抗真菌藥物的新作用靶點

陳文峰 張子平 程波

(福建醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院皮膚科，福州350005)

隨著AIDS患者、器官移植患者以及癌癥患者的增多，抗菌藥、免疫抑制劑、化療藥物和放療的廣泛應用，以及侵入性診斷和治療技術的運用，機會致病性真菌感染率明顯升高。引起侵入性真菌感染的最常見致病菌包括念珠菌屬(占侵入性真菌感染病例的70% ～90%)和曲霉菌 (10% ～20%)，機會致病菌感染在這些免疫系統(tǒng)受損的患者可引起很高的死亡率［1，2］。現(xiàn)在機會致病性真菌的感染已成為重要的公共健康問題。當前，臨床上應用的抗真菌藥物主要包括:作用于真菌細胞膜，損害細胞膜脂質結構和功能的多烯類(兩性霉素B及制霉菌素);作用于真菌細胞P450依賴酶的唑類 (如氟康唑、伊曲康唑、伏立康唑等);作用于角鯊烯環(huán)氧化酶的丙烯胺類 (如特比萘芬)以及干擾真菌核酸合成的嘧啶類 (如5-氟胞嘧啶)等。這些抗真菌藥都存在一定的毒副作用，比如兩性霉素B具有嚴重的腎毒性，唑類藥物在作用于真菌P450依賴酶的同時對哺乳動物的P450依賴酶也具有抑制作用，從而出現(xiàn)一定的肝毒性等［3］。而且，隨著臨床上預防性的用藥及治療上的大量應用，出現(xiàn)了越來越多的耐藥株［4，5］。因此尋找新的抗真菌藥物的藥靶，研究開發(fā)出高效、安全的廣譜抗真菌藥物成了當務之急。

1 抗真菌藥作用靶點必需具備的條件

通常一個理想抗真菌藥物的作用靶點必需具備以下幾點:①所作用的靶點存在于大部分的真菌。②所作用的靶點在哺乳動物細胞中不存在。③這個靶點必需與真菌的致病過程密切相關。④具有簡單的高通量篩選化合物的方法［6］。真菌和哺乳動物都是真核生物，在代謝和信號轉導通路方面具有很大的相似性，要找到一個真菌特異性的靶點并非易事［7］。然而，近年來，隨著分子生物學的發(fā)展，對與真菌活力和毒力有關的基因的深入研究，發(fā)現(xiàn)了一些很有潛力的藥靶。

2 抗真菌藥物的新作用靶點

2.1 真菌細胞壁

真菌細胞壁是真菌細胞所獨有的結構，不存在于哺乳動物細胞中，細胞壁代謝與真菌生長和分裂密切相關，其作用是控制細胞內壓力以維持菌體的完整性，若細胞壁破壞，則導致菌體溶解死亡。真菌細胞壁成分包括:幾丁質、β-(1，3)-D-葡聚糖和甘露糖蛋白。通過抑制細胞壁組分的合成或破壞其結構，可以達到抑制、殺滅真菌的目的。

以棘白菌素類藥物為代表的β-(1，3)-D-葡聚糖抑制劑就是以真菌細胞壁為靶點，特異性抑制真菌細胞壁β-(1，3)-D-葡聚糖的合成，破壞真菌細胞壁的完整性，使真菌細胞內滲透壓不穩(wěn)定，最終導致真菌細胞溶解死亡。這類藥物除念珠菌屬之外，還具有對曲霉菌屬和卡氏肺孢子蟲的活性，但對新型隱球菌無效。由于哺乳動物不存在β-(1，3)-D-葡聚糖，因此不會對哺乳動物產生類似兩性霉素B作用機制為基礎的毒性作用，患者耐受性好。目前已上市的有卡泊芬凈、而米卡芬凈及阿尼芬凈。Aminocandin是一種對曲霉菌和念珠菌屬具有廣譜體外活性的新的棘球白素類藥物，目前正處于Ⅲ期臨床試驗中［8，9］。

尼柯霉素類藥物是幾丁質合成酶抑制劑，它是從鏈霉菌屬的發(fā)酵液中分離出來的，主要通過抑制真菌細胞壁專有的幾丁質合成酶 ，干擾幾丁質的合成，導致細胞壁缺失，引起真菌細胞的膨脹和破裂，最終造成真菌的死亡。其治療小鼠芽生菌病的活性為伊曲康唑的3倍，而且毒副作用小，目前國外一直在研究開發(fā)半合成和全合成的衍生物。直到現(xiàn)在，幾丁質合成酶抑制劑類藥物還沒有應用到臨床［10］。

2.2 延長因子

真菌和哺乳動物細胞的蛋白合成都要需要兩個水溶性的蛋白因子:延長因子EF-1和EF-2，它們在mRNA核糖體解碼和多肽合成中起重要作用，是蛋白質合成所必需的，并且真菌和哺乳動物細胞中的EF1和EF2結構差異很大，因此，EF是抗真菌藥物設計中的重要靶點。目前已經研發(fā)出的糞殼菌素 (sordarin)及其衍生物是選擇性的EF2抑制劑，作用于蛋白質的翻譯過程，對念珠菌和新型隱球菌的抑制效果較好，但抗菌譜較窄。目前還發(fā)現(xiàn)了3種新型糞殼菌素(sordarin)及其衍生物:GM2211676、GM2237354和GM2193663，它們在小鼠網狀內皮細胞真菌模型中有很好的體外抑制活性。

研究還發(fā)現(xiàn)在真菌細胞中合成蛋白時除了上述兩個因子外還需EF-3，EF-3為真菌所特有，不存在于哺乳動物細胞中。目前對EF3抑制劑的研究相對較少，至今還沒有發(fā)現(xiàn)選擇性作用于EF3的化合物，由于EF3為真菌所特有，這提示選擇性EF3抑制劑可能是一類很有潛力的廣譜抗真菌藥物。

2.3 雙組分信號轉導系統(tǒng)蛋白

雙組分轉導系統(tǒng)是由Ninfa和Magasanik等在20世紀80年代首次在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的。雙組份信號轉導系統(tǒng)存在于包括真菌在內的大部分低等真核生物，原核生物及植物中，但在哺乳動物細胞中尚未發(fā)現(xiàn)。其作用主要是調節(jié)趨化現(xiàn)象、孢子形成、新陳代謝、毒力、細胞分裂及適應環(huán)境壓力。其機制如下:一個細胞膜的感受器激酶接收到一個刺激信號后，其自動磷酸化一個保守的組氨酸殘基，然后該磷酸基被傳遞到反應調節(jié)蛋白接受域一個保守的天冬氨酸殘基上，隨后活化或抑制反應調節(jié)蛋白，最后激活或抑制基因表達。目前研究比較清楚的是白念珠菌的雙組份信號轉導系統(tǒng)［11］。這些雙組分信號轉導蛋白在細胞適應高滲透壓及氧化刺激、菌絲-孢子形態(tài)轉換、細胞壁生物合成及以及毒力方面起著重要作用。

雙組分信號轉導系統(tǒng)是目前研究比較多的熱門的藥靶。所有的白念珠菌都具有三個雜合組氨酸激酶 (HKs:CaSln1p、CaNik1p和 CaHK1p)，一個含有組氨酸的磷酸轉移過渡體(Ypd1p)和兩個反應調節(jié)蛋白(RRs:CaSsk1p和CaSkn7p)。CaSLN1這類蛋白最典型的代表就是Sln1p蛋白。該基因的產物Sln1p是HOG1 MAPK信號轉導途徑雜合組氨酸激酶感受器，作用主要是調節(jié)細胞適應滲透應激。CaNIK1典型的蛋白是Nik1p，主要與細胞壁的合成有關［12］。CaHK1的典型蛋白為 Chk1p，致病性真菌中，Chk1p迄今僅在白念珠菌中發(fā)現(xiàn)。Chk1p與白念珠菌細胞壁的合成和毒力有著很大的關系［13］。Ypd1磷酸轉移過渡體是含有6個α-螺旋167個氨基酸的蛋白質，其作用是將組氨酸激酶磷酸化后的磷酸基傳遞給反應調節(jié)蛋白。反應調節(jié)蛋白Skn7p作為一個轉錄因子在與細胞周期的調節(jié)和細胞壁合成的調節(jié)方面有關［14］。CaSSK1P位于Sln1p-Ypd1p下游，主要在環(huán)境適應，毒力以及逃避人中性粒細胞的吞噬等中發(fā)揮重要作用［11］。

近年來，通過基因敲除技術，HKs及RR的功能已基本被確定。很多研究表明在一個血源播散性感染的小鼠模型中，被敲除了sln1、chk1、nik1及ssk1基因的白念珠菌菌株毒性及菌絲形成能力都減弱［13，15］。敲除不同的基因其表型各部相同，目前研究的最多的是Chk1p和Ssk1p。Chk1p敲除株還可引起細胞壁結構的改變、黏附能力以及群體感應性減低。Ssk1敲除株還可出現(xiàn)對氧化應激敏感、黏附能力減弱以及更容易被宿主的中性粒細胞吞噬等表型［16］。此外，Ssk1p和Chk1p基因敲除的白念珠菌對氟康唑和伏立康唑高度敏感 (敏感度增加16～500倍)，因此，這為Ssk1p和Chk1p抑制劑和氟康唑或者伏立康唑聯(lián)合用藥提供了可能［16］。鑒于雙組份信號轉導系統(tǒng)蛋白的以上特性，今后必將成為一個理想的抗真菌藥物的藥靶。

2.4 其他靶點

真菌細胞膜特有的的一種鞘磷脂－肌醇磷脂神經酰胺，不存在于哺乳動物中，通過抑制肌醇磷脂神經酰胺的合成，可使細胞膜形成受阻，破壞細胞膜結構，從而導致細胞死亡，因此它也是一個理想藥物作用靶點［17］。此外真菌獨有的與真菌耐藥有關的外排泵蛋白以及真菌的毒力因子等都有望成為一個理想抗真菌藥物的藥靶。

近年來，新的抗真菌藥物的藥靶的研究取得了很大的進展，今后隨著真菌基因組學，蛋白質組學、生物信息學和結構生物學等學科的發(fā)展和互相交叉滲透，以及高通量藥物篩選技術的發(fā)展，相信在不久的將來，抗真菌藥物藥靶的研究將會取得更大的突破，生產出高效、安全的廣譜抗真菌藥物也將指日可待。

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