穿心莲内酯抗人体呼吸系统感染及机制研究进展*

2019-07-03施桂秀陈伟强丁志英

广东医学 2019年11期

施桂秀, 陈伟强, 丁志英△

1吉林省延边脑科医院检验科(吉林延吉 133000)； 2吉林大学药学院(吉林长春 130021)

呼吸系统感染，是人体常见病和多发病，一年四季不同年龄均有发病，严重影响人体的健康和生活质量。呼吸系统感染以细菌感染[1]和病毒感染[2-3]为主。临床表现为感冒[4]、发热[5]、咳嗽[3]和咽喉肿痛，严重可发展为肺炎[6]。中药是中华民族的伟大宝库，研究、开发和合理使用抗呼吸系统感染的中药，替代抗生素和抗病毒药治疗呼吸系统感染，迫在眉睫。本文阐述穿心莲内酯抗人体呼吸系统感染的功效及机制，旨在协助临床寻找治疗呼吸系统感染的有效中药，避免和减少抗生素滥用和耐药。

1 穿心莲内酯对人体呼吸系统致病菌的抗菌活性及机制

1.1 人体呼吸系统感染常见致病菌侯莉莉等[7]报告，河北省三甲医院从7 497 例(2013—2016 年)呼吸道感染患者中，分离出优势致病菌13 种11 909 株，包括：白色念珠菌(23.7%)、肺炎克伯雷菌(12.9%)、铜绿假单胞菌(11.6%)、大肠埃希菌(9.5%)、光滑念珠菌(9.1%)、鲍曼不动杆菌(7.9%)、曲霉菌(6.7%)、嗜麦芽窄食假单胞菌(4.5%)、凝固酶阴性葡萄球菌(3.7%)、其他假单胞菌种(3.7%)、金黄色葡萄球菌(3.0%)、阴沟肠杆菌(1.9%)和热带念珠菌(1.8%)。其中，优势革兰阴性(G-)菌共7 种6198 株，占全部菌种的52.0%，以肺炎克伯雷菌(24.8%)、铜绿假单胞菌(22.3%)、大肠埃希菌(18.2%)、鲍曼不动杆菌(15.3%)为主。黄琪等[8]报道，从湖南省人民医院2016 年的75 份获得性肺炎标本中，共检出致病菌99 株，前3 位分别为：铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌和肺炎克伯雷菌。肖琴锋[9]报道，浙江省嘉兴市第一医院从1 772 例(2012年1月至2015年12月)慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者发生下呼吸道感染者的痰细菌培养中，分离出致病菌707 株，其中，G-杆菌468 株(66.2%)，以肺炎克伯雷菌(30.3%)、铜绿假单胞菌(28.6%)、流感嗜血杆菌(8.9%)、鲍曼不动杆菌(6.7%)、大肠埃希菌(6.5%)和嗜麦芽窄食单胞菌(4.8%)为主；革兰阳性(G+)球菌109 株(15.4%)，以金黄色葡萄球菌(35.6%)、肺炎链球菌(23.6%)和表皮葡萄球菌(24.7%)为主；真菌130 株(18.4%)。叶峰山等[10]报道，厦门大学附属第一医院从2011 年1—12 月的呼吸系统感染患者痰培养中，分离出841 株病原菌，G-菌占62.9%,真菌23.3%,G+菌占13.8%。主要病原菌分布：白色念珠菌20.9%、铜绿假单胞菌17.6%、肺炎克雷伯菌肺炎亚种17.1%、大肠埃希菌9.5% 和金黄色葡萄球菌8.3%。结果表明，呼吸系统感染的致病菌以G-菌为主。程英等[11]报道，2016 年7 月至2017 年6 月就诊于宿州市立医院呼吸内科380 例确诊为呼吸系统感染患者的致病菌中，真菌最多，为 66.7% (90/135),其次为G-杆菌，为31.9% (43/135),最后为G+球菌1.5% (2/135),真菌中念珠菌最高 84.4% (76/90),其次为曲霉菌 10% (9/90)。高蕊等[12]报道，西安儿童医院2016 年1—12 月间收治的256 例患儿798 份痰中的256 株病原菌，G-13 种184 株，G+4 种32 株，真菌3 种49 株。

以上人体呼吸系统感染菌种检测结果表明，人体呼吸系统感染的常见致病菌主要包括：肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌、金黄色葡萄球菌、流感嗜血杆菌、肺炎链球菌、大肠埃希菌和嗜麦芽窄食单胞菌及真菌等。

1.2 抗生素对人体常见呼吸系统感染致病菌的抗菌活性及耐药性目前，抗生素仍是临床治疗呼吸系统感染普遍使用的药物，随之而来的滥用和耐药现象日益严重，因此，2011年世界卫生日的主题是“抵御抗生素耐药性——今天不采取行动，明天就无药可用”。

肖琴锋[9]进行抗生素药敏实验研究表明：头孢他啶和头孢哌酮舒巴坦，对铜绿假单胞菌活性较强；亚胺培南和头孢哌酮舒巴坦，对鲍曼不动杆菌较敏感；万古霉素和替考拉宁，对金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌敏感。白色念珠菌对抗菌药物敏感性均较高[12]。金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌对青霉素的耐药率均为100.0%[3]。铜绿假单胞菌对氨苄西林、复方磺胺甲噁唑具有较高耐药率[12]；肺炎克雷伯菌、大肠埃希菌均对β-内酰胺类抗菌药物具有高度耐药性[12]；流感嗜血杆菌对β-内酰胺类、复方磺胺甲噁唑和第二代头孢类抗生素耐药率均在60%～100% 之间[12]；嗜麦芽窄食单胞菌对β-内酰胺类、头孢吡肟氨基糖苷类和碳青霉烯类高度耐药[12]；金黄色葡萄球菌对β-内酰胺类、红霉素、复方磺胺甲噁唑、左氧氟沙星和林可胺类敏感性低[12]。

以上临床检测结果表明，人体呼吸系统感染常见致病菌，对β-内酰胺类、复方磺胺甲噁唑、部分头孢类、红霉素、左氧氟沙星和林可胺类等抗生素，耐药严重，临床用药时，应进行药敏试验，根据病原菌谱和药敏试验结果，有针对性地选用抗生素，并加强对呼吸系统感染病原菌的耐药性监测，避免和减少抗生素滥用和耐药。

1.3 穿心莲内酯对人体常见呼吸系统感染致病菌的抗菌活性穿心莲内酯被誉为“天然抗生素”。临床上，主要用于治疗感冒、发热、咽喉痛[13]和流感及呼吸系统感染[14]。

Banerjee等[15]，研究了穿心莲内酯对14 株G-和7 株G+菌株的最小抑菌浓度(MIC)。见表1[15]。结果显示，金黄色葡萄球菌 MTCC96(MSSA) 对穿心莲内酯最敏感，MIC为100 μg/mL；耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)也显示出对穿心莲内酯的敏感性，MIC为1 mg/mL；穿心莲内酯对肺炎链球菌R6(未包封)MIC为250 μg/mL，而肺炎链球菌(包封)则显示较低的敏感性，MIC为1 mg/mL；穿心莲内酯对万古霉素敏感的粪肠球菌(VSE)ATCC29212，MIC显示为0.5 mg/mL，而对万古霉素耐药的粪肠球菌(VRE) ATCC51575，MIC>1 mg/mL；穿心莲内酯对枯草芽孢杆菌的MIC为250 μg/mL。另外，在G-菌中，穿心莲内酯对大肠杆菌AG100A(AcrAB-TolC外排泵系统突变体)和大肠杆菌D22(EnvA1突变体)显示出相当强的抗菌活性，MIC分别为125 μg/mL和250 μg/mL，结果表明，有缺陷的菌株LPS (D22)和突变的外排泵(AG100A)更宜渗透穿心莲内酯，因此，对穿心莲内酯比野生型菌株，更敏感。当前的结果进一步证实了早期的发现，即：G+菌比G-菌对穿心莲内酯更敏感。最小杀菌浓度(MBC)结果表明，穿心莲内酯明显减少金黄色葡萄球菌MTCC96的细胞数量，与初始培养液相比，穿心莲内酯显示出3-log10减少(99.9%)。见表1[15]。

Parichatikanond等[16]研究表明，穿心莲内酯抑制大多数菌株，具有广谱抗菌效果，抑制金黄色葡萄球菌的MIC为100 μg/mL；嗜热链球菌为350 μg/mL；枯草芽孢杆菌是100 μg/mL；大肠杆菌是50 μg/mL；克雷伯菌是100 μg/mL；绿脓假单细菌是200 μg/mL；但穿心莲内酯对白色念珠菌显示无抑菌效果。祝司霞[17]从临床分离出30株金黄色葡萄球菌，以万古霉素为阳性对照药，测定抗菌药物的MIC和药物对细菌生物膜的最小抑膜浓度(SMIC)，结果显示，穿心莲内酯对金黄色葡萄球菌生物膜的SMIC50为125 μg/mL，SMIC80为500 μg/mL；浓度为1 000 μg/mL、500 μg/mL 和250 μg/mL的穿心莲内酯，对金黄色葡萄球菌生物膜的早期黏附能力均有较强的抑制作用。一定浓度的穿心莲内酯对金黄色葡萄球菌生物膜的形成和黏附有抑制作用，但效果不及万古霉素。万古霉素和穿心莲内酯联用，对金黄色葡萄球菌生物膜形成的影响实验表明，一定浓度的穿心莲内酯和万古霉素对金黄色葡菌球菌生物膜的形成和黏附均有抑制作用，且两者恰当联用可能具有协同作用[18]。程惠娟等[19]研究认为，穿心莲内酯具有抗铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa，P.aeruginosa ATCC 27853)生物被膜作用，对阿奇霉素也有协同抗菌作用。吴永继等[20]体外研究结果表明，穿心莲水提取物对含fosA3 大肠杆菌有一定的抑菌活性和杀菌活性，与部分抗菌药联合应用后，抗菌药体外抗菌活性显著增强。穿心莲中药血清联合抗菌药体外诱导含加sA3大肠杆菌，抗菌活性明显增强，并对含加sA3型大肠杆菌具有一定的耐药逆转作用[21]。

表1穿心莲内酯对各种G-及G+菌株的MIC mg/mL

1.4 穿心莲内酯对人体常见呼吸系统致病菌的抗菌机制穿心莲内酯抗呼吸系统致病菌的主要机制是：通过免疫调节，治疗金黄色葡萄球菌肺炎[22]；通过抑制抗炎通路治疗细菌性肺炎[23]；抑制吸烟者中，由NTHi导致的肺部感染诱发更严重的不可分型流感嗜血杆菌[24]；显著降低肺炎小鼠淋巴细胞数量和小鼠肺指数(肺指数=肺脏绝对重量/动物体质量)，减缓或消退肺部炎症，对小鼠呼吸道感染有明显保护作用[25]；抑制哮喘大鼠气道炎症，并且降低气道白细胞介素(IL)-33的表达[26]；胡婷婷等[27]认为，引起COPD的主要危险因素是呼吸道感染，细菌菌体或菌体产生的内毒素刺激炎细胞(中性粒细胞、淋巴细胞和巨噬细胞等)产生和炎性因子释放[如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、IL-6 及IL-8等]，引起机体抑炎和促炎平衡破坏，甚至可能进一步导致全身炎症反应激活，引起一些肺外组织的损伤，穿心莲内酯可通过降低炎症因子水平，从而减轻急性加重期COPD。李明等[28]研究表明，穿心莲内酯可明显降低脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)诱导的巨噬细胞炎症因子表达，抑制炎症反应。Peng等[29]体内外研究表明，穿心莲内酯明显地阻碍了细胞核因子-κB (NF-κB)和NLRP3炎性体，降低了TNF-α 和 IL-1β的水平，使NF-κB 和NLRP3炎性信号失活。穿心莲内酯对金黄色葡萄球菌细胞内DNA生物合成的特异性抑制呈剂量依赖性；抑制金黄色葡萄球菌生物膜形成；考虑到其抗菌活性，穿心莲内酯有望成为新抗菌药物开发的先导[30]。

Toll样受体(Toll-like Receptor，TLRs)在危险识别和诱导天然免疫反应中起着至关重要的作用。TLR适配分子TLR-白细胞介素-1受体结构域介导干扰素-β(TRIF)诱导TLR 3和TLR 4信号转导，导致转录因子NF-κB和干扰素调节因子3(IRF 3)的激活。Kim等[31]研究穿心莲内酯在TLR信号通路中的作用，结果显示，穿心莲内酯抑制TLR 3或TLR 4激动剂诱导的NF-κB活化和环氧合酶-2(COX-2)表达；还能抑制TLR 3或TLR 4激动剂诱导的IRF 3的激活和干扰素诱导蛋白10(IP-10)的表达；穿心莲内酯减弱不依赖配体激活IRF 3后，TRIF、TBK 1或IRF 3过表达；此外，穿心莲内酯还能抑制TBK 1激酶活性。这些结果提示，穿心莲内酯通过靶向TBK 1调节TLR的TRIF依赖通路，是一种潜在的抗炎候选药物。

2 穿心莲内酯抗人体呼吸系统病毒感染的活性及机制

我国部分地区常见呼吸系统病毒性病原体，依次为流感病毒、副流感病毒、腺病毒、呼吸道合胞病毒、博卡病毒、偏肺病毒和冠状病毒[3]。呼吸系统病毒病原体感染常存在复合感染，以两种病原体复合感染为主，最常见复合感染是流感病毒和腺病毒、腺病毒和副流感病毒、博卡病毒和呼吸道合胞病毒[3]等。复合感染率最高的病原体是偏肺病毒和博卡病毒[3]。流感病毒[32]是引起呼吸系统疾病的主要原因，尤其是甲型流感(H1N1)病毒，引起肺部感染，在人类中高发，造成死亡。Ding等[32]给C57BL/6小鼠接种致死量的H1N1种PR8A/PR/8/34 流感病毒，感染4 d后，观察穿心莲内酯的抗病毒活性，14 d的结果显示，穿心莲内酯增加了小鼠的存活率，减少了肺部病理改变，降低了病毒载量和感染诱导的炎性细胞因子表达。穿心莲内酯通过调控NF-κB 和 JAK-STAT信号通路，抑制甲流病毒引起的炎症。穿心莲内酯能改善H1N1病毒引起的细胞死亡率，抗病毒效果可能与病毒诱导的RLRs信号通路有关[33]。穿心莲内酯通过NF-κB和JAK-STAT信号通路抑制H1M1病毒诱导的小鼠炎症[34]。

3 穿心莲内酯在治疗呼吸系统感染中的临床应用

喘息性支气管炎，是小儿常见的呼吸系统感染性疾病，大部分属于病毒感染，目前尚无特效治疗方法，临床上多采用综合治疗。范成立等[35]报道山东某儿童医院86 例儿科门诊喘息性支气管炎患儿，其中使用穿心莲内酯注射液治疗51 例，口服抗生素、沙丁胺醇和酮替酚35 例，结果显示，穿心莲内酯组痊愈38 例，有效10 例，无效3 例，总有效率为94.1%；对照组痊愈8 例，有效10 例，无效17 例，总有效率为51.4%，两组比较差异有统计学意义(P<0.01)。结果表明，穿心莲内酯注射液治疗喘息性支气管炎效果显著，应用简便，治疗费用低，无不良反应，值得临床应用。徐国荣[36]比较了85例患者分别服用穿心莲内酯滴丸和罗红霉素胶囊，对上呼吸道感染所致风热症咽喉肿痛的治疗作用与效果，结果：用药5 d后，穿心莲内酯滴丸组治愈数为29 例(34.12%)，罗红霉素胶囊组治愈数为11 例(12.94%)。结论：穿心莲内酯滴丸在治疗上呼吸道感染所致风热证咽喉肿痛及其他症状的缓解方面有独特的疗效，且不良反应小，安全系数高，值得推广使用。陈炯华等[37]观察江苏省30 例上呼吸道感染患者，口服穿心莲内脂片的疗效。结果显示，患者愈显率为 80%,总有效率为93.33%；有效病例体温开始下降时间为服药后(3.26±1.45)h，体温降至正常时间为服药后 (43.6±3.80)h。得出结论，穿心莲内酯片治疗上呼吸道感染患者疗效满意。Zhao等[38]分析了武汉联合医院2014 年1—12 月使用穿心莲内酯磺酸盐注射液的情况，主要用于术后抗炎、上呼吸道感染、肺炎和支气管炎。评估显示，在医院内使用，相对安全，不良反应发生率较低。临床上，主要使用穿心莲内酯滴丸治疗呼吸系统感染[23]。刘优靖[39]比较了2012年11月至2013年5月大连市儿童医院呼吸内科住院患儿，年龄3月至3岁，临床诊断为急性肺炎或急性毛细支气管炎、且鼻咽分泌物病毒抗原阳性患儿，分别使用穿心莲内酯和利巴韦林注射给药后的效果，结果显示，穿心莲内酯可以缩短急性病毒性下呼吸道感染发热、咳嗽、喘息的时间。研究表明，穿心莲内酯治疗病毒性下呼吸道感染，可能通过减少TNF-α及IL-12的释放达到平温作用，通过减少IL-4、IL-10和转化生长因子-β1(TGF-β1)的释放达到缩短喘息时间的作用，可能通过增加γ干扰素(IFN-γ)浓度达到抗病毒作用，进而缩短症状、体征持续的时间。