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白叶蒿提取物抗菌活性及抗菌增效作用



全 文 :基础医学研究
白叶蒿提取物抗菌活性及抗菌增效作用

李维宏1,彭 伟2,任传亮2,李 斌2
(1.重庆医科大学第一附属医院 生殖健康与不孕症专科,重庆 400016;2.第三军医大学 药学系 药理学教研室,重庆
400038)
[摘 要]目的 研究白叶蒿 Artemisia leucophylla (Turcz. Ex Bess.)Clarke提取物的抗菌活性及与不同抗菌药物联合使用
时对多种细菌的抗菌增效作用。方法 二倍微孔稀释法对白叶蒿全草的 70%乙醇提取物及其极性部位进行抗菌活性评价,
棋盘微孔稀释法和细菌生长曲线法观察白叶蒿提取物单独使用及与氨苄西林、苯唑西林、舒氨西林、头胞呋辛钠几种 β -
内酰胺类抗生素联合使用时对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、肺炎杆菌、绿脓杆菌、肠球菌临床分离株 5 种细菌生长的影
响。结果 白叶蒿总提取物、乙酸乙酯部位和正丁醇部位对 5 种临床分离株细菌均显示出一定的抗菌活性,正丁醇部分单
独抗菌结果最好;更重要的是,采用低于 MIC浓度的白叶蒿正丁醇部分与 β -内酰胺类抗生素联合使用时对不同细菌均表
现出一定的协同增敏作用,对金黄色葡萄球菌增效作用最强。结论 白叶蒿提取物具有一定的抗菌作用,其正丁醇部分与 β
-内酰胺类抗生素联合使用可以增强抗生素对不同细菌的抗菌作用,有作为一种新型的抗菌增敏剂进一步开发利用的潜能。
[关键词]白叶蒿;抗菌活性;增效作用
[中图法分类号]R961 [文献标志码]A [文章编号]1000-2715(2014)04-0373-05
Analysis of extracts from artemisia leucophylla (Turcz. Ex Bess.)Clarke on
antimicrobial activity and synergistic effect
Li Weihong1,Peng Wei 2,Ren Chuanliang 2,Li Bin 2
(1. The First Affiliated Hospital,Chongqing Medical University,Chongqing 400016,China;2. Department of
Pharmacology,College of Pharmaceutical,Third Military Medical University,Chongqing 400038,China)
[Abstract]Objective To study the antibacterial activity and synergistic effect of extracts from leaves of Artemis-
ia leucophylla (Turcz. Ex Bess.)Clarke. Methods Evaluation of antibacterial activity of 70% ethanol extracts
from leaves of Artemisia leucophylla (Turcz. Ex Bess.)Clarke by serial 2 - fold dilutions. Synergy antimicrobial
activity of extracts from leaves of Artemisia leucophylla (Turcz. Ex Bess.)Clarke in combination with β - lac-
tam antibiotics was performed using checkerboard microbroth dilution method and dynamic bacterial growth curve
method. Results The total extract,ethyl acetate fraction and N - butanol fraction of Artemisia leucophylla had
certain antibacterial activity on five clinical isolates. Among these fractions,N - butanol fraction showed the best
antibacterial activity. More significantly,less than MIC N - butanol fraction in combination with β - lactam anti-
biotics enhanced the antibacterial effect of β - lactam antibiotics against five clinical isolates. Conclusion Ex-
tracts from leaves of Artemisia leucophylla has certain antibacterial activity,N - butanol fraction in combination
with β - lactam antibiotics can enhance the antibacterial activity of antibiotics against different bacteria,and
could be used as a potential novel antibiotic sensitizer further development and utilization.
[Key words]artemisia leucophylla (Turcz. Ex Bess.)clarke;antibacterial activity;synergistic effect
白叶蒿 Artemisia leucophylla (Turcz. Ex
Bess.)Clarke 为菊科蒿属多年生草本植物,主要
生长于我国四川,新疆,西藏,甘肃,宁夏等海拔
3000 ~ 4000 米的地区,其全草部分具有驱寒、止
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第 37 卷 第 4 期
2014 年 8 月 遵 义 医 学 院 学 报Journal of Zunyi Medical University
Vol. 37 No. 4
Aug. 2014
* [基金项目]国家自然科学基金资助项目(NO:81001440)。
[通信作者]李斌,男,副教授,博士,研究方向:中药成分抗炎和抗菌作用及机制,E - mail:Libin6033@ sina. com。
血、消炎等作用 [1 - 2],白叶蒿挥发油具有镇咳、祛
痰和抗真菌作用[3],但目前对于白叶蒿的抗细菌
活性和是否具有抗菌增敏活性未见研究报道。本
研究对白叶蒿全草的乙醇提取物及其极性部位进
行了抗菌和抗菌增敏活性评价,将为白叶蒿资源的
深入开发利用,从中寻找新的具有抗菌活性的物质
或抗菌增敏剂奠定实验基础。
1 材料与方法
1. 1 材料
1. 1. 1 菌株 实验用金黄色葡萄球菌、大肠埃希
菌、肺炎杆菌、绿脓杆菌、肠球菌临床分离株均由第
三军医大学附属第一医院检验科提供。为保证细
菌实验结果的稳定性和可靠性,实验中采用国际标
准菌株大肠埃希菌 ATCC35218 和金黄色葡萄球菌
ATCC25923 作为质控对照菌株。
1. 1. 2 药物 注射用氨苄西林钠(华北制药股份
有限公司)、舒氨西林 (注射用氨苄西林钠舒巴坦
钠,深圳市海滨制药有限公司)、注射用苯唑西林
钠(西南药业股份有限公司)、注射用头孢呋辛钠
(深圳致君制药股份有限公司)均 4°C 保存,使用
前用无菌 LB 培养液稀释成所需母液浓度。白叶
蒿药材采自四川茂县,经第三军医大学生药学教研
室鉴定为菊科白叶蒿 A. leucophylla (Turcz. Ex
Bess.)Clarke 全草。各分离部分采用 DMSO 溶
解,使用前用无菌 LB 培养液稀释成所需母液浓
度。
1. 2 方法
1. 2. 1 药物提取与分离 白叶蒿全草药材自然干
燥后粉碎,200 目筛过滤后,8 倍量体积 70%乙醇
回流提取 3 次,每次 2 h,减压干燥后得到总提取
物。总提取物以水混悬,依次以石油醚、乙酸乙酯、
正丁醇进行萃取并回收,依次得到白叶蒿石油醚提
取物、乙酸乙酯提取物、正丁醇提取物、水部分。
1. 2. 2 白叶蒿提取物各部分最低抑菌浓度(mini-
mal inhibitory concentration,MIC)的测定 采用二
倍微孔稀释法[4]。调整细菌浓度为105CFU /mL,
接种于 96 孔无菌培养板内,所有待测药物均以
无菌 LB 培养液稀释至所需浓度,抗生素溶液均
为无色透明液体,白叶蒿提取物溶解后呈淡黄色
透明溶液。将 4 种 β -内酰胺类抗生素分别氨苄
西林、苯唑西林、舒氨西林、头胞呋辛钠及白叶蒿
提取物各部分分别加入至含细菌培养孔内,使最
高终浓度达到4096 μg /mL,然后依次倍比稀释,
使每孔中药物的最终浓度依次 2 倍减小(4096、
2048、1024 ~ 1μg /mL)。同时设立阳性对照(菌
液)、阴性对照(无菌 LB 培养液)。每组 3 孔,每
孔100 μL,置 37 ℃培养箱孵育 24 h后,根据 24 h
后培养孔内的液体清亮程度判断每种药物的 MIC
值,MIC 值为观察到培养孔内液体清亮时的最低
药物浓度。质控根据阴性对照和阳性对照进行
判断,阴性对照孔应为清亮,如阴性对照孔浑浊
表面实验过程发生污染;阳性对照孔应为混浊,
如阳性对照孔清亮则表明细菌培养中细菌活力
出现问题。
1. 2. 3 白叶蒿正丁醇部分与抗菌药物联合应用时
对不同细菌 MIC 的影响 采用棋盘式微孔稀释
法[5],调整细菌浓度为 105CFU /mL,接种于 96 孔
无菌培养板内,加入不同的抗生素(氨苄西林:简
称“AMP”;苯唑西林:简称“OXA”;舒氨西林:简
称“SAM”;头孢呋辛钠:简称“CEF”) ,依次倍比稀
释,使其终浓度自 2048 μg /mL 至 2 μg /mL。再依
次加入相应浓度的白叶蒿正丁醇部分(BUE) ,使
培养体系中的 BUE 浓度范围为 1024 μg /mL 至
32 μg /mL;置 37℃培养箱孵育 24 h,记录 BUE 和
抗生素联合使用时药物对细菌的 MIC,并计算部分
抑菌浓度指数(Fractional inhibitory concentration in-
dex,FICI)。FICI 计算公式如下。判断标准:FICI
≤0. 5,协同作用;0. 5 ~ 4. 0,无关作用;> 4. 0,拮
抗作用 [6]。
FICI =甲药联合时的 MIC
甲药单独时的 MIC
+乙药联合时的 MIC
乙药单独时的 MIC
1. 2. 4 白叶蒿正丁醇部分与 1 /2MIC 浓度的抗菌
药物联合应用对细菌生长的影响 参照文献方
法[7],调整细菌浓度为 106 CFU /mL,测定菌液
OD600 值为 0. 002 (1 OD =5 × 108 CFU /mL) ,参照
单独 MIC 实验结果,分别单独加入终浓度为
16 μg /mL或 的 32 μg /mL BUE(1 /4 MIC)或低于
MIC浓度的抗菌药物,以及同时加 BUE 和抗菌药
物后,置于 37°C恒温摇床 150 rpm振摇 24 h,分别
测定 1、3、5、7、9、12、18、24 h 时菌液的 OD600 值,
并绘制时间 -细菌浓度曲线。
1. 2. 5 结果判断 药物对细菌的 MIC 为 24h 后
抑制细菌肉眼可见生长的最低药物浓度;统计
BUE单独及与抗菌药物联合使用时不同时相点时
细菌计数情况。
·473·
遵 义 医 学 院 学 报 37 卷
2 结果
2. 1 白叶蒿提取物和不同抗菌药物单独使用时对
金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、肺炎杆菌、绿脓杆
菌、肠球菌临床分离株的 MIC 实验结果显示,白
叶蒿总提物及各极性回收部分对 5 种临床分离株
细菌均显示出一定的抗菌活性,其中乙酸乙酯和正
丁醇部分显示出较强的抗菌活性,正丁醇部分对大
肠埃希菌的 MIC为64 μg /mL,对肺炎杆菌的 MIC为
64 μg /mL,对金黄色葡萄球菌和肠球菌的 MIC 为
128 μg /mL;乙酸乙酯部位对大肠埃希菌和肺炎杆菌
的 MIC为 128 μg /mL,对金黄色葡萄球菌和肠球菌
的MIC为256 μg /mL,正丁醇部分和乙酸乙酯部分对
绿脓杆菌的MIC分别为 256 μg /mL和512 μg /mL。
虽然上述白叶蒿提取物对 5 种细菌的 MIC 值
均大于 64 μg /mL,未呈现出非常强的抗菌活性,但
5 种 β内酰胺类抗生素对上述 5 种细菌的 MIC 也
大于 16 μg /mL,根据 2013 美国临床实验室标准化
研究所(Clinical and Laboratory Standards Institute,
CLSI)的判定标准,肠杆菌科对头孢呋辛的 MIC≥
4,葡萄球菌属对苯唑西林的 MIC≥4,肠球菌属及
绿脓杆菌对氨苄西林的 MIC≥8 均判断为耐药,上
述临床分离株细菌均为耐 β 内酰胺类抗生素的耐
药菌株 (见表 1)。
表 1 白叶蒿提取物和抗生素对 5 种细菌的 MIC值(μg /mL)
MIC 金黄色葡萄球菌 大肠埃希菌 肺炎杆菌 肠球菌 绿脓杆菌
总提物 1024 256 512 1024 2048
石油醚部位 512 256 256 512 1024
乙酸乙酯部位 256 128 128 256 512
正丁醇部位 128 64 64 128 256
水部位 512 128 512 1024 2048
氨苄西林 512 512 256 512 1024
苯唑西林 512 256 256 512 256
舒氨西林 16 32 64 128 512
头胞呋辛钠 16 16 32 64 128
2. 2 白叶蒿正丁醇部分(BUE)与不同抗菌药物
联合使用后对 5 种细菌的 MIC 值的影响 结果显
示,采用 1 /4 MIC的白叶蒿正丁醇部分(BUE)与不
同 β 内酰胺类抗生素联合使用时对几种临床分离
株细菌均呈现出一定的抗菌增敏作用,可使细菌对
几种 β 内酰胺类抗生素的 MIC 降低 4 ~ 16 倍,其
中 BUE与舒氨西林或头孢呋辛钠联合使用时对金
黄色葡萄球菌的协同作用最强,32 μg /mL BUE(1 /
4 MIC)即可使舒氨西林、头孢呋辛钠的 MIC降低至
原 先 的 1 /16 (1 μg /mL) ,其 FICI 为 0. 3125;
16 μg /mLBUE(1 /4 MIC)可使头孢呋辛钠对大肠
埃希 菌 的 MIC 降 低 至 单 独 使 用 时 的 1 /16
(1 μg /mL) ,其 FICI为 0. 3125;还可使其他几种细
菌对抗生素的 MIC 明显降低,FIC 均≤0. 5,表明
BUE与 β内酰胺类抗生素联合使用时均可呈现出
一定的抗菌增敏作用 (见表 2)。
表 2 白叶蒿提取物正丁醇部分与抗菌药物联合使用后对 5 种细菌 MIC的影响
细菌种类 氨苄西林 + BUE 苯唑西林 + BUE 舒氨西林 + BUE 头胞呋辛钠 + BUE
金黄色葡萄球菌
MIC 1 /8 MIC + 32 μg /mLBUE 1 /8 MIC + 32 μg /mLBUE 1 /16 MIC + 32 μg /mLBUE 1 /16 MIC + 32 μg /mLBUE
FICI 0. 375 0. 375 0. 3125 0. 3125
大肠埃希菌
MIC 1 /4 MIC + 16 μg /mLBUE 1 /8 MIC + 16 μg /mLBUE 1 /8 MIC + 16 μg /mLBUE 1 /16 MIC + 16 μg /mLBUE
FICI 0. 5 0. 375 0. 375 0. 3125
肺炎杆菌
MIC 1 /4 MIC + 16 μg /mLBUE 1 /4 MIC + 16 μg /mLBUE 1 /4 MIC + 16 μg /mLBUE 1 /4 MIC + 16 μg /mLBUE
FICI 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5
肠球菌
MIC 1 /4 MIC + 32 μg /mLBUE 1 /2 MIC + 32 μg /mLBUE 1 /4 MIC + 32 μg /mLBUE 1 /8 MIC + 32 μg /mLBUE
FICI 0. 5 0. 75 0. 5 0. 375
绿脓杆菌
MIC 1 /2 MIC + 64 μg /mLBUE 1 /4 MIC + 64 μg /mLBUE 1 /4 MIC + 64 μg /mLBUE 1 /4 MIC + 64 μg /mLBUE
FICI 0. 75 0. 5 0. 5 0. 5
2. 3 白叶蒿正丁醇部分与抗菌药物联合应用对细
菌生长的动态影响 结果显示,在金黄色葡萄球
菌、大肠杆菌、肺炎杆菌、肠球菌、绿脓杆菌 5 株细
菌培养体系中加入低于 MIC 浓度的白叶蒿正丁醇
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4 期 李维宏等·白叶蒿提取物抗菌活性及抗菌增效作用
部分(BUE)或 /和抗菌药物,对照组(Broth 组)细
菌均生长迅速;单纯 BUE组生长速度均较 Broth组
减慢,24 h 时细菌数量较 Broth 组一定程度降低;
低于 MIC浓度的单纯抗菌药物处理组细菌生长速
度同样较 Broth 组减慢,但 24 h 才能基本达到
Broth组水平;而 BUE与抗菌药物联合使用后 5 株
细菌生长受到明显抑制,细菌生长速度较单纯抗菌
药物处理组均明显减慢,提示 BUE 和抗菌药物联
合使用后能明显增强抗菌药物对细菌生长的抑制
作用(见图 1 ~ 5)。
**P < 0. 01,与单独 CEF 组比较;## P < 0. 01,
与单独 SAM 组比较;△△P < 0. 01,与单独 AMP 组比
较;※※P < 0. 01,与单独 OXA组比较;n = 3。
图1 BUE协同抗菌药物对金黄色葡萄球菌生长的动态影响
**P < 0. 01,与单独 CEF组比较;## P < 0. 01,与
单独 SAM组比较;△△P < 0. 01,与单独 AMP组比较;
※※ P < 0. 01,与单独 OXA组比较;n = 3。
图 2 BUE协同抗菌药物对大肠埃希菌生长的动态影响
** P < 0. 01,与单独 CEF 组比较;## P < 0. 01,与
单独 SAM组比较;△△P < 0. 01,与单独 AMP 组比较;※
※ P < 0. 01,与单独 OXA组比较;n = 3。
图 3 BUE协同抗菌药物对肺炎杆菌生长的动态影响
**P < 0. 01,与单独 CEF组比较;## P < 0. 01,与
单独 SAM组比较;△△ P < 0. 01,与单独 AMP组比较;
※※P < 0. 01,与单独 OXA组比较;n = 3。
图 4 BUE协同抗菌药物对肠球菌生长的动态影响
**P < 0. 01,与单独 CEF组比较;## P < 0. 01,与
单独 SAM组比较;△△P < 0. 01,与单独 AMP 组比较;
※※ P < 0. 01,与单独 OXA组比较;n = 3。
图 5 BUE协同抗菌药物对绿脓杆菌生长的动态影响
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遵 义 医 学 院 学 报 37 卷
3 讨论
白叶蒿别名白毛蒿(东北植物检索表) ,苦蒿
(四川) ,野艾蒿(河北) ,茭蒿(内蒙古) ,朝鲜艾
(吉林) ,白蒿(俗称) ,为多年生草本植物,可作“家
艾”的代用品全草药用,有温气血、逐寒湿、止血、
消炎的作用[1 - 2]。目前关于白叶蒿化学成分及药
理学作用鲜有文献报道,仅有研究发现白叶蒿脂肪
酸成分具有降血脂功能[8];白叶蒿挥发油可能具
有镇咳、祛痰和抗真菌作用[3],目前尚无其抗菌和
抗菌增敏作用的研究。
我们通过对采自四川茂县的白叶蒿全草进行
了分离纯化,已从白叶蒿中分离得到 11 个化合物,
所有化合物均为首次从该植物中分离得到[9]。由
于分离得到的化合物成分含量较少,无法进行单体
化合物系统的活性评价,但对白叶蒿总提物、石油
醚部位、乙酸乙酯部位、正丁醇部位和水部位进行
体外抗菌评价实验后显示,总提取物、乙酸乙酯部
位和正丁醇部位对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、
肺炎杆菌、肠球菌、绿脓杆菌 5 种临床分离株的细
菌均显示一定的抗菌活性,其中以正丁醇部分的抗
菌作用最强,但对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌等
5 种临床分离株细菌的 MIC 值均≥64 μg /mL,鉴
于上述临床分离株细菌均为耐 β 内酰胺类抗生素
的耐药菌株,因此该抗菌作用活性强度仍具有一定
的开发研究价值。更有意义的是,我们将低于 MIC
浓度的白叶蒿正丁醇部分与 5 种 β 内酰胺类抗生
素联合使用,棋盘法 MIC 实验结果显示该正丁醇
部分可明显降低几种 β 内酰胺类抗生素对 5 种细
菌的 MIC值,其中正丁醇部分与舒氨西林或头孢
呋辛钠联合使用时对金黄色葡萄球菌的 FICI 为
0. 3125;正丁醇部分与头孢呋辛钠联合使用时对大
肠埃希菌的 FICI 也为 0. 3125;正丁醇部分与其他
几种 β内酰胺类抗生素联合使用时对肝炎杆菌、
肠球菌、绿脓杆菌的 FICI也均≤0. 5。结合部分抑
菌浓度指数判断标准:FICI ≤ 0. 5,协同作用;
0. 5 ~ 4. 0,无关作用;> 4. 0,拮抗作用[6],上述结
果表明白叶蒿正丁醇部分与 β 内酰胺类抗生素联
合使用时可呈现出一定的抗菌增敏作用。由于药
物对细菌的 MIC实验是通过肉眼观察细菌培养孔
内清亮程度来判断结果,且只能观察到 24 h 时细
菌生长的受抑制情况,不能观察到准确的细菌数量
的动态变化,而我们在实验中发现,正丁醇部分与
抗菌药物联合使用后细菌培养孔内菌液浓度较未
联合组明显减少。因此,我们进一步采用动态生长
曲线法观察了正丁醇部分与几种抗菌药物联合使
用后不同时间点时细菌生长的动态情况。结果证
实,白叶蒿正丁醇部分单独使用时即可一定程度减
慢细菌的生长速度,与抗菌药物联合使用后可以明
显提高抗菌药物的抗菌效力,该结果同棋盘式稀释
法结果一致。综合上述结果,我们认为白叶蒿不仅
具有一定抗菌作用,还可对 β 内酰胺类抗生素产
生抗菌增效作用,尤其是正丁醇部分有作为一种新
型的抗菌增敏剂进一步开发利用的潜能。
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[收稿 2014 - 01 - 02;修回 2014 - 03 - 01]
(编辑:谭秀荣)
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