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In vitro activity of gallic acid against Candida albicans biofilms

没食子酸抑制白念珠菌生物膜作用的研究


目的:研究没食子酸对体外白念珠菌生物膜的影响。方法:采用XTT减低法评价没食子酸对白念珠菌的生物膜及黏附性的影响;镜下观察没食子酸对白念珠菌生物膜的形态学影响;细胞毒试验检测该药的毒副作用。结果:没食子酸抑制白念珠菌生物膜最低药物浓度SMIC50,SMIC80分别是500,1 000 mg·L-1;100,1 000 mg·L-1的没食子酸对白念珠菌的早期黏附及菌丝生长有抑制作用;没食子酸对人细胞毒性较弱。结论:没食子酸对体外白念珠菌生物膜有较强的抑制作用。

Objective: To investigate the effects of gallic acid against Candida albicans biofilms in vitro.  Method: XTT reduction assay was performed to determine the effect of gallic acid on C. albicans biofilms and its adherence, and microscopic examination was conducted to assess the effect of gallic acid on morphogenesis of C. albicans biofilms; and cytotoxic assay was used to measure the adverse effects of gallic acid.  Result: SMIC50, SMIC80 of gallic acid against C. albicans biofilms were 500, 1 000 mg·L-1, respectively; 100 mg·L-1 and 1 000 mg·L-1 of gallic acid could inhibit the initial adherence and filamentous growth, and the agent showed poor cytotoxic activity.  Conclusion: gallic acid displayed potent activity against C. albicans biofilm.


全 文 :没食子酸抑制白念珠菌生物膜作用的研究
汪长中,程惠娟,官 妍,王 艳,云 云
(安徽中医学院 中西医结合临床学院,安徽 合肥 230038)
[摘要] 目的:研究没食子酸对体外白念珠菌生物膜的影响。方法:采用XTT减低法评价没食子酸对白念珠菌的生物膜
及黏附性的影响;镜下观察没食子酸对白念珠菌生物膜的形态学影响;细胞毒试验检测该药的毒副作用。结果:没食子酸抑
制白念珠菌生物膜最低药物浓度SMIC50,SMIC80分别是500,1000mg·L
-1;100,1000mg·L-1的没食子酸对白念珠菌的早期
黏附及菌丝生长有抑制作用;没食子酸对人细胞毒性较弱。结论:没食子酸对体外白念珠菌生物膜有较强的抑制作用。
[关键词] 白念珠菌;生物膜;没食子酸
[收稿日期] 20080910
[基金项目] 安徽省高校自然科学研究项目(KJ2008B223);安徽省
自然科学基金项目(07021003)
[通信作者] 汪长中,副教授,在读博士生,主要从事细菌生物膜
研究。Tel:13956096007,Email:ahwcz63@sina.com
  近年来,随着广谱抗生素、免疫抑制剂的广泛应
用,导管插管、腹膜透析、器官移植、肿瘤放化疗等的
大量开展,以及艾滋病人的出现,免疫功能抑制人群
不断增多,以念珠菌尤其是白念珠菌为主的真菌感
染发生率呈逐年上升趋势。但目前临床上常用的抗
真菌药物很少有令人满意的疗效,其主要原因之一
在于白念珠菌容易形成生物膜(biofilm)。生物膜形
成后,膜内的菌细胞能够逃逸抗生素的杀伤作用和
机体免疫系统的清除,并成为潜在的感染源,从而造
成感染的反复发作。鉴于现有的抗真菌药物或毒副
作用大、或抗菌谱窄、或易产生耐药性,因此迫切需
要新型有效药物,而从我国丰富的中药资源中发掘
出具有抗真菌生物被膜的中药不失为一项重要的举
措。本课题组近期研究发现,部分中药及有效成分
具有较强抗白念珠菌生物膜的功效。本试验即探讨
中药有效成分没食子酸对体外白念珠菌生物膜的作
用,以期为中药治疗由白念珠菌生物膜引起的难治
性、复发性真菌感染提供新的治疗途径。
1 材料
1.1 菌株 白念珠菌标准株 ATCC10231购于合肥
市疾病控制中心。
1.2 药物 没食子酸对照品购于安徽芜湖甙尔塔
医药科技有限公司[批号20070525,纯度 >985%
(HPLC级)],两性霉素 B对照品购于美国 Amresco
公司(批号BM10441,纯度
%
99%)。
1.3 培养基 RPMI1640培养基(GIBCO公司),
YPG培养基、沙氏培养基依据文献[3]配制。
1.4 试剂 XTT[2,3bis(2methoxy4nitro5sulfo
phenyl)2Htetrazolium5carboxanilide](加拿大 BBI
公司),维生素 K3(美国 Alexis公司),TritonX100
(美国Amresco公司),丙酮(蚌埠化学试剂厂),均
为分析纯。
1.5 仪器 318酶标仪(上海三科仪器有限公司),
96孔微量培养板(美国Corning公司),CKX4132型
倒置显微镜(日本Olympus公司)。
2 方法
2.1 白念珠菌生物膜的制备[34] 将白念珠菌接种
于YPG培养基中,35℃摇床过夜培养,收集菌体,用
RPMI1640培养基稀释,调整菌液细胞密度为1×106
个/mL。将100μL菌悬液接种于96孔微量培养板
中,37℃培养24h,使白念珠菌完全黏附于平底的96
孔板基底表面,形成白念珠菌生物膜的结构。倒置显
微镜下初步鉴定白念珠菌生物膜的形成。
2.2 没食子酸抑制白念珠菌生物膜最低药物浓度
(sessileminimalinhibitoryconcentration,SMIC)的测
定[34]生物膜形成后,弃去培养基及悬浮菌,用PBS洗
3次,将药物按2倍稀释加到各孔中,继续培养48h。
用XTT减低法检测抑制生物膜50%(SMIC50)及80%
(SMIC80)的药物浓度:XTT用05g·L
-1林格液稀释
及022μm孔径的滤器过滤除菌,分装后存放
-70℃冰箱备用。临用前,加入维生素 K3(menadi
one,用丙酮稀释至终浓度10mmol·L-1)。取XTT
menadione溶液100μL加到已形成生物膜的培养孔
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中(menadione在XTT中的终浓度为1μmol·L-1)。
继续37℃避光培养2h。在酶标仪波长490nm处检
测各孔吸光度(A)。另设对照孔(只加菌液与XTT溶
液,不含药物)。
2.3 没食子酸抗白念珠菌黏附作用的测定[56] 将
100μL的菌液(1×106个细胞/mL)接种于96孔板中
37℃培养,分别培养1,2,4h。吸弃培养基,PBS洗去
未黏附菌,加入按10倍连续稀释(1000,100,10,0mg
·L-1)的没食子酸。XTT减低法检测490nmA。
2.4 没食子酸对白念珠菌生物膜作用的形态学观
察 将100μL的菌液(1×106个细胞/mL)接种于
96孔板中,分别加入1000,100,10,0mg·L-1的没
食子酸,37℃培养24h。倒置显微镜下观察生物膜
形态的变化。
2.5 细胞毒性实验[57] 取健康成人的肝素抗凝
血,20℃离心2000r·min-1×10min,PBS洗3遍,
配成10%的细胞/PBS悬液,再用 PBS将该悬液1∶
10稀释,取100μL置于EP管中,加入100μL的经
二倍连续稀释的没食子酸或阳性对照两性霉素 B。
完全溶血则以1%TritonX100处理红细胞来获得。
EP管于37℃孵育1h,20℃离心2000r·min-1×
10min,取150μL上清转移至平底96孔板中,用酶
标仪在450nm波长处测A。溶血百分率=(没食子
酸或两性霉素B孔A450-缓冲液孔A450)/(TritonX
100孔A450-缓冲液孔A450)×100%。
2.6 统计学方法 实验结果采用 GraphPadPrism
403统计软件student's检验。实验重复3次,每个
药物浓度均设8个复孔,取平均值。数据均以 珋x±s
表示,P<005为有显著性差异。
3 结果
3.1 白念珠菌生物膜的初步鉴定 倒置显微镜下
白念珠菌细胞与其出芽延伸所形成的菌丝密集交
织,并可沿着菌丝形成团块状聚集,呈现多层膜状结
构(图1)。
3.2 没食子酸对白念珠菌生物膜的SMIC 随着没
食子酸浓度递增,其对白念珠菌生物膜的抑制作用
呈增强趋势,SMIC50,SMIC80分别是500,1000mg·
L-1。两性霉素 B的 SMIC50和 SMIC80分别是049,
195mg·L-1。
3.3 没食子酸对白念珠菌黏附功能的影响 与未
加药对照孔相比,1000mg·L-1的没食子酸对1,2,
  
图1 白念珠菌生物膜(×200)
4h内的白念珠菌细胞黏附均有抑制作用,100mg·
L-1的没食子酸对1,2h的黏附有抑制作用。10mg
·L-1的没食子酸对黏附则无抑制作用(表1)。
表1 不同剂量没食子酸对白念珠菌细胞黏附影响(A)
比较(珋x±s,n=8)
组别
剂量
/mg·L-1
培养时间
1h 2h 4h
对照   - 062±011 062±013 064±012
没食子酸 10 045±010 049±012 060±014
  100 037±0111) 039±0131) 054±012
  1000 012±0012) 014±0022) 020±0042)
  注:与空白对照比较1)P<005,2)P<001。
3.4 没食子酸对白念珠菌生物膜形态学的影响 
在1000mg·L-1的没食子酸作用下,只出现少数的
酵母细胞,无明显菌丝出现;在100mg·L-1没食子
酸作用下,可见较多的酵母细胞并始见菌丝出现,剂
量降至10mg·L-1时,可见由更多酵母细胞与菌丝
组成的较密集的生物膜(图2)。
3.5 细胞毒试验 两性霉素B在质量浓度125mg
·L-1时发生 100%溶血,没食子酸在 1000mg·
L-1时只引起33%的溶血。
4 讨论
没食子酸是存在于山茱萸等多种中药里的一种
有机酸。体外实验表明,没食子酸对多种致病菌如
金黄色葡萄球菌、奈色氏球菌、铜绿假单胞菌及部分
真菌有抑制作用[8],但其对细菌生物膜尤其是白念
珠菌生物膜的影响,尚未见报道。白念珠菌容易黏
附在生物组织和非生物物体表面形成一种不同于悬
浮菌的细胞群体结构———生物膜。生物膜的形成可
明显降低其对抗菌药物的敏感性甚至产生耐药,且
也是构成难治性真菌感染的病灶中的感染源[9]。
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A.对照;B.10mg·L-1没食子酸;
C.100mg·L-1没食子酸;D.1000mg·L-1没食子酸。
图2 不同浓度没食子酸对白念珠菌生物膜
形态的影响(×200)
本试验在前期研究的基础上采用定量检测白念
珠菌生物膜的最常用方法即 XTT减低法进一步探
讨没食子酸对体外抗白念珠菌生物膜的影响,该方
法在不破坏生物膜的条件下能检测出生物膜中菌细
胞的活性。近期 He等证实,白念珠菌标准株
ATCC10231具有较强的形成生物膜功能[5]。本试
验所用即为此标准菌株。结果显示,没食子酸对白
念珠菌生物膜SMIC50与SMIC80分别为500,1000mg
·L-1,显示出良好的抗生物膜功能。
研究已证实,生物膜的发育循环要经过黏附、微
菌落形成、微菌落融合、生物膜成熟、菌细胞从生物
膜中释放出来等 5个阶段[9]。初始的黏附尤为重
要,随着培养时间的延长,生物膜逐渐发育成熟。本
实验发现,100,1000mg·L-1的没食子酸对白念珠
菌的早期黏附有明显的抑制功能,提示其对白念珠
菌生物膜的发育有明显的干预作用。
白念珠菌是具有酵母菌丝二相性的真核微生
物,菌丝的出现对其致病性与生物膜的形成均至关
重要[10]。本实验从形态学上进一步验证没食子酸
对白念珠菌生物膜的影响。在没食子酸质量浓度为
10mg·L-1时,可见由大量酵母细胞与菌丝组成的
较密集的生物膜。在100mg·L-1时,仍可见较多
数量的酵母细胞及少数菌丝。在1000mg·L-1的
没食子酸作用下,只出现少数的酵母细胞,无菌丝出
  
现。提示一定浓度的没食子酸能通过影响白念珠菌
的菌丝形成进而抑制其生物膜的形成及其致病性。
因人红细胞容易获得,其膜的生物学特征为人
们所熟知,血红素释放容易检测,故溶血试验常作为
检测抗真菌药物细胞毒性的一个指标[5,7]。本实验
发现,两性霉素B在质量浓度125mg·L-1时便发
生溶血,而没食子酸在 1000mg·L-1时只引起
33%的溶血。可见,较之于最常用的抗真菌药物之
一的两性霉素B,没食子酸具有较弱的细胞毒性。
近期,He等发现中药有效成分丁香酚具有体外
抗白念珠菌生物膜功能[5]。本实验证实没食子酸
也有类似的作用,因而提示中药某些有效成分不仅
毒性较低,且具有抗白念珠菌生物膜功能。因此,没
食子酸等中药有效成分对治疗白念珠菌生物膜相关
感染性疾病具有潜在临床治疗价值。
[参考文献]
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InvitroactivityofgalicacidagainstCandidaalbicansbiofilms
WANGChangzhong,CHENGHuijuan,GUANYan,WANGYan,YUNYun
(SchoolofIntegratedTraditionalandWesternMedicine,AnhuiUniversityofTraditionalChineseMedicine,Hefei230038,China)
[Abstract] Objective:ToinvestigatetheefectsofgalicacidagainstCandidaalbicansbiofilmsinvitro.Method:XTTreduc
tionassaywasperformedtodeterminetheefectofgalicacidonC.albicansbiofilmsanditsadherence,andmicroscopicexamination
wasconductedtoassesstheefectofgalicacidonmorphogenesisofC.albicansbiofilms;andcytotoxicassaywasusedtomeasurethe
adverseefectsofgalicacid.Result:SMIC50,SMIC80ofgalicacidagainstC.albicansbiofilmswere500,1000mg·L
-1,respec
tively;100mg·L-1and1000mg·L-1ofgalicacidcouldinhibittheinitialadherenceandfilamentousgrowth,andtheagent
showedpoorcytotoxicactivity.Conclusion:galicaciddisplayedpotentactivityagainstC.albicansbiofilm.
[Keywords] Candidaalbicans;biofilm;galicacid
[责任编辑 古云侠]
全国中医痛证论坛征文通知
中华中医药学会主办的“全国中医痛证论坛”将于2009年8月在广西桂林召开,会议将邀请中西医有
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一、征文内容:(1)针对头面痛、颈肩痛、腰背痛、四肢骨关节痛、软组织痛、妇科痛证、癌症痛等各种疼痛
的临床研究;(2)治疗手段的研究,如微创介入治疗、麻醉镇痛、中药镇痛、针灸推拿镇痛、针刀镇痛、气功镇
痛;(3)痛证的基础研究;(4)其他与痛证有关的研究。
二、征文要求:(1)未正式公开发表过的论文。(2)论文力求主题鲜明、论据充分、资料详实。(3)稿件篇
幅在4000字以内,关键词3-8个,注明作者姓名、职称、单位、具体通讯地址、邮政编码、电子信箱等。(4)
论文请寄打印稿并网络发送电子版,请在信封上注明“痛证论坛征文”,邮件以“作者姓名 +痛证论坛征文”
命名。请用word文档以附件的形式发送,收到必复,若无回复,请与编辑部联系。(5)每篇论文共收审稿费、
版面费380元,稿件请自留底稿,恕不退稿。投稿时请同时寄出审稿费及版面费,截止日期:2009年5月30
日。
三、其他事宜:稿件经审稿录用后将在国家级中文核心期刊《中华中医药杂志》(原《中国医药学报》)
2009年增刊上刊出。参加大会学术交流者,由中华中医药学会颁发论文证书和国家Ⅰ类继续教育学分。
四、联系方式:北京市朝阳区和平街北口樱花路甲4号《中华中医药杂志》社(收);邮编:100029;电话:
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