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治疗耐药结核病的药物选择和药物研究进展
治疗耐药结核病的药物选择和药物研究进展
全网发布:2011-06-23 19:54 发表者:聂琦 (访问人次:2006)

  结核病是古老的传染性疾病,疫情在引入有效化疗药物的化疗时代得到了有效控制。但是,近十几年来,由于耐药,尤其是多药耐药性结核病的发生和迅速传播等原因,全球结核病疫情急剧恶化。人类进入21世纪后的今天,结核病仍然是严重威胁人民生命和健康的重要公共卫生问题,耐药、耐多药结核病的控制是其中的重要挑战和核心课题之一。本文仅就耐药结核病的治疗药物选择和药物研究予以讨论。

 

  耐多药结核病的现状   

  耐多药结核病(MDRTB)指的是致病结核分枝杆菌至少同时耐异烟肼(INH)和利福平(RFP)。从1994年~1997年WHO/IUATLD(国际防痨肺病协会)对全球35个国家进行耐药监测,发现所有被监测的国家都存在对抗结核药物的耐药性,所以耐药是全球性的严重问题。据报道,全世界约有三分之二的结核病人处于发生耐多药结核病的危险之中,一些国家耐多药结核病呈增加趋势。20世纪90年代早期,几次美国城市中MDRTB爆发虽最终得到控制,其代价却花费了约数百万美元。在我国耐药结核病的特点是分布广泛,耐药、尤其是耐多药的比例逐年增高。1989/1990年我国第三次全国结核病流调资料显示:初始耐药率达28.1%,获得性耐药率41.1%。耐异烟肼及利福平的初始耐药0.5%,获得性耐药0.8%。2000年第四次全国结核病流行病学调查:初始耐药率达18.6%,获得性耐药率46.5%。耐异烟肼及利福平的初始耐药达7.6%,获得性耐药达17.1%。两次的结果显示:获得性的耐药高于原发耐药,初始耐药和获得性耐多药增高幅度较大。耐药和耐多药结核病的危害极大,死亡率高,难以治愈,社会经济损失巨大,直接影响我国经济和社会的持续稳定发展,必须重点进行耐药结核病治疗的研究。

 

  结核分枝杆菌耐药的分子机制   

  遗传学的研究表明结核分枝杆菌的耐药性是基因突变的结果,但是这种突变在自然条件下发生的机率非常低(一般在105~108的范围内),其中结核分枝杆菌针对异烟肼和利福平发生突变的机率分别为106和108,发生多耐药突变的机率为10~14,从这一点看,出现多耐药的情况几乎是不可能的。但临床上发现的多耐药菌株却不在少数,用药不当、治疗不合理、不规则用药等人为因素是引起多耐药突变的主要原因。
   
  结核分枝杆菌具有几种抵抗抗生素活性的机制,目前对结核分枝杆菌耐药分子机制的研究主要集中在各种药物的作用靶点及其相关基因的突变上。现已发现的与耐药相关的突变包括:点突变、缺失突变和插入突变。这些突变针对所有一线抗结核药物(异烟肼、吡嗪酰胺、乙胺丁醇、利福平、和链霉素),和几种二线药物(乙硫异烟胺、氟喹诺酮、大环内酯类等)[1]。但目前还没发现有单一突变引起的多耐药的菌株,多耐药菌株一般是有多代遗传突变积累造成的,而且各种突变之间存在一定的关联。
   
  二十世纪五十年代左右,在使用INH后不久就发现了耐药的临床菌株,它们通常是失去了过氧化氢酶和过氧化物酶的活性。直到九十年代初,才发现了结核分枝杆菌过氧化氢酶过氧化物酶的基因(katG),并对其进行了克隆和测序。进一步的研究表明,42%~58%耐INH的菌株都发现了katG的突变。此外还有一些突变发生在INH作用的靶点上,如InhA(烯酯酰ACP还原酶)、AcpM(酰基携带蛋白)及KasA(酮酯酰ACP合成酶)的复合物。它们发生突变的位点通常位于启动子区域,也有少数发生在编码这些蛋白的基因中,突变最终导致这些靶点蛋白的过量表达或者一些功能的变化。由这类突变引起的都是低水平的INH耐药。最近,还在一些含有katG基因突变的菌株中发现了烷基过氧化氢还原酶(aphC)基因的突变。
   
  利福平的高效抗结核作用,使其一直是结核病治疗中最为重要的药物之一。临床上很少发现单独抵抗利福平的菌株,一般情况下都是伴随对异烟肼的抵抗,因此利福平耐药是判断菌株多耐药的代理标志。针对RFP的耐药突变主要发生在编码RNA聚合酶β亚基的基因上,而且集中在一段81bp的区域内。超过96%的对RFP耐药的菌株内都包含了这一区域的突变。还有一些突变发生在其他位置,它们引起的耐药性预示着一些新的机制,这些方面的研究有待进一步的深入。
   
  在很早就发现对PZA耐受的菌株通常都失去吡嗪酰胺酶的活性。目前,已经克隆并测序了编码吡嗪酰胺酶的基因(pncA)。在耐PZA的结核分枝杆菌中有72~97%与pncA基因突变有关,而且突变发生的位点分布在启动子区域和结构基因的各种位置。


  乙胺丁醇的主要作用靶点是阿糖转移酶,现已发现编码阿糖转移酶的基因,它们位于同一个10kb左右的操纵子内,并被命名为embC、embA和embB。结核分枝杆菌对EMB的耐受与这些基因的过量表达有关。在emb操纵子上游2kb的地方有一个embR基因,其表达产物可能与调节阿糖转移酶的活性有一定关系。

 

    在结核分枝杆菌耐药分子机制的研究仍处在不断深入的过程中,还有许多更复杂、更细致的关系需要阐述,这一领域更多、更有意义的发现,为抗结核新药的开发等发挥其作用。

 

  耐药结核病的治疗药物   

  目前我国对耐药和耐多药结核病的治疗研究,在治疗原则方面与国际上基本同步,均系采用含有新药或敏感药的多种药物的联合长疗程方案,少数患者加手术治疗的方针。耐药结核病化疗可供选择的化学药物:

  3.1  利福布汀(rifabutin,ansamycin,LM427,RFB,RFU)  是20世纪80年代国外研制的利福霉素类的衍生物,作用机制主要为抑制RNA聚合酶,也可能存在其他的作用机制。口服吸收4h达峰值,在人体组织分布良好,在肺组织的浓度比血浆浓度高5~10倍。利福布汀的口服生物利用度和血清蛋白结合率较利福平低,早期杀菌活性不如利福平。利福布汀与其他抗结核药物无交叉耐药,但与利福霉素衍生物之间有不完全交叉耐药,对约1/3耐利福平菌株敏感。临床上试用含利福布汀方案治疗耐多药肺结核可获得33%~47%的阴转率。国外将利福布汀主要用于耐药结核病的治疗及非结核分枝杆菌合并HIV/AIDS的治疗等。

  3.2  氧氟沙星(ofloxacin,DL8280,OFLX)  是第三代氟喹诺酮类药物中治疗结核病文献报道最多并具有肯定抗结核活性的药物。氧氟沙星对结核分枝杆菌的最小抑菌浓度(MIC)为0.5~2.0μg/ml,最低杀菌浓度(MBC)为1.0~2.0μg/ml,巨噬细胞内外MIC十分相近。在巨噬细胞中与吡嗪酰胺有协同作用,人体对氧氟沙星的最大耐受量为800mg/d,国内常用抗结核剂量为300mg,bid。

  3.3  左氧氟沙星(levolfloxacin,DR3355,SOFLX,LVFX)  是OFLX的光学活性L型异构体,抗菌活性要比D型异构体大8~128倍,对结核分枝杆菌的MIC为0.25~0.50μg/ml,MBC0.5~1.0μg/ml,均比OFLX强1倍。LVFX口服吸收迅速,在支气管和肺组织中的浓度很高,巨噬细胞内外药物浓度十分相近。LVFX与其他抗结核药物无交叉耐药性,但氟喹诺酮类药物之间存在完全交叉耐药,故LVFX正逐步取代OFLX成为耐多药结核病的主要治疗药物。

  3.4  丙硫异烟胺(Pth)  为弱杀菌剂,化学结构类似于TB1,在复治或MDRTB患者的治疗方案中,常为一个基本组成成分。
  
  3.5  对氨基水杨酸(PAS)  是一种抑菌剂,它的主要价值在于预防耐INH菌群的产生,是INH的有效联用药物 ,部分MDRTB患者对此药仍可能敏感。

  3.6  对氨基水杨酸异烟肼(Pa)  化学名为4吡啶甲酰肼4氨基水杨酸盐,是有INH和PAS组成的分子化合物。对部分耐INH或PAS菌株仍敏感。

  3.7  阿米卡星(AK)  与卡那霉素(KM)同属,但其杀菌活性高,而毒副反应稍低于KM,目前有逐渐取代AK抗结核的倾向,主要用于耐药结核病,对耐AK的结核分枝杆菌治疗有效,是复治化疗方案中常用的有效药物。本药采用肌肉注射时,疼痛较甚,是造成患者不规则用药的因素之一。

  3.8  卷曲霉素(CPM)  是从卷曲链霉菌属中获得的一种杀菌剂,对耐SM、KM或AK的细菌仍敏感,静脉用CPM已问世。

  3.9  环丝氨酸(CYC)  在RFP问世前,CYC是复治化疗方案中的主要成分之一。虽然CYC是的抗结核作用远弱于INH和SM,但不易产生耐药性,而且还可以防止细菌对Pth产生耐药性。由于本药的高毒性,使其使用范围受到了限制。

  3.10  制定MDRTB治疗方案的建议   根据药物敏感性试验或认为敏感的药物制定个体化治疗方案。增加药物至5种有效药物。如果一种药物的敏感性不清楚或如果方案杀菌药物太少时可使用5种以上的药物。⑴使用分离株敏感的任何一线药物:异烟肼、利福平、吡嗪酰胺、乙胺丁醇。⑵使用一种分离株敏感的注射剂药物。1种氨基糖苷类或卷曲霉素。由于在治疗方案种通常只用2种杀菌剂中的一种注射剂,因此注射剂要用到培养阴转后6个月以上。⑶使用一种喹诺酮类药物。⑷如果需要加入尽可能多的二线抗结核抑菌药组成5药方案。二线药物中,乙硫异烟胺和环丝氨酸由于体内外实验证实疗效、不良反应和价格以及结核病用药历史证实通常首选使用。对氨基水杨酸常用于高度耐药的患者。⑸如果方案中不足5种药物,根据临床状况、疾病程度和耐药情况及其他因素,考虑加用其他药物如阿莫西林/克拉维酸和氯法齐明。

  新药的研究和开发方向   

  耐多药结核病的治疗难点主要是缺乏新药,严峻的耐药形势要求加速新型抗结核药物的研究开发,一方面,目前发现不少的抗生素有不同程度的抗结核活性,有必要对已经筛选的具有抗结核活性、有苗头的药物进行系统的临床研究。另一方面,随着结核分枝杆菌耐药机制研究的深入,利用功能基因组学以及组合化学等药物筛选技术发现新靶点、新作用机理的新药正在开发研制之中。

  4.1  氟喹诺酮类  目前,环丙沙星、左氟沙星和斯帕沙星等第三代氟喹诺酮类成为治疗耐药结核病的主要选择药物。莫西沙星(moxifloxacin,MXFX,Bay128039)、加替沙星等是近几年开发出来的第四代氟喹诺酮类药物,MXFX对抗结核分枝杆菌强毒株的MIC为0.25μg/ml,动物实验中的杀菌力优于司帕沙星,1997年起已经在世界各地进行多中心的临床试验,具有一定的开发潜力。

  4.2  新大环内酯类药物(克拉霉素、阿奇霉素、罗红霉素)   这类药物是红霉素的衍生物,抗分枝杆菌的作用机制是菌体内核蛋白体的SOS亚基可逆性结合,干扰蛋白质的合成。其中罗红霉素抗结核分枝杆菌作用最强。与利福平和异烟肼有协同作用。此类药物有良好的药代动力学特征,口服易吸收,组织穿透性好,组织细胞内浓度高于血药浓度,并有中等长的半衰期,新大环内酯类药物主要用于非结核分枝杆菌感染和耐多药结核病的治疗。

  4.3  吩噻嗪类  氯法齐明(氯苯吩嗪,Clofazimine,CFM)是一种用于麻风病的药物,近年来开始试用于耐药结核病的治疗。CFM是一种吩嗪染料,通过与分枝杆菌的DNA结合抑制转录而产生抑制分枝杆菌生长的效果。硫利达嗪 (thioridazine)是抗精神病药,服药后耐受性较好,氯丙嗪对敏感菌及耐药菌均有效在体外减慢结核分枝杆菌的生长.此类药物对人体结核病的治疗作用尚有待进一步研究。

  4.4  阿莫西林/克拉维酸钾 (amoxycillin/clavulanate potassium,augmentin)  具有β内酰胺酶抑制作用的克拉维酸扩大了阿莫西林的抗菌范围,包括对其他β内酰胺抗菌素有耐药性的细菌。它们的抗结核活性仅有抑菌作用,与EMB,OFLX联合应用时,能增强它们的杀菌作用。

  4.5  6环辛氨基5、8喹啉醌(gangamicin,GM,CQQ)  试管内0.1~0.2μg/m可以抑制结核分枝杆菌,1~2μg/ml可以抑制细胞内结核分枝杆菌,在体内对耐药结核分枝杆菌和敏感菌的活性相当。

  4.6  硫乙酰霉素  葛兰素史克公司抗结核药项目执行董事Duncan博士称,公司正与美国国立卫生研究所(NIH)合作开发一种天然抗结核药物硫乙酰霉素,这种低分子量化合物在体内和体外均具有抗结核能力,对耐药结核分枝杆菌亦有作用,该药的研制开始于2001年下半年,可能需要几年的时间才能进入临床应用。

  4.7  硝基咪唑类  源于20世纪70年代印度研究者的发现。CGI17341对耐药结核分枝杆菌的MIC为0.1~0.3μg/ml ,在试管内抗结核活性近于异烟肼、利福平,动物实验结果亦然,与其他抗结核药物无交叉耐药,是有希望的抗结核药,正处于Ⅰ期临床研究阶段。本类中筛选出硝基咪唑并吡喃有效化合物PA824, PA824对敏感结核分枝杆菌和单耐利福平结核分之杆菌的MIC是0.015~0.25μg/ml ,多耐药结核分枝杆菌对PA824同样敏感,与现有的抗结核药物无交叉耐药性。体外实验发现PA824在低氧环境下培养的非复制期结核分枝杆菌模型中有作用,其活性类似于灭滴灵,明显强于CGI17341和异烟肼(异烟肼对此模型中的结核分枝杆菌无作用)。应用结核分枝杆菌报告荧光素酶表达的菌株的短期小鼠感染模型对50种以上的NAPs化合物的体内活性测定时发现,虽然PA824的体外抗结核活性不是最强的,但在口服25mg/kg剂量下具有最强的体内活性。说明PA824具有较NAPs中其他化合物良好的药代动力学特征。急性动物毒性实验LD50是1000mg/kg,500mg/kg连续口服28天,未出现明显不良反应。PA824对多耐药结核分枝杆菌、非复制持留性结核分枝杆菌均具有抗菌活性,说明NAPs可能具有新的作用机制。

      4.8  唑烷酮类  本类属于新型的合成抗菌剂,具有广谱的抗分枝杆菌作用,目前正从中开发抗革兰氏阳性耐药菌和抗分枝杆菌的新药。其中PNU100480在治疗小鼠结核感染中证实其疗效,剂量100mg/kg时与异烟肼25mg/kg的效果相当,此外在合并的实验中发现其作用与异烟肼和/或利福平在不同实验中的活性。另一药利奈唑酮(linezolid)在小鼠实验治疗中比PNU100480和异烟肼稍差,已试用于耐药结核病的治疗并取得明显的疗效,但因有血液学毒性等及价格昂贵等问题而受限。

 

      5   结语   

      全世界的三分之二的结核病患者处于发生MDRTB的危险之中,MDRTB呈增加趋势,MDRTB的治疗是广大结核病防治工作者面临的最为棘手的难题之一,各国学者正致力于寻找对其进行治疗的良策,其中新药的研制和应用是重要的一环,开发一种新的抗结核药物既需要财力和时间还要评估在体外、体内和临床的效果,并非易事,可谓任重而道远。但抗结核药物的发展前景比几十年前大大开阔,我们或许能从中得到点启示,致力于其中,在众多研究者的不断积极探索中,会有新的发现,以最终达到控制结核病的目的。但实现真正的新药上市,最早可能也要到21世纪的20年代。化疗仍是治疗MDRTB的主要手段,所以这段时间的对耐药、耐多药结核病的治疗是在现有的抗结核药物中选择,力求完善DOTS。适当辅以免疫治疗,介入治疗等方法。

  

发表于:2009-10-16 22:59
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