美洲大蠊抗菌作用研究現(xiàn)狀

桑文濤，鄒俊波，楊勝群，張彤，曾南

·綜述進(jìn)展·

美洲大蠊抗菌作用研究現(xiàn)狀

桑文濤，鄒俊波，楊勝群，張彤，曾南

現(xiàn)代藥理研究表明美洲大蠊具有較為廣泛的藥理作用，如抗腫瘤、抗肝損傷、促進(jìn)組織修復(fù)、提高免疫力等，且其成藥制劑被用于治療燒燙傷、胃潰瘍、肝癌等，但與其臨床應(yīng)用密切相關(guān)的抗菌作用研究則相對(duì)較少。本文通過回顧近20余年的文獻(xiàn)資料，圍繞美洲大蠊的抗菌作用，從其藥效學(xué)、抗菌有效物質(zhì)及其抗菌作用機(jī)制研究三方面進(jìn)行歸納、分析，旨為美洲大蠊抗菌作用的進(jìn)一步深入研究提供一定理論參考價(jià)值。

美洲大蠊；抗菌；抗菌肽；現(xiàn)狀

美洲大蠊( Periplaneta americana L) 為昆蟲綱有翅亞綱蜚蠊目蜚蠊科大蠊屬昆蟲，俗稱“蟑螂”，其入藥始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，味咸、性寒，有散瘀、化積、解毒等功效，主治 瘕積聚、小兒疳積喉痹、乳蛾、癰瘡腫毒、蟲蛇咬傷等病癥，是一種傳統(tǒng)藥用昆蟲[1]?，F(xiàn)代藥理研究表明，美洲大蠊具有促血管生成與組織修復(fù)；強(qiáng)心升壓，改善微循環(huán)；抗菌、抗病毒；抗腫瘤、增強(qiáng)免疫等藥理作用[2]。以美洲大蠊為主已開發(fā)出“康復(fù)新液”、“隆肝膠囊”、“心脈隆”等多種成藥，臨床用于治療燒燙傷、肝癌[3]、慢性充血性心力衰竭等疾病。本文通過回顧近20余年的文獻(xiàn)資料，針對(duì)美洲大蠊的抗菌作用，從其藥效學(xué)、抗菌有效物質(zhì)及其抗菌作用機(jī)制研究三方面進(jìn)行歸納、分析，綜述如下。

1 美洲大蠊抗菌作用的藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)研究

分析美洲大蠊抗菌作用的研究報(bào)道，可認(rèn)為美洲大蠊相關(guān)提取物對(duì)革蘭氏陽性菌如枯草芽孢桿菌、白色葡萄球菌、金黃色葡萄球菌等；對(duì)革蘭氏陰性菌如綠膿桿菌、大腸埃希菌、牙齦卟啉單胞菌等均有較好的體外抑菌作用。

王奎等[3]研究發(fā)現(xiàn)，美洲大蠊乙酸乙酯提取物對(duì)供試的金黃色葡萄球菌、藤黃微球菌、枯草芽孢桿菌3種革蘭氏陽性菌具有一定抑菌作用，尤其對(duì)枯草芽孢桿菌的抑菌活性最優(yōu)，其抑菌圈直徑為2.00 mm，而金黃色葡萄球菌、藤黃微球菌的抑菌圈直徑分別為0.30、0.10 mm；對(duì)供試的大腸桿菌、綠膿桿菌2種革蘭氏陰性菌無抑菌活性。胡少鵬[4]等以牙齦卟啉單胞菌ATCC33277為實(shí)驗(yàn)菌株，對(duì)倍稀釋法測(cè)得美洲大蠊提取物最低抑菌質(zhì)量濃度(MIMC）和最低殺菌質(zhì)量濃度（MBMC）分別為2.5 g．L-1和5 g．L-1，且具有濃度依賴性表現(xiàn)，抑菌作用隨其質(zhì)量濃度的增加而增強(qiáng)，提示其可能具有較好的防治牙周疾病作用。李洪文[5]等探討、對(duì)比了美洲大蠊脫脂膏及其活性炭脫色物的體外抗菌作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)美洲大蠊脫脂膏僅對(duì)白色葡萄球菌具有一定抗菌作用，最低抑菌濃度（MIC）為31.25 g．L-1，對(duì)其他11株細(xì)菌（金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、痢疾志賀菌、甲型副傷寒沙門菌、乙型副傷寒沙門菌、綠膿桿菌、枯草桿菌、變形桿菌、白色念珠菌、金黃色葡萄球菌ATCC25923及大腸桿菌ATCC25922）均無抗菌活性；脫色物對(duì)金黃色葡萄球菌ATCC25923、白色念珠菌無抗菌活性，對(duì)其他10株細(xì)菌均有抗菌活性，MIC 15.63～250 g．L-1，其中對(duì)白色葡萄球菌和綠膿桿菌抗菌效果較好，MIC分別為15.63、62.5 g．L-1，由此認(rèn)為美洲大蠊中含有抗菌活性成分，脫色物的抗菌效果優(yōu)于脫脂膏。李遠(yuǎn)輝等[6]采用試管二倍稀釋法聯(lián)合瓊脂平板法，發(fā)現(xiàn)美洲大蠊石油醚提取部位對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌及銅綠假單胞菌均有較強(qiáng)的體外抑菌活性，乙酸乙酯提取部位對(duì)銅綠假單胞菌有體外抑菌活性，正丁醇提取部位及95%乙醇提取部位對(duì)3種受試菌種無明顯抑菌活性，研究結(jié)果提示美洲大蠊石油醚和乙酸乙酯提取部位為抑菌活性部位，尤其是石油醚提取部位抑菌活性較顯著。姜亞玲[7]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)美洲大蠊70%甲醇提取物對(duì)枯草芽孢桿菌具有抑制作用。Milad Latifi等[8]探討了美洲大蠊血淋巴對(duì)醫(yī)院常見病原菌和耐藥菌株的抗菌效應(yīng)，研究表明約43%供試菌株對(duì)誘導(dǎo)后的美洲大蠊血淋巴極度敏感，但未經(jīng)誘導(dǎo)的血淋巴對(duì)供試菌株無抑制作用；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)后的美洲大蠊血淋巴能顯著抑制75%的敏感細(xì)菌，但對(duì)耐藥菌株無抑制作用。所有供試菌株中，頭孢他啶敏感大腸桿菌和甲氧西林敏感金黃色葡萄球菌對(duì)誘導(dǎo)后的美洲大蠊血淋巴顯示出高度敏感性。該研究提示刺激美洲大蠊免疫系統(tǒng)可以誘導(dǎo)具有抗菌作用的抗菌蛋白或抗菌肽產(chǎn)生。

綜上，可發(fā)現(xiàn)美洲大蠊提取物即使部位或提取工藝不同，但對(duì)同一種細(xì)菌能產(chǎn)生抑制作用，如美洲大蠊乙酸乙酯提取物和70%甲醇提取物均對(duì)革蘭氏陽性菌枯草芽孢桿菌產(chǎn)生抗菌作用，且效果較顯著；美洲大蠊活性炭脫色物、石油醚提取部位及乙酸乙酯提取部位均對(duì)革蘭氏陰性菌綠膿桿菌產(chǎn)生抗菌作用。由此提示美洲大蠊的抗菌有效物質(zhì)非單一成分，具有多成分特點(diǎn)。

2 美洲大蠊抗菌有效物質(zhì)研究

2.1 小分子抗菌物質(zhì)

有關(guān)美洲大蠊抗菌有效物質(zhì)基礎(chǔ)的研究甚少，現(xiàn)有研究報(bào)道認(rèn)為首次從美洲大蠊中分離得到的2個(gè)不飽和脂肪酸，即油酸-1-甘油酯和亞油酸-1-甘油酯，具有抑菌活性。此外還首次從美洲大蠊中分離純化得到2個(gè)異黃酮化合物和1個(gè)甾醇類化合物，被認(rèn)為具有抗菌活性。

王奎等[9]采用活性追蹤法和柱層析法，經(jīng)硅膠柱層析初分離后，從美洲大蠊乙酸乙酯提取物獲得了9個(gè)具有抑菌活性的組分，其中組分Fr7對(duì)5種供試菌（金黃色葡萄球菌、藤黃微球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌及綠膿桿菌）均顯示出較好的抑菌活性；進(jìn)一步將組分Fr7及其相鄰組分Fr8經(jīng)硅膠和凝膠柱層析分離純化后，獲得了7個(gè)具有抑菌活性的不飽和脂肪酸類化合物，均對(duì)藤黃微球菌表現(xiàn)出良好抑菌活性。再采用濾紙片法追蹤上述美洲大蠊的脂溶性抑菌活性化學(xué)成分，通過硅膠、葡聚糖凝膠LH-20柱色譜分離純化，及NMR、MS確定化合物的結(jié)構(gòu)，分離得到油酸-1-甘油酯和亞油酸-1-甘油酯2個(gè)有抑菌活性的化合物，該兩個(gè)化合物亦為首次從美洲大蠊蟲體中分離得到。姜亞玲[7]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)美洲大蠊70%甲醇提取物具有抑菌活性，進(jìn)一步分離純化獲得3個(gè)化合物，其中2個(gè)是異黃酮化合物，1個(gè)為甾醇類化合物。2個(gè)異黃酮化合物中的1個(gè)物質(zhì)為新化合物，對(duì)革蘭氏陽性菌枯草芽孢桿菌（ATCC strain 6633）有明顯抗菌活性。上述3種化合物均為首次從美洲大蠊中分離得到。進(jìn)一步[10]鑒定認(rèn)為2個(gè)異黃酮化合物分別為12-（16-羥基，17，18-二甲基）-異戊醇基-13-氧代（19，20-二甲基）-駢[7-8]環(huán)氧己烯基-△11，12-3-（4，-甲氧基）-苯基-5-羥基異黃酮（淡黃色無定形粉末，C26H28O6）、5，7-二羥基-4，-羥基苯基異黃酮（淡黃色固體，C15H10O5）；甾醇類化合物為25-甲基-3β-羥基-膽甾-5-烯（淡黃色固體，C30H52O）。

2.2 美洲大蠊抗菌肽

昆蟲對(duì)外界微生物的感染，能產(chǎn)生抗御性物質(zhì)，包括抗菌蛋白或抗菌肽、溶菌酶或其他一些具有溶菌或抗菌活性的物質(zhì)，這些物質(zhì)因昆蟲種類或來源的不同而有不同的名稱，但均具有抗菌活性。這些物質(zhì)存在于昆蟲的血淋巴中，通過提取血淋巴即可以分離獲得。昆蟲抗菌物質(zhì)的產(chǎn)生或合成，是外界因素誘導(dǎo)作用下發(fā)生的生物效應(yīng)。誘導(dǎo)因素包括用致病性細(xì)菌直接感染，或是一些不造成感染的物理或化學(xué)因素，如超聲波、射線等[11]。不同誘導(dǎo)源均可誘導(dǎo)美洲大蠊產(chǎn)生抗菌物質(zhì)，主要成分是抗菌肽，但是不同誘導(dǎo)源誘導(dǎo)的抗菌物質(zhì)的抗菌活性有所差異。然而關(guān)于美洲大蠊抗菌肽結(jié)構(gòu)的研究資料較為零星，因此尚不能明確其抗菌肽結(jié)構(gòu)。

張然等[12]首次以有翅亞綱外生翅類不全變態(tài)的蜚蠊目美洲大蠊為材料，對(duì)美洲大蠊抗菌肽的誘導(dǎo)及分離進(jìn)行了初步研究。研究表明美洲大蠊經(jīng)誘導(dǎo)后產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)具有廣譜抗菌性，對(duì)蘇云金桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌、綠膿桿菌及巨大芽孢桿菌等具有較強(qiáng)抗菌活性，但對(duì)大腸桿菌D31、大腸桿菌、粘質(zhì)沙雷氏桿菌及溶壁微球菌等僅表現(xiàn)出較弱的抗菌活性。采用肽類物質(zhì)的指紋圖譜法分離美洲大蠊血淋巴抗菌物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)誘導(dǎo)的美洲大蠊血淋巴中確有新的肽類物質(zhì)產(chǎn)生，該物質(zhì)具有抗菌活性，DABITC法分析認(rèn)為其N-末端氨基酸為賴氨酸。藍(lán)江林等[13～14]采用滅活的大腸桿菌（Escherichia coli K88）菌懸液、溴氰菊酯（DLMT）、滅菌的昆蟲生理鹽水、紫外線及超聲波5種誘導(dǎo)源誘導(dǎo)美洲大蠊產(chǎn)生抗菌物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)不同誘導(dǎo)源誘導(dǎo)的抗菌物質(zhì)的抗菌活性有所差異，其中大腸桿菌誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)抗菌活性最強(qiáng)，并認(rèn)為誘導(dǎo)菌懸液含量為107個(gè)．μL-1時(shí)，誘導(dǎo)后72 h左右美洲大蠊產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)的抑菌效果最好，該抗菌物質(zhì)主要在血淋巴中；且誘導(dǎo)組美洲大蠊血淋巴的抗菌活性明顯強(qiáng)于未誘導(dǎo)組。龔琪等[15]用60Coγ射線、活的大腸桿菌及熱滅活的金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌和生理鹽水作誘導(dǎo)源誘導(dǎo)美洲大蠊，結(jié)果同樣提示不同誘導(dǎo)源所誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)的活性不同，達(dá)到最高活性的時(shí)間不同，抗菌特性亦有差異。金小寶等[16]研究表明，從蟲體腹部注射滅活的大腸桿菌菌懸液5 μL作為誘導(dǎo)源，誘導(dǎo)24 h后美洲大蠊血淋巴的抗菌活性明顯強(qiáng)于未誘導(dǎo)組，且其抗菌活性在第3 d達(dá)到高峰，其研究結(jié)果與藍(lán)江林的報(bào)道一致。李飛棟等[17]分析了美洲大蠊等6種昆蟲的抗菌肽成分，聚丙烯酰胺凝膠電泳法發(fā)現(xiàn)美洲大蠊有3種肽鏈，并得到3個(gè)美洲大蠊抗菌肽的分子量分別為6.1、16.1、20.0 kD。陳勁偉等[18]對(duì)美洲大蠊成蟲血淋巴抗念珠菌的物質(zhì)進(jìn)行初步分離研究，發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)能被羧甲基纖維素吸附但活性范圍較寬，即混入雜蛋白量較高，進(jìn)一步處理確定為熱不穩(wěn)定物質(zhì)，其分子量大于1 kD，但該物質(zhì)的純化工作尚待進(jìn)一步開展。

目前認(rèn)為抗菌肽具有廣譜抗微生物活性，對(duì)革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、真菌、原生生物及某些病毒均表現(xiàn)出較強(qiáng)抑制作用[19]。雖然美洲大蠊抗菌肽的研究處于初步階段，但就現(xiàn)有研究報(bào)道而言，美洲大蠊抗菌肽抗菌活性較強(qiáng)，值得關(guān)注。

3 美洲大蠊抗菌機(jī)制的初步認(rèn)識(shí)

鑒于美洲大蠊抗菌作用及抗菌有效成分的物質(zhì)基礎(chǔ)研究較少，其抗菌作用機(jī)制的研究更是非常缺乏。僅藍(lán)江林等[20]觀察了美洲大蠊抗菌肽對(duì)大腸桿菌（Escherichia coli K88）的作用機(jī)制，電鏡觀察發(fā)現(xiàn)美洲大蠊抗菌肽首先使細(xì)菌的外層及細(xì)胞質(zhì)膜損傷形成缺口，致使菌體內(nèi)容物外泄而導(dǎo)致死亡，最后菌體崩解成碎片，從而發(fā)揮對(duì)大腸桿菌的殺菌作用。但其研究?jī)H初步揭示美洲大蠊抗菌肽殺菌作用的機(jī)制，對(duì)于其如何產(chǎn)生這種作用、通過什么環(huán)節(jié)等微觀機(jī)制尚不明確。目前雖然對(duì)抗菌肽的確切作用機(jī)制尚不完全清楚[21]，但主要有2種學(xué)術(shù)觀點(diǎn)。其一為孔洞學(xué)說，認(rèn)為抗菌肽N-端的極性螺旋與細(xì)菌細(xì)胞膜結(jié)合以及分子間的疏水部分嵌進(jìn)膜雙脂層造成膜的損傷，抗菌肽C-端疏水，N-端親水，其疏水區(qū)域很可能參與了脂質(zhì)體的疏水反應(yīng)，從而在脂質(zhì)體膜上形成離子通道；二為膜崩潰學(xué)說，Mastsuyama等通過摻入[3H]胸腺嘧啶和[14C]亮氨酸，發(fā)現(xiàn)隨著數(shù)量的增加，麻蠅防御素能有效阻礙金黃色葡萄球菌DNA和蛋白質(zhì)合成，進(jìn)一步證明防御素與細(xì)菌細(xì)胞膜的脂質(zhì)體發(fā)生了反應(yīng)[20]。至于美洲大蠊抗菌肽作用機(jī)理究竟符合“孔洞學(xué)說”還是“膜崩潰學(xué)說”，抑或具有其獨(dú)特的作用機(jī)制等，均有待進(jìn)一步的研究。

4 結(jié)語與展望

美洲大蠊( Periplaneta americana L) 進(jìn)化史漫長(zhǎng)，繁殖能力強(qiáng)，生活環(huán)境較為復(fù)雜，能夠攜帶50多種致病或非致病菌，但自身卻不被感染，說明其具有較強(qiáng)的抗逆性[13]。作為一種傳統(tǒng)藥用昆蟲，近些年其藥理作用的研究越來越多，臨床應(yīng)用亦越來越廣泛，但與之臨床應(yīng)用研究及抗逆性特點(diǎn)密切相關(guān)的抗菌作用研究報(bào)道則相對(duì)較少?，F(xiàn)有研究表明美洲大蠊相關(guān)提取物對(duì)一些革蘭氏陽性菌如枯草芽孢桿菌、白色葡萄球菌、金黃色葡萄球菌等，革蘭氏陰性菌如綠膿桿菌、大腸埃希菌、牙齦卟啉單胞菌等均有一定抗菌活性；認(rèn)為其抗菌有效物質(zhì)與其所含的小分子化合物及抗菌肽有關(guān)，前者涉及不飽和脂肪酸、異黃酮化合物及甾醇類化合物，并分別獲得個(gè)別單體成分；后者主要是美洲大蠊受到各種誘導(dǎo)源刺激后所產(chǎn)生的抗菌肽，并對(duì)其誘導(dǎo)與提取影響因素及初步殺菌機(jī)制進(jìn)行了研究。綜上，筆者認(rèn)為應(yīng)肯定美洲大蠊的抗菌作用，并應(yīng)對(duì)美洲大蠊抗菌肽著重研究，建議從優(yōu)化美洲大蠊抗菌肽誘導(dǎo)、提取、分離及純化工藝，明確抗菌肽結(jié)構(gòu)，探討其作用機(jī)制等角度著手；其次，基于目前的研究基礎(chǔ)，進(jìn)一步以具有抗菌活性的美洲大蠊多種提取部位為研究對(duì)象，采用體內(nèi)外研究相結(jié)合模式發(fā)現(xiàn)其抗菌作用共性與個(gè)性，鎖定有效部位，再深入研究機(jī)制與有效物質(zhì)。

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（責(zé)任編輯：陳思敏 ）

The research status of antibacterial effect for Periplaneta americana L

/SANG Wen-tao, ZOU Jun-bo, YANG Shengqun, ZHANG-Tong, ZENG Nan//(School of Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine; Key Laboratory of Standardization for Chinese Herbal Medicine, Ministry of Education; National Key Laboratory Breeding Base of Systematic Research, Development and Utilization of Chinese Medicine Resources, Chengdu 611137, Sichuan)

Modern pharmacological studies have shown that Periplaneta americana L has a relatively wide range of pharmacological effects, such as anti-tumor, anti-liver injury, and promoting tissue repair, and improving immunity so on. Its medicine preparation are used to treat burns, gastric ulcer, and liver cancer etc. However, researches on its antibacterial effect is closely related to clinical application are relatively rare. Focusing on the antibacterial effect of Periplaneta americana L, the paper reviews the literatures for the latest 20 years from pharmacodynamics, antimicrobial effective substances and antibacterial mechanism to provide theoretical reference for further study of antibacterial effect of Periplaneta americana L .

Periplaneta americana L；antibacterial effect；antimicrobial peptides；status

R 961

A

1674-926X(2016)05-017-04

四川省科技廳項(xiàng)目-中藥藥理四川省青年科技創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)（NO.2014TD0007）

成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院 中藥材標(biāo)準(zhǔn)化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 四川省中藥資源系統(tǒng)研究與開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，四川 成都 611137

桑文濤（1990-），在讀碩士研究生，主要從事中藥藥效與毒理研究

Tel：18382284439 Email：516582461@qq.com

曾南（1969-），教授，主要從事中藥藥效與毒理研究

Tel：13198502352 Email：zengnan966@126.com

2015-10-10