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草决明对临床耐药金葡菌的抗菌作用及生物膜形成的影响



全 文 :18  Journal of Henan University(Medical Science) Feb. 2014 Vol.33 No.1
草决明对临床耐药金葡菌的抗菌作用及生物膜形成的影响
吴 铭,刘 根,王京伟,王攀红,韩晶晶,黄红莹*
(河南大学 医学院,河南 开封475004)
摘 要:目的 探讨草决明对耐药金葡菌的抗菌作用及其对细菌生物膜的抑制作用。方法 以临床耐药菌株为研
究对象,微量肉汤稀释法测定其最低抑菌浓度(MIC),96孔板法测定草决明对金葡菌生物膜的抑制作用,以氯化钠
和蒸馏水测定草决明处理菌细胞壁渗透能力。结果 草决明醇提液抗菌作用较强,其对金葡菌标准菌株和临床菌
株的最低抑菌浓度分别为25μg/mL、6.25μg/mL,1/2~1/4MIC的草决明醇提液均可明显抑制耐药菌株生物膜
的形成;1/2~1/8MIC草决明醇提液处理耐药金葡菌后,其细胞壁渗透力并无明显改变。结论 草决明醇提液对
耐药金葡菌具有抗菌作用,对耐药菌生物膜形成具有明显的抑制作用。
关键词:草决明;耐药金葡菌;抗菌作用;生物膜
中图分类号:R285.6   文献标识码:A 文章编号:1672-7606(2014)01-0018-03
 收稿日期:2014-01-03
 基金项目:河南省教育厅科学技术研究重点项目(12B310001);河南大学大学生创新训练项目。
 作者简介:吴铭(1971-),男,河南开封人,硕士研究生,从事微生物感染与免疫学研究工作。
 *通讯作者:黄红莹(1964-),女,河南开封人,教授,从事微生物感染与免疫学研究工作。
Semen Cassiae Toraes Antibiotic Action and The Inhibitional Effect of
the Formation of Biofilm.on Clinical Drug Resistance of S.aureus
WU Ming,LIU Gen,WANG Jingwei,WANG Panhong,HAN Jingjing,HUANG Hongying*
(Medical School of Henan University,Kaifeng,Henan 475004,China)
Abstract:Objective To study the Semen Cassiae Toraes antibiotic action on clinical drug resistance S.aurerus and
inhibitory effect on biologicalfilmformation.Methods The clinical drug resistant strains were put as research
object,broth microdilution method were used to determine its MIC,96-wel plate method to determine the inhibitory
effect,NaCl solution and distiled water were used to determine the Semen Cassiae Toraes influence on the
bacterium cel wals ability of resistance to permeation.Results he antibacterial function were observed on clinical
drug resistance S.aurerus which were treated with alcohol extract of Semen Cassiae Toraes,the MIC of the
standard strains of S,.aureus bacteria and clinical strains respectively were 25μg/mL and 6.25μg/mL,the
formation of biofilm was obviously restrained in the concentration during 1/2and 1/4 MIC;rhe strains wals
osmolarity could not changed obviously.Conclusion Semen Cassiae Toraes alcohol extract has antibiotic effect on
drug resistance S.aurerus and has obvious inhibitional effect on the formation of biofilm.
Key words:semen Cassiae Toraes;drug resistance S.aurerus;antibacterial effect;biofilm
  研究[1-2]显示:近年来耐药金黄色葡萄球菌(S.
aureus)感染是医院感染的重要病原菌之一,尤其在
植入性医疗材料表面生长形成生物膜是感染发生的
重要原因。此生物膜一旦形成,抗生素、化学消毒剂
等均难以渗透,易产生耐药性,抗感染治疗效果不
佳。因此,对临床耐药菌株生物膜形成及其抑制因素
的研究已成为抗感染领域的研究热点[3-5]。决明子是
医院常用的药用植物,具有清肝明目、润肠通便的功
效。现代药理学研究[6]表明,决明子具有抗菌作用,
是国家卫生部公布的药食同源的物质之一。程玲铃
DOI:10.15991/j.cnki.41-1361/r.2014.01.003
河南大学学报(医学版) 2014年2月 第33卷 第1期 19 
等[7]研究显示:决明子提取物中大黄素甲醚对金黄色
葡萄球菌等多种细菌均有抑制作用。我们研究首先
对金黄色葡萄球菌菌膜培养条件进行了摸索,然后调
查了20株不同来源分离株的菌膜形成状况并对草
决明影响细菌生物膜的作用进行了研究,测定了临床
菌株及金葡菌标准菌株最低抑菌浓度及草决明对细
菌生长的影响,初步探讨了草决明抑制细菌生长的作
用机制。为实际环境中菌膜的预防和控制及草决明
的临床用药提供一定的理论及实验依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料
①菌种:金黄色葡萄球菌标准菌株25923由河
南大学医学院微生物实验室提供,耐药金葡菌临床分
离菌株(MRSA菌株)20株由河南大学附属淮河医院
微生物检验科提供。②中药:草决明购于同仁堂大
药房。③培养基:普通肉汤、营养琼脂、胰蛋白胨大豆
肉汤培养基等购于杭州天和微生物试剂有限公司。
1.2 主要仪器
生物安全柜(苏净集团安泰公司)、恒温培养箱
(上海福码)、恒温摇床(Thermo forma)、高速台式离
心机(eppendorf)、多功能酶标仪(Thermo)。
1.3 实验方法
1.3.1 草决明水提液及醇提液的制备 由药学院中
草药实验室提供。
1.3.2 最低抑菌浓度(MIC)测定 取活化的金葡
菌,接种于普通肉汤培养基。于200rpm/min 37℃
摇床培养7h,经比浊判定菌量后,稀释至含菌量为
105~106 cfu/mL(0.5麦氏度)的菌悬液为目标菌
液。于96孔板中,将灭菌后的草决明水提液及醇提
溶液用无菌营养肉汤培养基配置成系列浓度稀释液
(50、25、12.5、6.25、3.125μg/mL),同时用生理盐水
做空白对照,然后在无菌操作条件下,接种对数期的
金黄色葡萄球菌液20μL,摇匀,37℃培养24h。受
试菌株的 MIC 测定,以微量肉汤稀释法培养24h
后,肉眼未见细菌生长的药物最低浓度为 MIC,经涂
板菌落计数<5的为最低杀菌浓度。
1.3.3 金黄色葡萄球菌生长抑制实验 金黄色葡
萄球菌培养至对数生长期,用LB营养肉汤培养基将
其稀释成含菌体107 个/mL,于37℃,200r/min培
养12h,每隔2h取样测OD 600值,绘制对照组生长
曲线;再取一定量对数期的金黄色葡萄球菌加入到
含草决明醇提溶液的LB培养基中(草决明醇提液浓
度为1/2MIC),使含菌体107个/mL,继续培养并每
隔2h取样测OD 600值,制作出草决明醇提液作用
后的金黄色葡萄球菌生长曲线。
1.3.4 生物膜形成实验 将TSB肉汤中培养18h
的金黄色葡萄球菌调至0.5麦氏标准浊度,用 TSB
肉汤进行1∶100稀释,取菌液加入96孔培养板中,
每株4个平行孔,封好四周,37℃培养24h。用微量
移液器小心吸干菌液后,用PBS(pH7.2)缓冲液洗板
3次,自然干燥;每孔加入甲醇固定液200μL,固定
20min。自然晾干,加入5g/L结晶紫染色20min,
用自来水冲洗,干燥。实验以TSB肉汤作为空白对
照,金黄色葡萄球菌ATCC25923作为阴性对照。
1.3.5 生物膜形成抑制实验 选用草决明醇提液的
1/2、1/4、1/8MIC为单独用药浓度。在96孔板中加
入草决明醇提液100μL+菌液100μL;同时设阴性
对照组(不加药物),37℃培养24h后进行染色,用
体积分数为95%的乙醇脱色,酶标仪测定OD值,计
算出A570的平均值。每次测定均重复测3次计算平
均值。
1.3.6 草决明-NaCl和草决明-蒸馏水的金葡菌
渗透试验 分别配制菌液浓度为106 cfu/mL的含不
同浓度NaCl和1/2MIC浓度草决明醇提液的营养
肉汤3mL,37℃摇菌培养12h,然后在600nm 下,
以不含细菌的营养 肉汤作空白,测定每管吸光度。
分别配制细菌悬液为106 cfu/mL的不同浓度草决明
醇提液的营养肉汤3mL(1/2、1/4、1/8MIC浓度),
以不加药物的营养肉汤为阴性对照,37℃摇菌培养
12h,蒸馏水处理,于0,4,8,12和24h时取100μL
菌悬液在琼脂平板上划线培养并计数菌落。
2 结果
2.1 最低抑菌浓度测定
草决明水提液对金葡菌标准菌株和临床菌株的
MIC均为50μg/mL,醇提液对金葡菌标准菌株和临
床菌株的 MIC 25μg/mL、6.25μg/mL。
2.2 金黄色葡萄球菌生长曲线
当加入1/2MIC的草决明醇提液时,金葡菌生
长的最高OD值降低,与未加药组比较差异不显著,
见图1。
2.3 金葡菌生物膜形成实验
不同来源分离株的金葡菌粘附实验结果:12株
菌经结晶紫染色后菌膜形成明显,8株有菌膜形成但
菌膜较薄,金葡菌标准菌株菌膜形成阴性。
2.4 草决明对耐药金葡菌生物膜形成的影响
草决明醇提液的1/2、1/4MIC均可明显抑制临
床耐药金葡菌生物膜形成,见图2。
20  Journal of Henan University(Medical Science) Feb. 2014 Vol.33 No.1
图1 金葡菌生长曲线(药物浓度:1/2MIC) 图2 草决明对耐药金葡菌生物膜形成的影响
2.5 草决明醇提液-NaCl的金葡菌渗透试验
不加草决明醇提液时,随着NaCl浓度上升,测
试管的吸光度逐渐下降,当NaC l浓度达到14% 时
吸光度接近零,说明随着NaCl浓度上升,存活的细
菌越来越来少,当NaCl浓度达到18% 时细菌即不
再生长。当1/2 MIC 草决明醇提液与不同浓度
NaCl共同作用时,NaCl浓度分别达到10%、12%
时吸光度接近零,说明细菌对NaCl溶液的耐受能力
并无明显变化,亦说明药物处理后细菌细胞壁渗透力
未明显改变。
2.6 草决明醇提液-蒸馏水的金葡菌渗透试验
蒸馏水处理后,随时间的延长,不含草决明醇提
液的金葡菌悬液菌落计数逐渐减少,12h后菌落数迅
速减 少;24h 后 仍 有 少 数 菌 落 存 活 (耐 药 菌
490cfu/mL,标准金葡菌267cfu/mL)。随着加入草决
明醇提液浓度的增高,细菌菌落数逐渐减少,随着时
间的变化,12h后菌落数迅速减少;24h后仍有少数菌
落存活(1/2MIC醇提液中耐药菌2.6cfu/ml,标准金
葡菌6.9cfu/mL)。与未加药菌悬液变化趋势一致,说
明草决明醇提液未明显改变金葡菌细胞壁结构,蒸馏
水对金葡菌的溶菌能力变化不明显,见表1。
表1 金葡菌蒸馏水渗透实验(菌落计数cfu/L)
时间/h
1/2MIC
耐药菌/标准菌
1/4MIC
耐药菌/标准菌
1/8MIC
耐药菌/标准菌
对照
耐药菌/标准菌
0  900/43  1 300/102  1 330/500  3 700/3000
4  886/47  1 400/129  1 300/600  3 590/3 000
8  802/21  1 500/23  1 480/580  4 000/3 400
12  560/9  1 920/15  1 550/560  2 336/3 530
24  2.6/6.9  14.5/1.7  20/13.2  490/267
3 讨论
耐药金黄色葡萄球菌是细菌生物膜的主要形成
菌,研究显示:细菌形成菌膜后,菌体对外界各种理
化因子的耐受能力会大大增强,能够提高细菌对抗菌
药物的抗性和抗吞噬作用[8-11]。菌膜状态的金黄色
葡萄球菌可引发多方面的问题:与感染反复发作有
关,也是造成静脉导管及其他医疗装置相关感染的主
要原因,并且由于对抗生素、免疫系统等抵抗能力的
增强,增加了对上述疾病的治疗难度[12];因此,对于
金黄色葡萄球菌菌膜的研究十分重要。
有学者研究[7]证实:草决明的乙醇提取物及氯仿
提取物对多种细菌均有抑制作用。为研究草决明对
耐药金葡菌的抗菌作用及菌膜形成的影响,我们从临
床患者体内取得耐药金葡菌,首先观察其生物膜形成
能力,然后挑选生物膜阳性菌株进行研究,以金葡菌
标准菌株为对照,测定了草决明水提液及醇提液的最
低抑菌浓度,结果证明醇提液的抗菌作用较强,尤其
对耐药金葡菌作用明显。然后通过观察草决明醇提
液对耐药金葡菌生物膜形成的影响,证实草决明醇提
液具有抑制耐药金葡菌生物膜形成的作用。最后我
们通过草决明-NaCl和草决明-蒸馏水的金葡菌渗
透试验,探讨了不同浓度草决明醇提液对金葡菌细胞
壁的影响,结果证实:随着醇提液浓度的升高,金葡菌
细胞壁的渗透能力无明显变化,说明草决明醇提液并
未通过对金葡菌细胞壁的渗透作用影响金葡菌生物
膜形成,其生物膜抑制作用机制有待进一步研究。
(下转第40页)
40  Journal of Henan University(Medical Science) Feb. 2014 Vol.33 No.1
induces a skin-homing phenotype in the dendritic cels and
Tcels they stimulate[J].Eur J Immunol,2012,42(5):
1 337-1 353.
[7]Veerappan S G,O’Morain C A,Daly J S,et al.Review
article:the effects of antitumour necrosis factor-αon bone
metabolism in inflammatory bowel disease[J].Alimenta-
ry pharmacology &therapeutics,2011,33(12):1 261-
1 272.
[8]Weitzmann M N.The Role of Inflammatory Cytokines,
the RANKL/OPG Axis,and the Immunoskeletal Inter-
face in Physiological Bone Turnover and Osteoporosis
[J].Scientifica,2 013(2 013):125 705.
[9]Xiong J H,O'Brien C A.Osteocyte RANKL:new in-
sights into the control of bone remodeling[J].J Bone
Miner Res,2012,27(3):499-505.
[10]Baud’huin M,Duplomb L,Teletchea S,et al.Osteo-
protegerin:Multiple partners for multiple functions[J].
Cytokine Growth Factor Rev,2013,24(5):401-409.
[11]Takayanagi H.Osteoimmunology:shared mechanisms
and crosstalk between the immune and bone systems[J].
Nat Rev Immunol,2007,7(4):292-304.
[12]Moschen A R,Kaser A,Enrich B,et al.The RANKL/
OPG system is activated in inflammatory bowel disease
and relates to the state of bone loss[J].Gut,2005,54
(4):479-487.
[13]Ashcroft A J,Cruickshank S M,Croucher P I,et al.
Colonic dendritic cels,intestinal inflammation,and T
cel-mediated bone destruction are modulated by recombi-
nant osteoprotegerin[J].Immunity,2003,19(6):849-
861.
[14]Turk N,Cukovic-Cavka S,Korsic M,et al.Proinflam-
matory cytokines and receptor activator of nuclear factor
kappa B-ligand/osteoprotegerin associated with bone de-
terioration in patients with Crohn’s disease[J].Eur J
Gastroenterol Hepatol,2009,21(2):159-166.
[责任编辑 姬 荷]
(上接第20页)
参考文献:
[1]Costa M O,Beltrame C O,Ferreira F A,et al.Complete
Genome Sequence of a Variant of the Methicilin-Resistant
Staphylococcus aureus ST239Lineage,Strain BMB9393,
Displaying Superior Ability To Accumulate ica-Independ-
ent Biofilm[J].Genome Announc,2013,1(4):1-2.
[2]Ghafourian S,Mohebi R,Rezaei M,et al.Comparative
analysis of biofilm development among MRSA and MSSA
strains[J].Roum Arch Microbiol Immunol,2012,71(4):
175-182.
[3]Masadeh M M,Mhaidat N M,Alzoubi K H,et al.In
vitro determination of the antibiotic susceptibility of bio-
film-forming Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus
aureus:possible role of proteolytic activity and membrane
lipopolysaccharide[J].Infect Drug Resist,2013,5(6):27
-32.
[4]Bakkiyaraj D,Nandhini J R,Malathy B,et al.The anti-
biofilm potential of pomegranate(Punica granatum L.)
extract against human bacterial and fungal pathogens[J].
Biofouling,2013,29(8):929-937.
[5]Mootz J M,Malone C L,Shaw L N,et al.Staphopains
Modulate Staphylococcus aureus Biofilm Integrity [J].
Infect Immun,2013,81(9):3 227-3 238.
[6]郝延军,桑育黎,赵余庆,等.决明子的研究进展[J].中
草药,2001,32(9):858-859.
[7]程玲铃,孙梅,涂凌.决明子提取物对植物病原菌的抑菌
活性初探[J].四川理工学院学报:自然科学版,2005,18
(2):53-55.
[8]Savage V J,Chopra I,O'Neil A J.Staphylococcus aureus
biofilms promote horizontal transfer of antibiotic resist-
ance[J].Antimicrob Agents Chemother,2013,57(4):
1 968-1 970.
[9]Payne D E,Martin N R,Parzych K R,et al.Tannic acid
inhibits Staphylococcus aureus surface colonization in an
IsaA-dependent manner[J].Infect Immun,2013,81(2):
496-504.
[10]Gopal R,Lee J H,Kim Y G,et al.Anti-microbial,an-
ti-biofilm activities and cel selectivity of the NRC-16pep-
tide derived from witch flounder,Glyptocephalus cyno-
glossus[J].Mar Drugs,2013,28(6):1 836-1 852.
[11]Falarero A,Skogman M,Kujala J,et al.(+)-De-
hydroabietic Acid,an Abietane-Type Diterpene,Inhibits
Staphylococcus aureus Biofilms in Vitro[J].Int J Mol
Sci,2013,5(6):12 054-12 072.
[12]Dicicco M,Neethirajan S,Singh A,et al.Efficacy of
clarithromycin on biofilm formation of methicilin-resist-
ant Staphylococcus pseudintermedius[J].BMC Vet Res,
2012,21(8):1-7.
[责任编辑 李武营]