化学消毒剂作用机理研究进展(1)

化学消毒剂作用机理研究进展(1) 摘要: 细胞壁的屏障作用是微生物降低对消毒剂敏感性的普遍机制。消毒剂对细胞膜的作用导致膜的通透性增加, 胞内物质泄漏, 呼吸链被破坏等。一些消毒剂能直接改变、破坏蛋白质和核酸的结构和功能, 但核酸和蛋白质的合成过程可能比结构本身对消毒剂更加敏感。流式细胞仪、单细胞凝胶电泳等新技术的应用将使人们能够更深刻地了解消毒剂的作用机理。 关键词: 化学消毒剂, 作用机理, 细胞膜, 蛋白质, 核酸近年来, 开发应用于消毒的化学物质单体及其复配制剂不断增多。由于微生物对消毒剂抗药性日益严重以及人们健康环保意识的不断增强, 开发高效低毒的消毒剂产品是未来的发展趋势, 因此, 须从机理上去阐明各种消毒剂对微生物的致死作用。国内外研究者从细胞壁、细胞膜、细胞质、核酸以及细胞的物质能量代谢等不同层面和角度进行消毒机理的研究, 取得了相当的进展。 1　消毒剂对微生物细胞壁的作用 细胞壁的屏障作用是微生物降低对药物敏感性的普遍机制, 特别是分支杆菌、革兰氏阴性细菌及芽孢。具体而言, 细菌细胞壁中的肽聚糖, 真菌的葡聚糖、甘露聚糖,芽孢外壁中的吡二羧酸, 分支杆菌中分枝酸的含量等都对消毒剂的吸收和透过具有重要影响, 甚至培养基的构成也会影响到微生物对消毒剂的敏感性[ 1 ] 。Fraud等人的研究表明, 分支杆菌的原生质体对邻苯二甲醛、戊二醛及双氯双胍乙酸的敏感性均比非原生质体显著增强, 可能是失去细胞壁后细胞表面的疏水性下降所致[ 2 ] 。Hiom等人发现酿酒酵母(Saccharom yces cerevisiae) 细胞壁的厚度、孔密度及葡聚糖含量影响其对双氯双胍己烷(Chlorhexidine, CHX) 的敏感性, 但与甘露聚糖的含量无关。随着细胞壁的孔密度降低或厚度增大, 细胞对CHX的吸收量下降[ 3 ] 。通常认为消毒剂是以被动扩散的方式经过葡萄球菌的细胞壁, 对于其它革兰氏阳性菌则所知甚少。革兰氏阴性菌的细胞壁外层为脂多糖、磷脂和脂蛋白组成的外膜, 亲水性和亲脂性消毒剂分别由外膜上的亲水性和亲脂性孔道进入。阳离子消毒剂可通过对外膜的破坏而使自身的被动吸收量提高, 如双胍类、季铵盐类等。 细菌芽孢的外壁因富含吡二羧酸而难以被杀灭。研究发现枯草芽孢杆菌营养细胞对戊二醛的吸收量大于萌发中的芽孢, 而休眠的芽孢其吸收量最小。另外, 氯比碘更能有效杀死枯草芽孢杆菌的芽孢, 可能是因为该芽孢对氯的吸收比对碘的吸收快。虽然很少有消毒剂把真菌细胞壁作为主要的作用靶点, 但几丁质是一个潜在的交联剂(甲醛和戊二醛) 作用位点。 2　消毒剂对微生物细胞膜及胞内物质的作用 细胞膜在维持微生物的正常生命活动中具有非常重要的地位。对于细菌而言, 细胞膜不仅保持胞内物质与外界的隔离性, 而且是物质与能量代谢的场所。消毒剂对细胞膜作用的表现为膜的通透性增加, 胞内物质泄漏, 呼吸链被破坏, ATP的合成减少或停止, 糖酵解终止等。这些作用均可导致细菌的死亡。 2.1　对膜的作用　生物的细胞膜主要由磷脂双分子层和蛋白质构成, 两者都可以成为消毒剂分子作用的目标。双胍类和季铵盐类一般是以膜上的磷脂分子作为作用靶标而造成各种微生物细胞膜的损伤。多聚双胍类使大肠杆菌( Escherichia coli) 的内膜产生脂相分离和产生酸性磷脂。过氧化氢产生的羟自由基能氧化酶和蛋白的巯基, 也常常攻击细胞膜上的不饱和脂肪酸(当然还有其它作用) 。通常, 很多消毒剂都能与蛋白质和酶上的巯基发生作用, 使膜蛋白受到破坏。 K 泄漏是膜受到损伤的直接证据之一[ 4 ] 。K 非常迅速地从受损细胞中释放出来,并且可以方便地用原子吸收分光光度计、K 选择性电极、电感耦合等离子质谱仪等检测, 已有多种消毒剂作用于微生物导致K 泄漏的报道。 原生质体裂解作用是确认消毒剂对细胞膜损伤作用的另一个好方法。相对“正常”细胞, 原生质体受到消毒剂攻击时更容易裂解。不同消毒剂对同一种原生质体破坏程度不同, 同一种消毒剂对不同种原生质体的作用程度也有差异。Caroline 发现Polyquaternium - 1 ( PQ - 1, 一种季铵盐类化合物) 能有限破坏粘质沙雷氏菌(Serratiam arcescens) 的细胞膜, 但不能裂解白色念珠菌(Candida albicans) 的原生质体, Myris-tamidop ropyl dimethylamine (MAPD, 一种氨基胺) 也只能导致白色念珠菌部分裂解; 但PQ - 1和MAPD都能杀灭白色念珠菌, 且都能导致K 泄漏。也许它们对膜的损伤只导致K 的泄漏而没有达到使原生质体裂解的程度。但PQ - 1和MAPD都能很好地裂解粘质沙雷氏菌的原生质体。由此看来有些消毒剂对膜的损伤很有限[ 5 ] 。