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 Toraes 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 Toraes antibiotic action on clinical drug resistance S.aurerus and
inhibitory effect on biologicalfilmformation.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 Toraes influence on the
bacterium cel wals 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 Toraes,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 wals
osmolarity could not changed obviously.Conclusion Semen Cassiae Toraes alcohol extract has antibiotic effect on
drug resistance S.aurerus and has obvious inhibitional effect on the formation of biofilm.
Key words:semen Cassiae Toraes;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。
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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
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[责任编辑 姬 荷]
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[责任编辑 李武营]