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为解决假体周围关节感染（PJI）治疗难题，研究人员开展黄芩素抗金黄色葡萄球菌（S. aureus）的体外研究。结果显示黄芩素抑菌杀菌效果显著，能抑制生物膜形成，但有细胞毒性。其有望用于术后关节腔灌洗治疗 PJI，为临床治疗提供新思路。
在医学领域，关节置换术为众多关节疾病患者带来了新希望，让他们能够重新自由活动，提升生活质量。然而，一个如影随形的 “恶魔” 却给这一手术蒙上了阴影，那就是假体周围关节感染（PJI）。PJI 就像潜藏在身体里的 “破坏者”，它的出现不仅会给患者带来生理上的痛苦，还会造成巨大的心理压力，同时也给医疗资源带来沉重的负担。据统计，初次关节置换手术中 PJI 的发生率约为 1 - 2%，而在翻修手术中，这一比例更是飙升至 9.2 - 30%。而且，全髋关节置换术后五年内，因 PJI 导致的翻修手术费用比其他原因导致的翻修费用高出五倍之多。
金黄色葡萄球菌（S. aureus）作为 PJI 的主要致病菌之一，在其中扮演着极为关键的角色，超过 25% 的 PJI 病例都是由它引起的。这些细菌十分 “狡猾”，它们会在假体表面形成生物膜。生物膜就像是细菌的 “坚固堡垒”，不仅能帮助细菌抵御人体免疫系统的攻击，还会阻碍抗生素发挥作用，使得感染难以治愈。因此，寻找一种有效的抗菌药物来对付 S. aureus 和它的生物膜，成为了医学研究的重要方向。
中山大学附属第一医院的研究人员开展了一项关于黄芩素治疗 PJI 的研究。他们发现，黄芩素对 S. aureus 具有显著的抑制和杀菌作用，还能有效阻止生物膜的形成。这一发现为 PJI 的治疗带来了新的希望，相关研究成果发表在《BMC Complementary Medicine and Therapies》上。
在这项研究中，研究人员采用了多种关键技术方法。他们使用肉汤微量稀释法和菌落计数法来测定黄芩素对 S. aureus 的最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）；运用时间 - 杀菌试验评估 24 小时内的杀菌动力学；通过在 96 孔板和钛合金板上进行生物膜抑制和清除试验，观察黄芩素对生物膜的作用；利用细胞计数试剂盒 - 8（CCK - 8）法检测黄芩素对人原代滑膜成纤维细胞和软骨细胞的细胞毒性。
黄芩素对 S. aureus 的抗菌效果
研究人员通过肉汤微量稀释法测定了黄芩素对不同菌株的 MIC，结果显示，对 ATCC 29213 菌株的 MIC 为 32μg/mL，对 MSSA115 和 MRSA49 菌株的 MIC 均为 64μg/mL，而对这三种菌株的 MBC 均为 128μg/mL。这表明黄芩素对浮游状态的 S. aureus 具有抑制和杀菌活性。时间 - 杀菌试验的结果显示，黄芩素的杀菌作用具有时间依赖性，在 24 小时时达到最大杀菌效果。在不同浓度下，随着时间的推移，细菌数量逐渐减少，部分浓度在 16 - 24 小时能使细菌数量降低≥3 log10（99.9%）。
黄芩素对生物膜的抑制效果
在 96 孔板中进行的生物膜抑制试验表明，当黄芩素浓度达到或高于 MIC 时，能显著减少生物膜的形成。例如，在 32μg/mL 时，ATCC 29213 菌株的生物膜生物量减少至 14%；在 64μg/mL 时，MSSA115 和 MRSA49 菌株的生物膜生物量分别减少至 1% 和 33%。通过扫描电子显微镜（SEM）和共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）对钛合金表面生物膜的观察发现，黄芩素对生物膜形成的抑制作用呈浓度依赖性。在较低浓度时，生物膜结构变化不明显，随着浓度升高，生物膜密度降低，结构变得松弛，在高浓度时，生物膜大量减少，细菌死亡数量增加。
黄芩素对生物膜的清除效果
在 96 孔板中进行的生物膜清除试验中，黄芩素在较高浓度下能显著降低生物膜的生物量，但对生物膜细菌的代谢活性影响较小。例如，对于 ATCC 29213 菌株，在 128、256 和 512μg/mL 时，生物膜生物量显著降低，但代谢活性仅在 256 和 512μg/mL 时明显低于对照组。在钛合金表面生物膜清除试验中，SEM 和 CLSM 结果显示，黄芩素对已形成的生物膜清除效果有限，只有在 512μg/mL 时，生物膜密度才出现明显下降，结构有所松弛，但对生物膜内细菌的杀伤作用仍不明显。
黄芩素的细胞毒性
研究人员利用 CCK - 8 法检测了黄芩素对滑膜成纤维细胞和软骨细胞的细胞毒性。结果显示，在 16 和 24 小时的处理后，黄芩素对这两种细胞均表现出显著的细胞毒性，且呈剂量和时间依赖性。在杀菌浓度 128μg/mL 和 256μg/mL 下，细胞活力显著降低。例如，在 24 小时时，滑膜成纤维细胞活力在这两个浓度下分别降至 6% 和 5%，软骨细胞活力分别降至 21% 和 17%。相比之下，软骨细胞对黄芩素的细胞毒性耐受性略高于滑膜成纤维细胞，且 DMSO 对照组的细胞毒性明显低于黄芩素。
综合上述研究结果，黄芩素对 S. aureus 表现出显著的抑制和杀菌效果，并且能够有效地抑制生物膜的形成。这一特性使其有望成为治疗 S. aureus 相关早期术后或急性血源性 PJI 的局部抗菌药物，可用于术后持续关节腔内灌洗。然而，黄芩素在清除成熟生物膜方面效果有限，并且具有一定的细胞毒性。这提示在临床应用中需要谨慎考虑其使用方式和剂量。未来研究可以进一步探索如何通过改进给药方式或与其他药物联合使用，增强黄芩素的抗菌效果，降低其细胞毒性，同时开展更多体内实验，验证其在实际临床环境中的有效性和安全性。该研究为 PJI 的治疗提供了新的方向和理论依据，有助于推动相关领域的进一步研究和发展，有望为广大 PJI 患者带来更好的治疗方案。
