2种对部分菌株有抑菌活性的中药颗粒剂。结果显示,黄芩有强抑菌作用;黄连有中等抑菌作用;麻黄和鸡血藤有弱抑菌作用(见表 1)。
中药 抑菌圈
直径*/mm最小抑菌圈
直径/mm最大抑菌圈
直径/mm黄芩 20(20, 21) 19 23 黄连 15(15, 16) 14 18 麻黄 12(11, 13) 11 14 鸡血藤 10(10, 11) 10 12 夏枯草 7(6, 9) 6 13 地榆 8(7, 9) 7 12 *示各组药物的抑菌圈直径均不服从正态分布,故用中位数(四分位数间距)表示 表 1 6种有抑菌活性中药颗粒剂对泛耐药肺炎克雷伯菌的抑菌效果
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4种对28株泛耐药菌株均有抑菌活性的中药颗粒剂调整pH前后,抗菌活性差异均无统计学意义(P>0.05)(见表 2)。
中药 调节pH前药液 调节pH后药液 uc P** 药液pH值抑菌圈直径/mm 药液pH值抑菌圈直/mm 黄芩 5.252 20(20, 21) 7.302 20(20, 21) -0.76 >0.05 黄连 4.782 15(15, 16) 7.189 16(15, 16) -1.41 >0.05 麻黄 5.071 12(11, 13) 7.134 12(11, 12) -1.71 >0.05 鸡血藤 5.162 10(10, 11) 7.273 10(10, 11) -0.43 >0.05 注:调节pH前后各种药物的抑菌圈直径数据均不服从正态分布,故用中位数(四分位数间距)表示;**示同一种药物调节pH前后2种药液对28株泛耐药菌抑菌圈直径的差异比较,采用Wilcoxon符号秩检验 表 2 4种有抑菌作用的中药调节pH前后抑菌活性比较
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黄芩、麻黄和鸡血藤等3种对泛耐药菌均有抑菌作用的中药,其MIC依次为:64、128、256 mg/mL;MBC依次为:128、256、512 mg/mL。82.1%(23/28)实验菌株黄连的MIC为64 mg/mL,17.9%(5/28)为128 mg/mL;28.6%(8/28)实验菌株黄连的MBC为64 mg/mL,71.4%(20/28)为128 mg/mL。
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结果显示,除黄芩和黄连表现出拮抗作用之外,其他两两联合药敏实验结果均表现出无关作用(1 < FIC≤2),黄芩和黄连联合药敏实验结果见表 3。
菌株数(n=28) 单独用药MIC值/(mg/mL) 联合用药MIC值/(mg/mL) FIC指数 抑菌效果 黄芩 黄连 黄芩 黄连 4 64 64 128 128 4.0 拮抗作用 18 64 64 64 128 3.0 拮抗作用 1 64 64 32 128 2.5 拮抗作用 5 64 128 64 256 3.0 拮抗作用 表 3 黄芩和黄连联合使用对泛耐药肺炎克雷伯菌的抑菌效果
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4种中药随着浓度变化,其细菌细胞外ALP的变化见表 4。与对照组相比,低浓度的黄芩(1 mg/mL)和黄连(2 mg/mL)作用后,细菌细胞外ALP有明显变化(P < 0.01);而低浓度的鸡血藤(≤16 mg/mL)和麻黄(≤16 mg/mL)作用后,细菌细胞外ALP均无明显变化(P>0.05)。随着药物浓度的增加,ALP的活性均升高,这种变化在黄芩和黄连作用后更加明显。当药物浓度均达到各自的MBC时,鸡血藤和麻黄组的ALP活性明显低于黄芩和黄连组。这说明,黄芩和黄连对于泛耐药肺炎克雷伯菌细胞膜的通透性有较大改变,而鸡血藤和麻黄对其通透性的改变较小。
中药浓度/(mg/mL) 细菌细胞外ALP浓度/(U/mL) 黄芩(n=28) 黄连(n=28) 鸡血藤(n=28) 麻黄(n=28) 阴性对照 5.82±1.93 5.54±1.95 5.43±1.62 5.61±1.97 1 8.18±3.30 8.68±1.93 7.79±2.54▲▲ 7.25±1.88## 2 34.57±5.89** 16.36±2.42 7.46±2.49## 7.85±2.34## 4 65.43±9.52** 33.25±5.04△△ 8.11±2.47## 7.04±2.20## 8 117.57±8.78** 60.57±7.05△△ 7.50±2.46## 7.39±2.04## 16 203.71±13.92** 103.29±11.59△△ 9.57±2.44 7.93±1.90 32 357.57±15.09** 187.71±16.69△△ 25.96±5.28## 15.89±3.20## 64 642.18±21.26** 424.61±20.77△△ 59.64±8.06## 35.18±5.30## 128 1 052.96±30.82** 825.64±24.51△△ 129.68±11.05## 72.64±9.29## 256 2 542.39±36.89** 1 805.75±52.08△△ 286.36±15.86## 181.96±17.02## 512 4 734.93±46.88** 4 248.29±30.12△△ 575.71±22.74## 506.07±22.55## F 120 622.53 100 445.55 9 699.11 7 466.34 P < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 MS组内 508.919 468.428 92.427 86.205 组间两两比较**P<0.01; ΔΔP<0.01;▲▲P<0.01;##P<0.01 表 4 不同浓度的4种中药作用后细菌细胞外ALP浓度变化
多种中药对泛耐药肺炎克雷伯菌体外抗菌活性筛选
Screening of the traditional Chinese medicine with antibacterial activity against pan-drug resistant Klebsiella pneumoniae in vitro
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摘要:
目的筛选对泛耐药肺炎克雷伯菌有抗菌活性的中药,并初步探究其体外抑菌机制。 方法从60种中药颗粒剂中,筛选对28株泛耐药菌有体外抗菌活性的中药。调整有抗菌活性药液pH至中性,比较调整pH前后抑菌效果差异。检测有抑菌活性中药的最小抑菌浓度(MIC)、最小杀菌浓度(MBC)、联合抑菌效果以及对细菌细胞外碱性磷酸酶(ALP)活性改变。 结果筛选出黄芩、黄连、麻黄和鸡血藤等4种对泛耐药菌均有抑菌作用的中药,其MIC依次为:64、64(82.1%黄连菌株)、128(19.9%)、128、256 mg/mL;MBC依次为:128、64(28.6%黄连菌株)、128(71.4%)、256、512 mg/mL。4种中药调整pH前后抑菌效果均无差异(P>0.05)。黄连和黄芩联合应用时的FIC值均>2。随着4种药物浓度的增加,ALP的浓度均升高,其中黄芩和黄连作用后的ALP浓度升高更为明显。 结论黄芩、黄连、麻黄和鸡血藤具有良好的体外抗菌效果,其中黄芩和黄连的抗菌机制可能与增加细胞膜的通透性有关;但黄芩和黄连联合用药有拮抗作用。 Abstract:ObjectiveTo screen the traditional Chinese medicine with antibacterial activity against pan-drug resistant Klebsiella pneumoniae, and explore its antibacterial mechanism in vitro. MethodsAmong 60 traditional Chinese medicine granules, Chinese medicines with antibacterial activity against 28 pan-resistail strains were screened.The pH value of the antibacterial active liquid was adjusted to neutral, and the antibacterial effects were compared between before and after adjusting pH value.The minimum inhibitory concentration(MIC), minimum bactericidal concentration(MBC), combined bacteriostatic effects and changes of extracellular alkaline phosphatase(ALP) activity of these Chinese medicines with antibacterial activity were detected. ResultsFour kinds of traditional Chinese medicine with antibacterial activity against pan-resistant bacteria were screened out, which included the Scutellariae Radix, Coptis Rhizoma, Ephedrae Herba and Spatholobi Coulis.The MIC of the Scutellariae Radix, Coptis Rhizoma, Ephedrae Herba and Spatholobi Caulis was 64 mg/mL, 64 mg/mL, 128 mg/mL, 128 mg/mL and 256 mg/mL, respectively.The MBC of the Scutellariae Radix, Coptis Rhizoma, Ephedrae Herba and Spatholobi Caulis was 128 mg/mL, 64 mg/mL, 128 mg/mL, 256 mg/mL and 512 mg/mL, respectively.The differences of the antibacterial effects in four kinds of traditional Chinese medicine between before and after adjusting pH value were not statistically significant(P>0.05).The FIC values of the combined application of Scutellariae Radix and Coptis Rhizoma were more than 2.With the increasing of the concentrations of four drugs, the concentrations of ALP increased, and the increasing degree of ALP concentration was more obvious after Scutellariae Radix and Coptis Rhizoma treated. ConclusionScutellariae Radix, Coptis Rhizoma, Ephedrae Herba and Spatholobi Caulis have good antibacterial effect in vitro, the antibacterial mechanism of Scutellariae Radix and Coptis Rhizoma may be related to the increasing of membrane permeability, but the combination of Ephedrae Herba and Spatholobi Caulis has antagonistic effect. -
表 1 6种有抑菌活性中药颗粒剂对泛耐药肺炎克雷伯菌的抑菌效果
中药 抑菌圈
直径*/mm最小抑菌圈
直径/mm最大抑菌圈
直径/mm黄芩 20(20, 21) 19 23 黄连 15(15, 16) 14 18 麻黄 12(11, 13) 11 14 鸡血藤 10(10, 11) 10 12 夏枯草 7(6, 9) 6 13 地榆 8(7, 9) 7 12 *示各组药物的抑菌圈直径均不服从正态分布,故用中位数(四分位数间距)表示 表 2 4种有抑菌作用的中药调节pH前后抑菌活性比较
中药 调节pH前药液 调节pH后药液 uc P** 药液pH值抑菌圈直径/mm 药液pH值抑菌圈直/mm 黄芩 5.252 20(20, 21) 7.302 20(20, 21) -0.76 >0.05 黄连 4.782 15(15, 16) 7.189 16(15, 16) -1.41 >0.05 麻黄 5.071 12(11, 13) 7.134 12(11, 12) -1.71 >0.05 鸡血藤 5.162 10(10, 11) 7.273 10(10, 11) -0.43 >0.05 注:调节pH前后各种药物的抑菌圈直径数据均不服从正态分布,故用中位数(四分位数间距)表示;**示同一种药物调节pH前后2种药液对28株泛耐药菌抑菌圈直径的差异比较,采用Wilcoxon符号秩检验 表 3 黄芩和黄连联合使用对泛耐药肺炎克雷伯菌的抑菌效果
菌株数(n=28) 单独用药MIC值/(mg/mL) 联合用药MIC值/(mg/mL) FIC指数 抑菌效果 黄芩 黄连 黄芩 黄连 4 64 64 128 128 4.0 拮抗作用 18 64 64 64 128 3.0 拮抗作用 1 64 64 32 128 2.5 拮抗作用 5 64 128 64 256 3.0 拮抗作用 表 4 不同浓度的4种中药作用后细菌细胞外ALP浓度变化
中药浓度/(mg/mL) 细菌细胞外ALP浓度/(U/mL) 黄芩(n=28) 黄连(n=28) 鸡血藤(n=28) 麻黄(n=28) 阴性对照 5.82±1.93 5.54±1.95 5.43±1.62 5.61±1.97 1 8.18±3.30 8.68±1.93 7.79±2.54▲▲ 7.25±1.88## 2 34.57±5.89** 16.36±2.42 7.46±2.49## 7.85±2.34## 4 65.43±9.52** 33.25±5.04△△ 8.11±2.47## 7.04±2.20## 8 117.57±8.78** 60.57±7.05△△ 7.50±2.46## 7.39±2.04## 16 203.71±13.92** 103.29±11.59△△ 9.57±2.44 7.93±1.90 32 357.57±15.09** 187.71±16.69△△ 25.96±5.28## 15.89±3.20## 64 642.18±21.26** 424.61±20.77△△ 59.64±8.06## 35.18±5.30## 128 1 052.96±30.82** 825.64±24.51△△ 129.68±11.05## 72.64±9.29## 256 2 542.39±36.89** 1 805.75±52.08△△ 286.36±15.86## 181.96±17.02## 512 4 734.93±46.88** 4 248.29±30.12△△ 575.71±22.74## 506.07±22.55## F 120 622.53 100 445.55 9 699.11 7 466.34 P < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 MS组内 508.919 468.428 92.427 86.205 组间两两比较**P<0.01; ΔΔP<0.01;▲▲P<0.01;##P<0.01 -
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