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聚六亚甲基双胍抗药性研究进展
余   刚
摘要 聚六亚甲基双胍(Poly(hexamethylenebiguanide) hydrochloride简写PHMB)作为一种广谱的抗菌剂在欧洲被开发应用已经有20多年的历史,它的应用范围包括作为外用的消毒剂、纺织的抗菌剂以及很低用量时作为一种抑菌剂。然而在聚六亚甲基双胍得到广泛应用的同时,有关它的抗药性研究也在不断增加。本文主要就国外有关研究机构对聚六亚甲基双胍抗药性的研究加以综述。
关键词 聚六亚甲基双胍;抗药性
PHMB是一种广谱的抗菌剂,其在低浓度下对革兰氏阳性、革兰氏阴性细菌即有很强的抑制作用,并且由于其比较稳定,可长期保持有效地抗菌效果。同时PHMB由于毒性低,不刺激眼睛,因此已经广泛在日化、水处理、医药和食品工业中使用。例如在化妆品中添加0.1~0.2%的聚六亚甲基双胍即可以有效防止细菌及真菌的滋生,在隐形眼镜护理液中是常用的抑菌剂以及被用来治疗一种严重的眼科疾病棘阿米巴角膜炎。除此之外它还应用于包括纤维浸渍来抑制细菌生长,游泳池水处理,各类固体表面的消毒,清洗口腔,孵化蛋的处理以防止沙门氏菌的感染,以及防霉处理等等。
尽管PHMB具有以上的优点及已经广泛的应用,它同时也被越来越多的研究机构发现细菌会对它产生抗药性。棘阿米巴角膜炎是一种潜在的致盲病,近二十年来发病率呈上升趋势。这种严重疾病的医疗前景尚不乐观,PHMB作为一种治疗棘阿米巴角膜炎的药物曾得到广泛应用,然而英国斯卡伯若夫医院眼科P. P.Syam证实:从病人获得的棘阿米巴角膜炎菌株,在实验室和活体检验中都表现出对PHMB和氯己啶有抗药性,尽管在开始使用时效果良好。
Clark D.L; Silver S 也系统报导了抗药性,他的结论是:假单胞菌的原生质对PHMB,FMA(florescein mercuric acetate)和MBR(merbromin)都有抗药性。金黄葡萄球菌的原生质对FMA 和 PHMB 有抗药性。
为找出细菌会对PHMB产生抗药性的机理,各国的研究人员也做了很多深入的研究。英国卡蒂芙大学生物科学学院 Andrew P. Morby 深入研究了棘阿米巴角膜炎菌株和大肠杆菌对PHMB产生抗药性的机理:当PHMB浓度低时(1~10mg/l),对细菌是非活性的,而在高浓度时,对细菌的生长及活性的抑制力是随着聚合度的增加而增加的。致死作用被认为是与细胞膜作用造成细胞膜的整体性发生非特征的变化所致。所提出的对于聚合度效应的基础是PHMB与酸性胞膜脂作用造成相分离并形成区块(domain),大的PHMB分子形成大的区块,因而造成较大的破裂。用高浓度PHMB处理的棘阿米巴角膜炎菌株含有密集的染色沉淀的菌株。与未处理的对照组相比,PHMB的处理会增加细胞内部的磷含量,这一累积往往局限于细胞壁和细胞核。细胞膜的渗透性降低,会保留住磷,蛋白质凝固,卵磷脂凝聚,应该是造成磷含量增高的原因,而不是由于PHMB和核酸的结合造成的,尽管20年来这方面的文献迅速增加。
添加PHMB会改变大肠杆菌的生长特性。浓度 =" type="#_x0000_t75">10 mg/ l则为杀菌剂。在大肠杆菌生长率D600 0·3时,添加7.5 mg PHMB/l造成4-5个小时生长的暂时停止,此后恢复生长。
所有染色体缺失变异的PHMB抗药性表型可以用最小抑菌浓度(MIC)测定。野生类型的rhsB核 或rhs核的过度表现度使对PHMB的抗药性增大。
而曼彻斯特大学医药和化学系P. Broxton等人则通过研究了PHMB和大肠杆菌细胞胞膜之间的相互作用。用不同聚合度的PHMB(n=2,5.5以及=>10)进行试验。提出了抗药性产生机理的假说。认为杀菌剂优先与酸性的磷脂PG(phosphatidylglycerol),DPG(Diphosphatidylglycerol)作用,由于PG降低,从而使磷耗尽而产生抗药性。
由此可见无论是革兰氏阴性的大肠杆菌,还是革兰氏阳性的金黄葡萄球菌,还是有致盲危险的棘阿米巴角膜炎菌株,都会产生对PHMB的抗药性是不争的事实。对产生抗药性机理的研究,只能用于解释和对使用加以限制,并指导开发不具抗药性的新型杀菌剂的开发。A P. Morby的研究表明“大的PHMB分子形成大的区块,因而造成较大的破裂。”是一个很好的启示,虽然他认为当聚合度超过n=6时,效果不明显。但事实上,PHMB的聚合度平均值为5.5,他很难得到聚合度高的PHMB。此后欧洲也在积极开发PHMB的替代产品,并在1997年由奥地利P·O·C技术公司研发出高聚合度的聚六亚甲基胍(PHMG)。由于PHMG的聚合度一般要比PHMB的聚合度大10倍以上,真正成为线性的高分子链,杀菌机理也会大大改进,从而使产生抗药性的几率大大下降。在奥地利总医院经过试验证明,30种菌株(革兰氏阳性,如金黄葡萄球菌(S.aureus)和表皮葡萄球菌( s.epidermidis);以及革兰氏阴性菌,如大肠杆菌(E.coli), 克雷伯氏菌属(Klebsiella sp), 铜绿假单胞菌(P. Aeruginosa)和不动杆菌属(Acinetobacter sp.)。试验表明,不仅ATCC菌株对PHMG敏感,而分离出的多抗药性的两类菌株也没有产生抗药性,在30代试验后未发现MIC有所增加。在国内经过测试也证明,硫酸盐还原菌在经过三十代的繁殖后,仍然未对PHMG产生抗药性。因此,作为PHMB的替代产品,PHMG前景应该是极为光明的了。
参考文献
1. N. A. Turnera, A. D. Russella,*, J. R. Furra and D. Lloydb Emergence of resistance to biocides during differentiation of Acanthamoeba castellanii a Welsh School of Pharmacy and b School of Biosciences, Cardiff University, Cardiff CF10 3XF, UK
2. P. Broxton*P.M. Woodcock† 1 F. Heatley‡P. Gilbert Interaction of some polyhexamethylene biguanides and membrane phospholipids in Escherichia coli Department of Pharmacy, University of Aston in Birmingham, Gosta Green, Birmingham B4 7ET.
3. Michael J. Allen, Graham F. White and Andrew P. Morby The response of Escherichia coli to exposure to the biocide polyhexamethylene biguanide School of Biosciences, Cardiff University, Museum Avenue, PO Box 911, Cardiff CF10 3US, UK
4.Clark D.L; Silver S. Energy Citations Database
5. 薛广波主编:现代消毒学,北京,人民军医出版,2002年:P464~465
作者单位:上海高聚实业有限公司(上海市消毒品协会会员单位)
 
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