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作者简介：田芳，女，安徽合肥人，198607，硕士，研发员，新疆维吾尔药业有限责任公司，主要从事天然产物的活性成分研究及中药民族药新药开发。
摘要：
近年来由于抗生素用量的不断加大，细菌对抗生素的耐药现象日益严重。随着对细菌研究的深入发现，细菌对抗生素的耐药性不仅与耐药菌株的大量产生有关，亦与致病菌在体内形成生物膜有关。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa，Pa）又称为绿脓杆菌，是一种临床上最常见的引起严重院内获得性感染的机会致病菌，亦是一种极为常见的细菌生物膜相关感染病原菌，可引起慢性难治性感染，往往反复发作、难以根治[1]。本文从国内外药物研究方面综述了近年抗铜绿假单胞菌生物膜药物的研究现状。
关键词：铜绿假单胞菌；生物膜；抗菌药物
【中图分类号】R453 【文献标识码】B 【文章编号】1002-3763（2014）06-0042-02
前言：细菌生物膜（bacterial biofilm ，BF） 或称菌膜，是指细菌吸附于惰性物体如医学材料或机体黏膜表面后， 分泌多糖基质、纤维蛋白、脂蛋白等多糖蛋白复合物， 使细菌相互粘连并将其自身菌落聚集缠绕其中形成的膜样物[2]。生物膜是铜绿假单胞菌的天然屏障，铜绿假单胞菌能分泌多糖复合物形成生物膜。 研究表明[3]铜绿假单胞菌形成的生物膜对外界不利因素有很强的抵抗力，因此铜绿假单胞菌有天然的耐药性。铜绿假单胞菌生物膜的耐药机制较为复杂： （1）胞外多糖被能阻止和妨碍抗生素渗入生物膜底层细胞。（2）胞外多糖被含有较高浓度的抗生素降解酶。（3）位于多糖被膜深部的菌细胞很难获得充足的养分和氧气， 代谢废物也不能及时清除， 因此这些细菌代谢低， 甚至处于休眠状态， 对各种刺激不再敏感。（4）因抗生素无法杀灭底层菌细胞，使其有足够的时间开启抗生素耐药基因等。
近年来，随着抗生素的广泛应用， 其耐药性问题也日益严重，使得抗铜绿假单胞菌生物膜药物的研究越来越受到关注。本文现对国内外对抗铜绿假单胞菌生物膜药物综述如下。
1 抗生素对铜绿假单胞菌生物膜的影响
抗生素是临床应用极为广泛的抗菌药物，其抗菌效果显著。通常以一种β-内酰胺类抗生素（酰脲类青霉素， 头孢他啶， 亚胺培南）为基础， 联合氨基糖苷类或氟喹诺酮类抗菌药进行治疗， 但细菌清除率低， 临床疗效尚待改进。
1.1 大环内酯类抗生素：
有研究表明[4]，大环内酯类药物通过抑制藻酸盐生成，减少藻酸盐复合物，并减少藻酸盐复合物引起的抗原抗体反应以及抑制鞭毛、菌毛的生成、活性等作用来抑制细菌生物膜生成，而且在抑制细菌生物膜形成的同时，也减少了铜绿假单胞菌对其他抗生素的耐药性，辅助用药时能帮助其他抗生素渗入到菌体，增强杀菌能力。
十四、十五元环大环内酯类抗生素能通过抑制细菌多糖蛋白复合物的合成影响BF的形成 ，从而增强其他敏感抗菌药物（如氟喹偌酮类）的渗透性而起协同抗菌作用[5]、[6]。研究表明[5]、[7]、[8]，红霉素、阿奇霉素可减少细菌的粘附、预防或抑制铜绿假单胞菌生BF的形成，与环丙沙星 、头孢他啶联合用药可增强环丙沙星、头孢他啶对BF的渗透性，增强其杀灭BF内细菌的作用；麦迪霉素对BF的形成及清除均无影响。大环内酯类药物克拉霉素对铜绿假单胞菌形成的菌膜亦表现出明显的抑制作用[9]。
虽然体外实验取得了一些有意义的进展， 但因体内情况差异较大， 体内的BF形成环境更为复杂，细菌在生物材料如人工置留物、导管表面形成BF的情况以及药物对BF的影响情况， 大环内酯类药物能否成为治疗BF相关感染的有效药物， 需大量的实验及临床疗效观察。
1.2 β-内酰胺类抗生素：
β-内酰胺类抗生素是治疗铜绿假单胞菌感染性疾病的有效药物，铜绿假单胞菌对β-内酰胺类抗生素哌拉西林、头孢磺啶、头孢他啶等均敏感。
研究表明[10]，头孢他啶对早期铜绿假单胞菌BF的抑制作用较成熟期铜绿假单胞菌BF强。碳青霉烯类是近年来研制开发的广谱、高效，对肾肽酶稳定的β-内酰胺类抗生素，其抗绿脓杆菌的作用较头孢噻肟强 20～70 倍 ，也强于拉氧头孢和哌西林[11]。以哌拉西林为代表的酰脲类青霉素有抗铜绿假单胞菌活性，但由于抗菌活性低（仅为头孢他啶的1/2～1/4）和耐药率高， 临床应用受限。
但近年耐药菌株不断涌现， 铜绿假单胞菌对β-内酰胺类抗生素的抵抗性不断增强，新品种的开发应用变得日益迫切。
1.3 氟喹诺酮类抗生：
氟喹诺酮类抗生素是唯一可与β-内酰胺类抗生素相媲美的合成抗菌药，是抗铜绿假单胞菌BF效果较强的药物。氟喹酮类被认为是抗生物膜内细菌效果最强[12]。
研究表明[13]，氟喹诺酮类药物对于生物被膜有较强的渗透性，尤以司帕沙星和新药加替沙星最强；对浮游生长的铜绿假单胞菌，加替沙星、头孢他定和司帕沙星均有较强的杀菌活性 ，在 2MBC （最低杀菌浓度）浓度下 ，均能在 8h 内完全清除细菌；环丙沙星也能在 24h 完全清除细菌。对于生物膜内细菌 ，头孢他定和头孢噻肟的抗菌活性则明显弱于氟喹诺酮类药物 ，即使在128MBC浓度上 ，24h 及 48h 仍有细菌生长 ，而司帕沙星和新药加替沙星在 32MBC 浓度下 ，4h 即完全清除细菌 ，环丙沙星也在 24h 完全清除细菌。
新一代的氟喹偌酮类抗生素对细菌生物膜有较好的通透性，对膜内细菌的杀灭能力也较强 ，但单用仍难以清除膜内细菌研究表明[14]，氟喹诺酮类药物透过生物膜的机制有待澄清 ，而用氟喹诺酮药物预处理生物材料（如导尿管） ，能否预防生物相关感染发生也值得进一步探讨。
1.4 利福霉素类抗生素：
以利福平为代表的利福霉素类抗生素 ，自身对铜绿假单胞菌几乎没有活性 ，但能抑制细菌对氨基糖苷类抗生素的初次接触效应 ，临床上将其与β-内酰胺类抗生素和氨基糖苷类抗生素联合应用可提高细菌清除率 ，减少复发。 1.5 氨基糖甙类：
氨基糖甙类抗生素是由氨基环醇、氨基糖与糖组成的抗生素的总称。自 1944年首次发现链霉素以来 ，因此类抗生素抗菌谱广、疗效卓越 ，在医学临床和畜牧兽医业得到了广泛应用[15]。酰脲类或碳氧青霉素与氨基糖甙类可协同抗 Pa，研究表明哌拉西林、阿洛西林、美洛西林、替卡西林、羧苄西林与氨基糖甙类协同抗Pa作用依次递减。
2 中草药对铜绿假单胞菌生物膜的影响
随着抗生素副作用和耐药性的增加，中草药因具有清热解毒、滋养、抗菌等功效 ，且毒副作用小 ，耐药性小等优点，已受到人们的普遍关注。从中草药中发掘抗铜绿假单胞菌生物膜的新药的研究也逐渐增加。
2.1 苦参：
苦参（Sophora flavescens ait ），为豆科植物苦参的干燥根，有清热燥湿、利尿、祛风杀虫的功效。其对于治疗细菌性阴道炎有显著疗效[16]。有研究显示[17]，苦参抑制粘液型铜绿假单胞菌浮游菌的MIC值为 64 mg/ml ，但1倍或2倍MIC的苦参单用仍不能杀灭生物膜细菌；苦参与环丙沙星合用有协同抑菌效果 ，具有重要的应用价值。中草药苦参有可能提高由铜绿假单胞菌BF引起的难治性感染的治疗效果 ，但还需进一步临床研究加以证实。
2.2 金银花：
金银花（Flos Lonicerae），为忍冬科植物忍冬、红腺忍冬、山银花或毛花柱忍冬的干燥花蕾，具有清热解毒、通经活络、广谱抗菌及抗病毒等功效。金银花煎剂对金黄色葡萄球菌、伤寒杆菌、铜绿假单胞菌均等革兰氏阳性和阴性菌军有一定的抑制作用[18]。金银花水煎液在体外能抑制铜绿假单胞菌对固体表面的黏附能力及BF形成能力 ，并能破坏铜绿假单胞菌已形成的BF，增强头孢他啶对BF内铜绿假单胞菌的清除作用[19]。
2.3 穿心莲：
穿心莲（Andrographis paniculata（Burm.f.）Nees）为爵床科草本植物穿心莲的全草或叶，具有清热解毒、凉血消肿的功能。穿心莲内酯是穿心莲的主要成分，研究表明[20]，穿心莲内酯对铜绿假单胞菌生长状态无明显影响 ，说明穿心莲临床疗效并非通过杀菌实现；对绿脓菌素的实验观察发现 ，穿心莲内酯能有效抑制铜绿假单胞菌绿脓菌素的表达，即穿心莲内酯可能通过抑制铜绿假单胞菌毒力因子产生而实现抗感染作用。
3 小结
尽管目前已涌现出相当多对铜绿假单胞菌有较好抗菌活性的新品种，但其耐药性仍然是不容忽视的问题，积极有效的开发新药仍是科研工作者的一大课题。通过近年来的研究发现，中药对铜绿假单胞菌引发的慢性感染有较好的效果，其与抗生素合用能提高对铜绿假单胞菌的抗菌作用，为中西医药物结合治疗铜绿假单胞菌慢性感染提供了依据。
参考文献
[1] 小林宏行.细菌菌膜的基础与临床[J].中国临床药理学杂志，1999， 15（4）∶299.
[2] Costerton JW， Introduction to biofilm[J].Antimicrob Agents，1999， 11（3-4）：217-221.
[3] 曾吉，吴正学，郗娟，等. 铜绿假单胞菌生物膜的抵抗性研究[J]. 中华医院感染学杂志，2004，14（5）：496-498.
摘要：
近年来由于抗生素用量的不断加大，细菌对抗生素的耐药现象日益严重。随着对细菌研究的深入发现，细菌对抗生素的耐药性不仅与耐药菌株的大量产生有关，亦与致病菌在体内形成生物膜有关。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa，Pa）又称为绿脓杆菌，是一种临床上最常见的引起严重院内获得性感染的机会致病菌，亦是一种极为常见的细菌生物膜相关感染病原菌，可引起慢性难治性感染，往往反复发作、难以根治[1]。本文从国内外药物研究方面综述了近年抗铜绿假单胞菌生物膜药物的研究现状。
关键词：铜绿假单胞菌；生物膜；抗菌药物
【中图分类号】R453 【文献标识码】B 【文章编号】1002-3763（2014）06-0042-02
前言：细菌生物膜（bacterial biofilm ，BF） 或称菌膜，是指细菌吸附于惰性物体如医学材料或机体黏膜表面后， 分泌多糖基质、纤维蛋白、脂蛋白等多糖蛋白复合物， 使细菌相互粘连并将其自身菌落聚集缠绕其中形成的膜样物[2]。生物膜是铜绿假单胞菌的天然屏障，铜绿假单胞菌能分泌多糖复合物形成生物膜。 研究表明[3]铜绿假单胞菌形成的生物膜对外界不利因素有很强的抵抗力，因此铜绿假单胞菌有天然的耐药性。铜绿假单胞菌生物膜的耐药机制较为复杂： （1）胞外多糖被能阻止和妨碍抗生素渗入生物膜底层细胞。（2）胞外多糖被含有较高浓度的抗生素降解酶。（3）位于多糖被膜深部的菌细胞很难获得充足的养分和氧气， 代谢废物也不能及时清除， 因此这些细菌代谢低， 甚至处于休眠状态， 对各种刺激不再敏感。（4）因抗生素无法杀灭底层菌细胞，使其有足够的时间开启抗生素耐药基因等。
近年来，随着抗生素的广泛应用， 其耐药性问题也日益严重，使得抗铜绿假单胞菌生物膜药物的研究越来越受到关注。本文现对国内外对抗铜绿假单胞菌生物膜药物综述如下。
1 抗生素对铜绿假单胞菌生物膜的影响
抗生素是临床应用极为广泛的抗菌药物，其抗菌效果显著。通常以一种β-内酰胺类抗生素（酰脲类青霉素， 头孢他啶， 亚胺培南）为基础， 联合氨基糖苷类或氟喹诺酮类抗菌药进行治疗， 但细菌清除率低， 临床疗效尚待改进。
1.1 大环内酯类抗生素：
有研究表明[4]，大环内酯类药物通过抑制藻酸盐生成，减少藻酸盐复合物，并减少藻酸盐复合物引起的抗原抗体反应以及抑制鞭毛、菌毛的生成、活性等作用来抑制细菌生物膜生成，而且在抑制细菌生物膜形成的同时，也减少了铜绿假单胞菌对其他抗生素的耐药性，辅助用药时能帮助其他抗生素渗入到菌体，增强杀菌能力。
十四、十五元环大环内酯类抗生素能通过抑制细菌多糖蛋白复合物的合成影响BF的形成 ，从而增强其他敏感抗菌药物（如氟喹偌酮类）的渗透性而起协同抗菌作用[5]、[6]。研究表明[5]、[7]、[8]，红霉素、阿奇霉素可减少细菌的粘附、预防或抑制铜绿假单胞菌生BF的形成，与环丙沙星 、头孢他啶联合用药可增强环丙沙星、头孢他啶对BF的渗透性，增强其杀灭BF内细菌的作用；麦迪霉素对BF的形成及清除均无影响。大环内酯类药物克拉霉素对铜绿假单胞菌形成的菌膜亦表现出明显的抑制作用[9]。
虽然体外实验取得了一些有意义的进展， 但因体内情况差异较大， 体内的BF形成环境更为复杂，细菌在生物材料如人工置留物、导管表面形成BF的情况以及药物对BF的影响情况， 大环内酯类药物能否成为治疗BF相关感染的有效药物， 需大量的实验及临床疗效观察。
1.2 β-内酰胺类抗生素：
β-内酰胺类抗生素是治疗铜绿假单胞菌感染性疾病的有效药物，铜绿假单胞菌对β-内酰胺类抗生素哌拉西林、头孢磺啶、头孢他啶等均敏感。
研究表明[10]，头孢他啶对早期铜绿假单胞菌BF的抑制作用较成熟期铜绿假单胞菌BF强。碳青霉烯类是近年来研制开发的广谱、高效，对肾肽酶稳定的β-内酰胺类抗生素，其抗绿脓杆菌的作用较头孢噻肟强 20～70 倍 ，也强于拉氧头孢和哌西林[11]。以哌拉西林为代表的酰脲类青霉素有抗铜绿假单胞菌活性，但由于抗菌活性低（仅为头孢他啶的1/2～1/4）和耐药率高， 临床应用受限。
但近年耐药菌株不断涌现， 铜绿假单胞菌对β-内酰胺类抗生素的抵抗性不断增强，新品种的开发应用变得日益迫切。
1.3 氟喹诺酮类抗生：
氟喹诺酮类抗生素是唯一可与β-内酰胺类抗生素相媲美的合成抗菌药，是抗铜绿假单胞菌BF效果较强的药物。氟喹酮类被认为是抗生物膜内细菌效果最强[12]。
研究表明[13]，氟喹诺酮类药物对于生物被膜有较强的渗透性，尤以司帕沙星和新药加替沙星最强；对浮游生长的铜绿假单胞菌，加替沙星、头孢他定和司帕沙星均有较强的杀菌活性 ，在 2MBC （最低杀菌浓度）浓度下 ，均能在 8h 内完全清除细菌；环丙沙星也能在 24h 完全清除细菌。对于生物膜内细菌 ，头孢他定和头孢噻肟的抗菌活性则明显弱于氟喹诺酮类药物 ，即使在128MBC浓度上 ，24h 及 48h 仍有细菌生长 ，而司帕沙星和新药加替沙星在 32MBC 浓度下 ，4h 即完全清除细菌 ，环丙沙星也在 24h 完全清除细菌。
新一代的氟喹偌酮类抗生素对细菌生物膜有较好的通透性，对膜内细菌的杀灭能力也较强 ，但单用仍难以清除膜内细菌研究表明[14]，氟喹诺酮类药物透过生物膜的机制有待澄清 ，而用氟喹诺酮药物预处理生物材料（如导尿管） ，能否预防生物相关感染发生也值得进一步探讨。
1.4 利福霉素类抗生素：
以利福平为代表的利福霉素类抗生素 ，自身对铜绿假单胞菌几乎没有活性 ，但能抑制细菌对氨基糖苷类抗生素的初次接触效应 ，临床上将其与β-内酰胺类抗生素和氨基糖苷类抗生素联合应用可提高细菌清除率 ，减少复发。 1.5 氨基糖甙类：
氨基糖甙类抗生素是由氨基环醇、氨基糖与糖组成的抗生素的总称。自 1944年首次发现链霉素以来 ，因此类抗生素抗菌谱广、疗效卓越 ，在医学临床和畜牧兽医业得到了广泛应用[15]。酰脲类或碳氧青霉素与氨基糖甙类可协同抗 Pa，研究表明哌拉西林、阿洛西林、美洛西林、替卡西林、羧苄西林与氨基糖甙类协同抗Pa作用依次递减。
2 中草药对铜绿假单胞菌生物膜的影响
随着抗生素副作用和耐药性的增加，中草药因具有清热解毒、滋养、抗菌等功效 ，且毒副作用小 ，耐药性小等优点，已受到人们的普遍关注。从中草药中发掘抗铜绿假单胞菌生物膜的新药的研究也逐渐增加。
2.1 苦参：
苦参（Sophora flavescens ait ），为豆科植物苦参的干燥根，有清热燥湿、利尿、祛风杀虫的功效。其对于治疗细菌性阴道炎有显著疗效[16]。有研究显示[17]，苦参抑制粘液型铜绿假单胞菌浮游菌的MIC值为 64 mg/ml ，但1倍或2倍MIC的苦参单用仍不能杀灭生物膜细菌；苦参与环丙沙星合用有协同抑菌效果 ，具有重要的应用价值。中草药苦参有可能提高由铜绿假单胞菌BF引起的难治性感染的治疗效果 ，但还需进一步临床研究加以证实。
2.2 金银花：
金银花（Flos Lonicerae），为忍冬科植物忍冬、红腺忍冬、山银花或毛花柱忍冬的干燥花蕾，具有清热解毒、通经活络、广谱抗菌及抗病毒等功效。金银花煎剂对金黄色葡萄球菌、伤寒杆菌、铜绿假单胞菌均等革兰氏阳性和阴性菌军有一定的抑制作用[18]。金银花水煎液在体外能抑制铜绿假单胞菌对固体表面的黏附能力及BF形成能力 ，并能破坏铜绿假单胞菌已形成的BF，增强头孢他啶对BF内铜绿假单胞菌的清除作用[19]。
2.3 穿心莲：
穿心莲（Andrographis paniculata（Burm.f.）Nees）为爵床科草本植物穿心莲的全草或叶，具有清热解毒、凉血消肿的功能。穿心莲内酯是穿心莲的主要成分，研究表明[20]，穿心莲内酯对铜绿假单胞菌生长状态无明显影响 ，说明穿心莲临床疗效并非通过杀菌实现；对绿脓菌素的实验观察发现 ，穿心莲内酯能有效抑制铜绿假单胞菌绿脓菌素的表达，即穿心莲内酯可能通过抑制铜绿假单胞菌毒力因子产生而实现抗感染作用。
3 小结
尽管目前已涌现出相当多对铜绿假单胞菌有较好抗菌活性的新品种，但其耐药性仍然是不容忽视的问题，积极有效的开发新药仍是科研工作者的一大课题。通过近年来的研究发现，中药对铜绿假单胞菌引发的慢性感染有较好的效果，其与抗生素合用能提高对铜绿假单胞菌的抗菌作用，为中西医药物结合治疗铜绿假单胞菌慢性感染提供了依据。
参考文献
[1] 小林宏行.细菌菌膜的基础与临床[J].中国临床药理学杂志，1999， 15（4）∶299.
[2] Costerton JW， Introduction to biofilm[J].Antimicrob Agents，1999， 11（3-4）：217-221.
[3] 曾吉，吴正学，郗娟，等. 铜绿假单胞菌生物膜的抵抗性研究[J]. 中华医院感染学杂志，2004，14（5）：496-498.