黑种草籽及其活性成分百里醌抗微生物作用研究进展*

刘 静，葛娟娟，夏雨晨，赵 元，朱 薿**

(1.湖北科技学院医学部药学院，湖北 咸宁 437100；2.湖北科技学院医学部基础医学院；3.湖北科技学院医学部生物医学工程学院)

黑种草(nigella sativa)是一年开花毛茛科金莲花亚科植物，主要分布在地中海区域、亚洲和中东国家。在我国，黑种草主要分布于云南、新疆等地。黑种草的种子黑种草籽药食两用已有2 000多年历史，可用于治疗多种疾病，如皮肤病、黄疸、结膜炎、风湿病、糖尿病、高血压、瘫痪、闭经、支气管炎等[1]。黑种草籽含有多种成分，包括水分、油、蛋白质、碳水化合物、维生素和矿物质等。黑种草籽生物活性成分主要在其挥发油中，而挥发油中主要单体成分为百里醌(Thymoquinone，2-异丙基-5-甲基-1，4-苯并醌，C10H12O2)。百里醌具有许多药理活性，如抗肿瘤、抗炎症、抗糖尿病、降血脂和血压作用，作为一种天然药物在多种疾病的治疗以及新药开发方面有很好的价值[2]。近年越来越多的研究发现黑种草籽及活性成分百里醌具有抗微生物作用。本文对黑种草籽及活性单体成分百里醌抗细菌、抗真菌及抗病毒作用进行综述。

1 黑种草籽及其活性成分抗细菌作用

随着临床细菌耐药性问题越发严峻，开发草本植物及其提取物的抗菌活性，解决临床耐药性问题以及减少抗菌药物副作用迫在眉睫。研究表明[3]，黑种草籽提取物对多种病原菌具有抑制作用，如金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌等，具有良好的应用前景。

1.1 黑种草籽提取物及其活性成分体外抗细菌活性

不同方法提取的黑种草籽提取物抗菌效果也不尽相同。Morsi等[4]检测了不同的黑种草籽粗提取物对具有多重耐药性的16个革兰氏阴性菌和6个革兰氏阳性菌的抗菌效果，结果表明黑种草籽粗提取物中的生物碱和水提取物对革兰氏阴性菌的抑制效果优于革兰氏阳性菌。而黑种草籽乙醚提取物则能有效抑制以金黄色葡萄球菌为代表的革兰氏阳性菌、以铜绿假单胞菌、大肠杆菌为代表的革兰氏阴性菌和致病性酵母菌白色念珠菌(真菌)，且呈浓度依赖性[5]。该黑种草籽乙醚提取物与链霉素、庆大霉素有协同抗菌作用，并与壮观霉素、红霉素、妥布霉素、强力霉素、氯霉素、萘啶酸、林可霉素、甲氧苄氨嘧啶-磺胺甲基异恶唑联合使用可增强抗菌活性[6]，而且还发现黑种草籽乙醇提取物能有效抑制多种临床分离的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)菌株，在解决临床MRSA耐药性问题方面具有潜在价值；通过肉汤微量稀释法可以发现黑种草油对耐甲氧西林的金黄色葡萄球(ATCC29213)非常有效，并且对粪肠球菌(ATCC 29212)、大肠杆菌(ATCC 25922)和铜绿假单胞菌(ATCC 27853)都具有较好的抑菌效果。Mehta等[7]比较了黑种草籽正己烷和乙醇提取物对多种细菌的抗菌效果发现：这两种黑种草籽提取物对金黄色葡萄球菌、黄色微球菌体外生长的抑制作用最显著。Bacha等[8]发现黑种草籽的石油醚提取物对实验室分离的蜡状芽孢杆菌表现出比较高的活性。Hetta等[9]发现黑种草对芽孢杆菌具有潜在的体外抗菌活性。另有研究[10]发现，在黑种草籽乙酸乙酯提取物的抑菌圈中观察到对金黄色葡萄球菌的最高活性，其抑菌圈直径达到12.0mm。还有研究[11]发现黑种草油对耐甲氧西林的葡萄球菌非常有效，并且在相关浓度下没有体外细胞毒性。

黑种草籽中百里醌的抗菌活性较强。研究[12]表明黑种草籽油及其活性成分百里酚和百里醌对结核分枝杆菌具有抑制作用。百里醌和百里氢醌还能有效抑制大肠杆菌、绿脓杆菌、痢疾杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、肠炎沙门氏菌、金黄色葡萄球菌的生长，尤其对金黄色葡萄球菌的抗菌效果最好。Dera等[13]发现百里醌与庆大霉素、氧氟沙星、四环素、青霉素、氯霉素和萘啶酸组合对肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌有协同作用，通过增强抗菌活性进而有效抑制细菌的生长，百里醌对肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌最低抑菌浓度范围为1.04～8.3μg/mL，最小杀菌浓度范围为10.41～66.66μg/mL；并且发现50μg/mL百里醌对粪肠球菌ATCC 29212、耻垢分枝杆菌、腐生链球菌、化脓链球菌、大肠杆菌ATCC 25922、铜绿假单胞菌ATCC 27853、大肠杆菌、假单胞菌属、伤寒沙门氏菌和志贺氏菌属无效。Chaieb等[14]研究了百里醌对11种人类致病菌杀菌活性，发现对革兰氏阳性球菌(葡萄球菌ATCC 25923和表皮葡萄球菌CIP 106510)杀菌效果最好，而且还能阻止这些病原菌粘附在物体表面从而抑制其在感染过程中形成生物膜。Fan等[15]发现百里醌可以浓度依赖性的破坏酸土脂环酸杆菌形态和膜完整性；扫描电镜表明，百里醌可以引起孢芽形态异常，从而对芽胞产生杀灭作用。所以，百里醌有望成为控制酸土脂环酸杆菌的替代品，从而减少果汁和酸性饮料行业的相关污染和变质。Hannan等[16]发现黑种草油对弧菌有很好的抗菌活性，其对副溶血性弧菌Dahv2的分离株V2有强大的抑制作用，并对副溶血性弧菌Dahv2具有抗生物膜活性。

1.2 黑种草籽提取物及其活性成分体内抗细菌活性

黑种草籽提取物及其活性成分体在动物体内也具有显著的抗细菌作用。Hossein等[17]研究发现黑种草籽的甲醇或氯仿粗提物和黑种草籽油能剂量依赖性地抑制金黄色葡萄球菌感染的小鼠和大肠杆菌感染小鼠体内细菌的量。Hashem-Dabaghian等[18]发现黑种草和蜂蜜联用对幽门螺杆菌也有一定的治疗效果，百里醌可以通过抑制质子泵、减少胃酸分泌和中性粒细胞浸润来发挥抗消化性溃疡的活性，增强粘蛋白分泌和一氧化氮产生，同时蜂蜜具有调理消化不良的作用，所以蜂蜜和黑种草籽联用可以作为三联或四联治疗方案的替代方案，为胃炎的治疗提供了一种新思路。Alizadeh-Naini等[19]将黑种草与临床治疗幽门螺杆菌的四联疗法合用，在51位感染幽门螺杆菌的患者中进行实验，发现与安慰剂组相比，加入黑种草籽组的患者体重、BMI和膳食摄入量显著增加(P<0.05)，患者生活质量也有显著改善(P<0.05)，两组生化标志物和消化不良差异不显著(P>0.05)。因此，黑种草籽对感染患者的幽门螺杆菌根除、体重、BMI、膳食摄入量和生活质量有益处。

2 黑种草籽提取物及其活性成分抗真菌作用

2.1 黑种草籽提取物及其活性成分体外抗真菌活性

黑种草籽提取物及其活性成分百里醌具有抗真菌效应。研究[20]报道在体外用琼脂扩散法证实黑种草籽乙醚提取物和百里醌对八种真菌(四种红色毛癣菌与表皮毛癣菌、指间毛癣菌属、小孢子菌、白癣菌)均有抑制作用，表明黑种草籽及其活性成分百里醌可作为抗皮肤癣菌药物来源，并可用于治疗真菌性皮肤感染。Mehta等[7]发现黑种草籽乙醇提取物抗黑曲霉抑菌圈达到16～20mm。Tiji等[21]发现黑种草的己烷和丙酮提取物及其馏分具有抗真菌活性。

2.2 黑种草籽提取物及其活性成分体内抗真菌活性

有研究[22]表明在感染白色念珠菌的小鼠中注射黑种草籽水提取物，发现该小鼠脾脏、肾脏中白色念珠菌的生长显著受到抑制。黑种草籽在体内对白色念珠菌抑制效应可能与鼠中性粒细胞中NO依赖途径有关。NO能抑制不同类型体细胞内病原体的生存和增殖作用，而黑种草籽中提取的活性成分可直接刺激粒细胞和单核细胞产生NO从而杀死白色念珠菌。Rusda等[23]发现连续3d将白色念珠菌接种到大鼠的阴道中，然后用黑种草籽提取物和氟康唑处理大鼠。与氟康唑组相比，黑种草籽组在IgM水平增加方面显示出显著差异，可以得出黑种草籽可通过减少真菌菌落数量和增加IgM水平达到治疗效果。

2.3 黑种草籽提取物及其活性成分抗病毒作用

为了观察黑种草籽油抗病毒作用，研究者以感染巨细胞病毒(cytomegalovirus，CMV)小鼠作为模型，给病毒感染小鼠腹腔内注射黑种草籽油，结果发现：病毒感染后第3d，黑种草籽油处理的小鼠肝脏和脾脏病毒被抑制，NK细胞数量及其杀细胞功能下降，巨噬细胞和CD4+T细胞数量增加。这说明黑种草籽油的抗病毒效应可能与增加CD4细胞的反应性有关。在病毒感染后第10d，黑种草籽油处理组小鼠脾脏和肝脏中未查到病毒，而阴性对照组小鼠可以检测到病毒，由此可见黑种草籽油在动物体内有显著的抑制CMV病毒感染效果[24]。

Barakat等[25]研究表明黑种草籽提取物能显著降低未接受IFN-α治疗的丙型肝炎病毒(HCV)感染患者体内的病毒载量。研究者对未接受IFN-α治疗的HCV感染患者进行黑种草籽油胶囊(450mg)干预三个月，结果发现这些HCV感染者体内病毒载量明显降低，且患者总抗氧化活性增强，血清总蛋白和白蛋白、红细胞和血小板计数增加，氧化应激得到改善。

此外，细胞实验也发现百里醌能抑制EB病毒基因的表达和EB病毒感染的B细胞生长[26]。Ulasli等[27]研究发现黑种草籽提取物还能抑制冠状病毒复制，但其机制尚未研究清楚。最新研究[28]通过计算机模拟发现百里醌具有抗COVID-19的能力，是一种潜在的广谱抑制剂，可通过阻断病毒S蛋白与细胞受体ACE2的结合来治疗冠状病毒感染，从而阻断病毒进入宿主细胞，未来需要进一步确定百里醌抗COVID-19的功能。

3 总结与展望

黑种草籽提取物及其活性成分对于各种不同的微生物，包括细菌、真菌和病毒都有一定的抑制作用。近年研究发现百里醌对于真菌、病毒也具有很好的抑制效果[29]。

由于黑种草籽及其活性成分百里醌副作用小以及较强的抗微生物作用，已被广泛应用于治疗和预防微生物感染。但目前抗微生物感染的治疗仍缺乏临床实验证据，另外关于黑种草籽及其活性成分与其他药物联合用药杀灭微生物还需大量实验来证明杀菌效果。本文为后续研究提供了理论依据，黑种草籽及其活性成分百里醌有望成为新型天然抗菌剂，具有重要的利用价值和现实意义。