徐 炎 ，孔一卜，楊福雙，王中天，姚 博，孫麗平

（1.長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)，長(zhǎng)春 130117；2.長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院，長(zhǎng)春 130021）

肺炎鏈球菌是世界范圍內(nèi)引起社區(qū)獲得性肺炎的主要原因，是5 歲以下兒童死亡的主要原因之一?？股厥侵委煼窝祖溓蚓挠行侄危?019 年1 月世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《全球抗菌藥物耐藥性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（GLASS）報(bào)告》，揭示了一個(gè)令人擔(dān)憂的現(xiàn)實(shí)：全球范圍內(nèi)抗生素耐藥的出現(xiàn)和擴(kuò)散，正在威脅人們治療傳染性疾病的能力，進(jìn)而導(dǎo)致疾病治療周期延長(zhǎng)、殘疾和死亡的發(fā)生，同時(shí)增加醫(yī)療成本。因此，尋找新的方法治療肺炎鏈球菌性疾病是非常有必要的，天然產(chǎn)物是指動(dòng)物、植物提取物（包括中藥）或昆蟲(chóng)、海洋生物和微生物體內(nèi)的組成成分或其代謝產(chǎn)物的統(tǒng)稱，已成為治療重大疾病的藥物或重要先導(dǎo)化合物的主要來(lái)源。本文總結(jié)了近年天然產(chǎn)物抑制肺炎鏈球菌的報(bào)道，并且探討了天然產(chǎn)物抑制肺炎鏈球菌的最新進(jìn)展和具體機(jī)制。

1 天然產(chǎn)物抑菌的MIC、MBC、IZD

中華民族早在幾千年前已經(jīng)使用植物藥物作為治療疾病的有效手段，且沿用至今?，F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)使用植物中提取的天然產(chǎn)物治療肺炎鏈球菌性疾病幾乎無(wú)不良反應(yīng)。已知植物中的抗菌特性依賴于有效化合物的存在，主要為醌類、酚類、生物堿、黃酮類化合物、萜類化合物、精油、單寧、木質(zhì)素、葡萄糖苷和一些有待探索的次級(jí)代謝物。然而現(xiàn)有天然產(chǎn)物的研究大多處在單純探索MIC（最小抑菌濃度）、MBC（最小殺菌濃度）和IZD（抑制區(qū)直徑）的初級(jí)階段，其具體是何種機(jī)制產(chǎn)生的抑菌作用尚不清楚。當(dāng)然對(duì)醫(yī)學(xué)進(jìn)程的發(fā)展來(lái)說(shuō)，探索過(guò)程必不可少，未闡述機(jī)制的近5 年有關(guān)天然化合物的抑菌作用[1-15]，見(jiàn)表1。

表1 天然化合物的抑菌作用

2 天然產(chǎn)物抑菌機(jī)制

天然產(chǎn)物作為藥物應(yīng)用于臨床的先決條件是“安全、有效、質(zhì)量可控”，這意味著要大規(guī)模推廣天然產(chǎn)物作為細(xì)菌抑制劑，必然要對(duì)其進(jìn)行具體、深入的機(jī)制研究，闡述其機(jī)制。已有很多研究進(jìn)行了深入探索，其中針對(duì)毒力因子的探索是非常有前途的抑菌策略，與抗生素協(xié)同增效作用意味著天然產(chǎn)物是下一代抗菌藥物的粗胚，納米技術(shù)則是現(xiàn)代科技與生物技術(shù)結(jié)合的典型代表，具體如下。

2.1 天然產(chǎn)物與肺炎鏈球菌毒力因子 肺炎鏈球菌的致病過(guò)程包括傳播、定植和侵襲。毒力因子是其致病的根本原因，減少毒力因子的生產(chǎn)量或者中和毒力因子的毒性是一種很有前途的抑菌方法，因?yàn)闆](méi)有直接抑制細(xì)菌的繁殖和生長(zhǎng)，所以不會(huì)對(duì)菌群產(chǎn)生進(jìn)化壓力。目前對(duì)毒力因子的研究集中在肺炎鏈球溶血素（PLY）、神經(jīng)氨酸酶（NAS）和生物膜的形成方面。

2.1.1 抑制PLY 的成孔活性 肺炎鏈球溶血素（PLY）作為重要的毒力因子，參與了整個(gè)致病過(guò)程。首先，PLY 的表達(dá)可提升肺炎鏈球菌在體外的存活率，肺炎鏈球菌侵入人體后，PLY 的釋放可以減少呼吸道上皮細(xì)胞的纖毛擺動(dòng)，從而減少肺炎鏈球菌被纖毛清除的數(shù)量，以助于肺炎鏈球菌侵入上皮細(xì)胞的胞吞作用。同時(shí)PLY 還直接破壞上皮細(xì)胞，破壞上皮屏障，促進(jìn)肺炎鏈球菌突破內(nèi)皮進(jìn)入血液。整個(gè)侵襲過(guò)程PLY都能幫助肺炎鏈球菌有效的躲避吞噬細(xì)胞的吞噬[16]。PLY 由4 個(gè)結(jié)構(gòu)域構(gòu)成復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，大量PLY單體在室溫下可以形成螺旋寡聚體，這種低聚物呈現(xiàn)出類似于孔隙狀態(tài)的彎曲蛋白構(gòu)象。研究者通過(guò)探索植物中提取的天然產(chǎn)物干擾PLY 的生物活性來(lái)限制其細(xì)胞毒性：天然產(chǎn)物通過(guò)氫鍵和疏水作用插入PLY的結(jié)構(gòu)域3 和4 之間的裂縫中，從而阻斷PLY 的成孔活性，減少肺炎鏈球菌的致病性，減輕肺部炎癥的作用[17]。

2.1.2 抑制NAS 生物活性 肺炎鏈球菌共有3 種神經(jīng)氨酸酶（NAS）：NanA，NanB 和NanC。NanA 是在所有肺炎鏈球菌菌株中最穩(wěn)定表達(dá)的神經(jīng)氨酸酶，水解后可釋放N -乙酰-神經(jīng)氨酸，對(duì)肺炎鏈球菌的定值、生物膜的形成及引起宿主膿毒血癥具有重要作用。NanB 對(duì)唾液酸(SA)的體外去糖基化有一定的促進(jìn)作用，是從α2，3 -唾液酸苷轉(zhuǎn)移到其他糖聯(lián)物上的反式唾液酸酶，其底物與NanA 有很大的不同，維持活性所需的pH 也不盡相同（NanA 的pH 為5.5～6.5，NanB 的pH 為5.0～5.5），但對(duì)肺炎鏈球菌的定值、生物膜以及宿主膿毒血癥仍有很大作用。NanC 在肺炎鏈球菌中很少有表達(dá)。流感病毒具有相似的神經(jīng)氨酸酶（NA）的結(jié)構(gòu)和功能，而且流感病毒與肺炎鏈球菌有著“致命的協(xié)同作用”。流感病毒可以通過(guò)NA 向肺炎鏈球菌提供黏附受體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，增加肺炎的嚴(yán)重程度和致死率[18]。所以，天然產(chǎn)物抑制NA 的活性不僅可以抑制肺炎鏈球菌的生物活性，還可以抑制流感病毒的生物活性[19]。除此之外，天然產(chǎn)物還可以抑制肺炎鏈球菌黏附和生物膜的形成[20]。

2.2 天然產(chǎn)物與群體感應(yīng) 群體感應(yīng)（QS）機(jī)制是“細(xì)胞對(duì)細(xì)胞的交流”，微生物能夠在復(fù)雜的環(huán)境中協(xié)調(diào)一致，以“團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)能力”使整個(gè)種群更好地存活下來(lái)。細(xì)菌通過(guò)感應(yīng)自誘導(dǎo)物(AI)的濃度，對(duì)周圍的細(xì)菌數(shù)量進(jìn)行判斷。當(dāng)自誘導(dǎo)物達(dá)到一定閾值時(shí)，在群體范圍內(nèi)調(diào)控一些基因（調(diào)控毒力因子分泌和生物膜形成）的表達(dá)來(lái)適應(yīng)環(huán)境的變化。自誘導(dǎo)劑-2（AI-2）是肺炎鏈球菌中的QS 信號(hào)分子，S-核糖基高半胱氨酸裂解酶（LuxS）和5’-甲硫腺苷（pfs）是AI-2 分子合成途徑中兩個(gè)重要且必需的基因。ComABCD 操縱子途徑是肺炎鏈球菌QS 機(jī)制的另一種表現(xiàn)，該操縱子產(chǎn)生17 殘基信號(hào)肽[能力刺激肽（CSP）]，ComD 基因編碼CSP 組氨酸激酶受體，在ComQS 途徑中具有重要作用。天然產(chǎn)物能有效減少LuxS、pfs 和ComD的基因表達(dá)[21]，從而影響細(xì)菌群體感應(yīng)系統(tǒng)，減少細(xì)菌毒力因子分泌和生物膜的形成。

2.3 天然產(chǎn)物和抗生素的協(xié)同增效 很多天然產(chǎn)物與抗生素有著相似的作用，包括破壞肺炎鏈球菌生物膜、降低脂肪酶、凝固酶活性和ATP 酶活性等，天然產(chǎn)物與抗生素的組合是可以克服細(xì)菌耐藥性問(wèn)題的有效手段[22]。兩者合用可以恢復(fù)細(xì)菌對(duì)抗生素的敏感性，降低抗生素的有效劑量，從而最大限度地減少抗生素不良反應(yīng)，延長(zhǎng)抗菌譜，降低抗感染治療的成本。

2.4 天然產(chǎn)物和納米技術(shù)結(jié)合 納米材料具有合成制備較易、生物相容性好、能夠通過(guò)作用微生物多個(gè)靶點(diǎn)同時(shí)發(fā)揮抑菌活性等優(yōu)點(diǎn)，使用微生物、植物和海藻等天然產(chǎn)物與氧化鋅、納米金、納米銀、納米銅等合成的新型納米材料有著經(jīng)濟(jì)、高效的巨大優(yōu)勢(shì)[23]，開(kāi)發(fā)利用這些材料的抑菌特性，將有利于控制和降低細(xì)菌性疾病的發(fā)病率，達(dá)到替代或減少抗生素的使用、提高人類健康水平的目的。

3 討論

抗生素耐藥是二十一世紀(jì)對(duì)人類健康的最大威脅之一，對(duì)碳青霉烯類和多粘菌素B 等耐藥菌株的發(fā)現(xiàn)更是引起了對(duì)“抗生素后時(shí)代”的恐慌。面對(duì)可能發(fā)生的感染性疾病無(wú)藥可用的現(xiàn)象，人類不斷進(jìn)行著新的探索。本文介紹了天然產(chǎn)物治療肺炎鏈球菌性疾病的有效方法。大多數(shù)天然產(chǎn)物都有直接抑菌的功效，且部分天然產(chǎn)物與抗生素的殺菌作用有著相似的作用。天然產(chǎn)物還可以抑制肺炎鏈球菌的定值和侵襲，減少肺炎鏈球菌的黏附數(shù)量，降低發(fā)病率。值得注意的是，天然化合物并不一定能直接抑制肺炎鏈球菌的生長(zhǎng)，在不影響肺炎鏈球菌毒力因子分泌的情況下，減少毒力因子的活性、降低細(xì)菌膜的通透性、防止細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)微生物酶的產(chǎn)生、中斷細(xì)菌代謝途徑或破壞菌斑和生物膜形成都是天然化合物有效抑菌的獨(dú)特手段。所以天然化合物作為肺炎鏈球菌的治療藥物是合理的。當(dāng)然從植物、動(dòng)物或其代謝產(chǎn)物中鑒定和分離陽(yáng)性天然產(chǎn)物仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)，相信隨著科技手段的進(jìn)步，更多的有效天然化合物會(huì)被篩選出來(lái)并應(yīng)用到醫(yī)療、食品領(lǐng)域，必然會(huì)成為解決耐藥微生物這一全球性問(wèn)題的解決方案。