摘要: 細胞壁的屏障作用是微生物降低對消毒劑敏感性的普遍機制。消毒劑對細胞膜的作用導致膜的通透性增加， 胞內物質泄漏， 呼吸鏈被破壞等。一些消毒劑能直接改變、破壞蛋白質和核酸的結構和功能， 但核酸和蛋白質的合成過程可能比結構本身對消毒劑更加敏感。流式細胞儀、單細胞凝膠電泳等新技術的應用將使人們能夠更深刻地了解消毒劑的作用機理。 關鍵詞: 化學消毒劑， 作用機理， 細胞膜， 蛋白質， 核酸

近年來， 開發應用于消毒的化學物質單體及其復配制劑不斷增多。由于微生物對消毒劑抗藥性日益嚴重以及人們健康環保意識的不斷增強， 開發高效低毒的消毒劑產品是未來的發展趨勢， 因此， 須從機理上去闡明各種消毒劑對微生物的致死作用。國內外研究者從細胞壁、細胞膜、細胞質、核酸以及細胞的物質能量代謝等不同層面和角度進行消毒機理的研究， 取得了相當的進展。 1消毒劑對微生物細胞壁的作用 細胞壁的屏障作用是微生物降低對藥物敏感性的普遍機制， 特別是分支桿菌、革蘭氏陰性細菌及芽孢。具體而言， 細菌細胞壁中的肽聚糖， 真菌的葡聚糖、甘露聚糖，芽孢外壁中的吡啶二羧酸， 分支桿菌中分枝酸的含量等都對消毒劑的吸收和透過具有重要影響， 甚至培養基的構成也會影響到微生物對消毒劑的敏感性[ 1 ] 。Fraud等人的研究表明， 分支桿菌的原生質體對鄰苯二甲醛、戊二醛及雙氯雙胍乙酸的敏感性均比非原生質體顯著增強， 可能是失去細胞壁后細胞表面的疏水性下降所致[ 2 ] 。Hiom等人發現釀酒酵母(Saccharom yces cerevisiae) 細胞壁的厚度、孔密度及葡聚糖含量影響其對雙氯雙胍己烷(Chlorhexidine， CHX) 的敏感性， 但與甘露聚糖的含量無關。隨著細胞壁的孔密度降低或厚度增大， 細胞對CHX的吸收量下降[ 3 ] 。通常認為消毒劑是以被動擴散的方式經過葡萄球菌的細胞壁， 對于其它革蘭氏陽性菌則所知甚少。革蘭氏陰性菌的細胞壁外層為脂多糖、磷脂和脂蛋白組成的外膜， 親水性和親脂性消毒劑分別由外膜上的親水性和親脂性孔道進入。陽離子消毒劑可通過對外膜的破壞而使自身的被動吸收量提高， 如雙胍類、季銨鹽類等。 細菌芽孢的外壁因富含吡啶二羧酸而難以被殺滅。研究發現枯草芽孢桿菌營養細胞對戊二醛的吸收量大于萌發中的芽孢， 而休眠的芽孢其吸收量最小。另外， 氯比碘更能有效殺死枯草芽孢桿菌的芽孢， 可能是因為該芽孢對氯的吸收比對碘的吸收快。雖然很少有消毒劑把真菌細胞壁作為主要的作用靶點， 但幾丁質是一個潛在的交聯劑(甲醛和戊二醛) 作用位點。 2消毒劑對微生物細胞膜及胞內物質的作用 細胞膜在維持微生物的正常生命活動中具有非常重要的地位。對于細菌而言， 細胞膜不僅保持胞內物質與外界的隔離性， 而且是物質與能量代謝的場所。消毒劑對細胞膜作用的表現為膜的通透性增加， 胞內物質泄漏， 呼吸鏈被破壞， ATP的合成減少或停止， 糖酵解終止等。這些作用均可導致細菌的死亡。 2.1對膜的作用生物的細胞膜主要由磷脂雙分子層和蛋白質構成， 兩者都可以成為消毒劑分子作用的目標。雙胍類和季銨鹽類一般是以膜上的磷脂分子作為作用靶標而造成各種微生物細胞膜的損傷。多聚雙胍類使大腸桿菌( Escherichia coli) 的內膜產生脂相分離和產生酸性磷脂。過氧化氫產生的羥自由基能氧化酶和蛋白的巰基， 也常常攻擊細胞膜上的不飽和脂肪酸(當然還有其它作用) 。通常， 很多消毒劑都能與蛋白質和酶上的巰基發生作用， 使膜蛋白受到破壞。 K+泄漏是膜受到損傷的直接證據之一[ 4 ] 。K+非常迅速地從受損細胞中釋放出來，并且可以方便地用原子吸收分光光度計、K+選擇性電極、電感耦合等離子質譜儀等檢測， 已有多種消毒劑作用于微生物導致K+泄漏的報道。 原生質體裂解作用是確認消毒劑對細胞膜損傷作用的另一個好方法。相對“正常”細胞， 原生質體受到消毒劑攻擊時更容易裂解。不同消毒劑對同一種原生質體破壞程度不同， 同一種消毒劑對不同種原生質體的作用程度也有差異。Caroline 發現Polyquaternium - 1 ( PQ - 1， 一種季銨鹽類化合物) 能有限破壞粘質沙雷氏菌(Serratiam arcescens) 的細胞膜， 但不能裂解白色念珠菌(Candida albicans) 的原生質體， Myris-tamidop ropyl dimethylamine (MAPD， 一種氨基胺) 也只能導致白色念珠菌部分裂解; 但PQ - 1和MAPD都能殺滅白色念珠菌， 且都能導致K+泄漏。也許它們對膜的損傷只導致K+的泄漏而沒有達到使原生質體裂解的程度。但PQ - 1和MAPD都能很好地裂解粘質沙雷氏菌的原生質體。由此看來有些消毒劑對膜的損傷很有限[ 5 ] 。 此外， 測定ATP、磷酸鹽的泄漏， 以及細胞對某些物質的吸收速率也是證明膜受損的有效方法。但是， 對膜損傷的研究不應僅僅停留在測定胞內物質泄漏以及外膜裂解的層面上。特別是真核生物， 其內膜體系與生命的關鍵代謝戚戚相關， 研究消毒劑如何作用于真核生物的內膜系統， 將使我們能夠更深入地了解真核生物的消毒機理。 2.2對代謝的影響維持生命活動的重要代謝活動包括糖酵解、三羧酸循環、呼吸鏈(電子傳遞鏈) 、氧化磷酸化(ATP的生成) 、核酸和蛋白質的合成等。這幾個重要代謝活動中的任何一個被終止都可能導致生命活動的停止。物質能量代謝成為研究消毒機理更為深層次的問題。 膜的完整性受到破壞后， 其通透性增加， 胞內的物質會往外泄漏， 這其中包括代謝中間產物及催化有關反應的酶。Iwami[ 6 ]的研究顯示， 洗必泰作用后鏈球菌突變體NC IB11723的糖酵解速率下降， 但這種下降主要是由于酵解中間產物的泄漏引起的。 呼吸被抑制的重要標志是ATP合成量的減少。原核生物的呼吸鏈位于細胞膜上，消毒劑與膜的接觸可破壞呼吸鏈， 導致ATP合成下降或受阻， 造成細胞死亡。Dinning等[ 7 ]用蟲熒光素- 蟲熒光素酶生物發光法測定并發現亞抑制濃度的羥基吡啶硫酮就能使胞內ATP水平大幅度下降。劉雪林等發現二氧化氯作用30 s后大腸桿菌的ATP酶活性下降顯著。 W illiams[ 8 ]發現3 - 氯- 4， 4 - 二甲基- 2 - 噁唑烷酮和1， 3 - 二氯- 4， 4， 5， 5- 四甲基- 2 - 咪唑烷酮對金黃色葡萄球菌的K+泄漏和H+通透性增加作用不大， 但細胞的耗氧量減少， 可見抑制呼吸酶是這兩種抑菌劑作用的第一步， 并最終會導致微生物失活。 目前對呼吸抑制作用的證據主要是氧消耗(或吸收) 的減少或ATP合成水平下降等間接指標。但消毒劑具體作用在呼吸鏈上的哪一個環節或哪一種酶還難以確定， 也許是這些酶難以分離純化阻礙了這方面的研究。真核生物的呼吸鏈位于線粒體內膜上，其呼吸鏈與消毒劑接觸的難度比原核生物大， 因此消毒劑對它的能量代謝的作用機制可能更復雜些。 脂肪酸含量變化也被用來分析消毒劑的作用機理。Triclosan是一種膜作用劑， 但研究顯示其對于金黃色葡萄球菌和大腸桿菌及其它細菌的生長抑制作用主要是因為依賴于NADH的脂酰- ACP轉移還原酶被抑制， 造成脂肪酸合成被停止。劉雪林發現大腸桿菌被二氧化氯殺滅與脂質被氧化有關。另外， 碘類消毒劑、過氧乙酸等也對細胞膜上的脂肪酸發生作用。