幾種極具潛力的抗耐藥結(jié)核新藥研究進(jìn)展*

王國兵，古秀娟，鄧建軍,2 綜述，曾婭莉,2△ 審校

(1.西南醫(yī)科大學(xué)臨床檢驗(yàn)系，四川瀘州 646000；2.四川綿陽四○四醫(yī)院臨床檢驗(yàn)科 621010)

結(jié)核分枝桿菌(mycobacterium tuberculosis，MTB)是威脅人類健康的病原體之一。遏制全球結(jié)核病流行，提高人民的生活質(zhì)量將是人類可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的重要構(gòu)成，但結(jié)核病防控形勢不容樂觀。最新全球結(jié)核病疫情報告指出2018年全球新確診結(jié)核病患者約1 000萬例，發(fā)病率為0.13%，其中耐多藥結(jié)核病(multidrug-resistanttuberculosis，MDR-TB)和廣泛耐藥結(jié)核病(extensivelydrug-resistanttuberculosis，XDR-TB)占21%，MDR-TB/XDR-TB治療療程長、成本高、藥物毒副反應(yīng)大、病情進(jìn)展快、致死率高。目前常規(guī)抗結(jié)核藥物極易產(chǎn)生耐藥性，毒副作用明顯，所以新型抗結(jié)核藥物的研發(fā)應(yīng)運(yùn)而生，其抗菌效果和毒副作用將成為研究熱點(diǎn)。本文就目前幾種極具代表性的抗耐藥結(jié)核候選藥的抗菌機(jī)制和臨床研究進(jìn)展綜述如下。

1 二芳基喹啉類

貝達(dá)喹啉(Bedaquiline，BDQ)是2012年獲批用于耐藥性結(jié)核病(drug-resistant tuberculosis，DR-TB)的治療。該藥主要作用于MTB內(nèi)部三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate，ATP)合成酶的質(zhì)子泵，限制質(zhì)子正常運(yùn)動，抑制ATP合成酶活性以達(dá)到殺菌作用。BDQ易使MTB產(chǎn)生耐藥性，目前已知與BDQ耐藥相關(guān)的基因有atpE、Rv0678和pepQ[1]。有研究發(fā)現(xiàn)BDQ通過使MTB ATP合成酶的結(jié)合位點(diǎn)和整體結(jié)構(gòu)變形來阻礙MTB的離子穿梭。配體結(jié)合腔的三重突變(L59 V、E61D和I66 M)是新發(fā)現(xiàn)的BDQ耐藥菌株的特征[2]，直接限制了BDQ的抗菌潛力。2017年關(guān)于428例MDR-TB的多中心研究顯示，在15個國家或地區(qū)使用含BDQ的治療方案治療成功率高達(dá)77%[3]。服用該藥的患者存在諸多毒副反應(yīng)(如白細(xì)胞計數(shù)減低、胃腸道不適、血尿酸增高和肝功能損害等)，且有5.8%的病例因無法耐受而放棄[3]。有學(xué)者利用喹啉類藥物的特殊結(jié)構(gòu)，從其衍生物入手進(jìn)行喹啉類抗耐藥結(jié)核藥物新的分子設(shè)計從而改進(jìn)分子結(jié)構(gòu)，使用Molinspiration軟件計算其理化參數(shù)后進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證研究[4]。目前對喹啉類抗耐藥結(jié)核藥物研究目的明確，將從BDQ耐藥結(jié)核菌株基因和喹啉類衍生物分子設(shè)計兩大方向深入，必將徹底優(yōu)化BDQ結(jié)構(gòu)和功能，加強(qiáng)抗耐藥結(jié)核療效并改善毒副作用。

2 硝基咪唑類

地拉曼尼(Delamanid，DLM)是由日本大冢制藥研發(fā)的新型抗結(jié)核藥物，可抑制分枝菌酸的合成進(jìn)而發(fā)揮抗菌作用。2014年該藥在日本、歐洲等地獲批上市。研究顯示DLM對MTB 90%抑菌濃度(minimum inhibitory concentration that inhibits 90% growth，MIC90)為0.012 mg/L，遠(yuǎn)低于利福平(MIC900.288 mg/L)和異煙肼(MIC900.099 mg/L)等一線抗結(jié)核藥物。最新一項針對DLM基因研究發(fā)現(xiàn)，抑制細(xì)胞壁合成的基因表達(dá)較弱，而影響細(xì)菌有氧呼吸的高程度誘導(dǎo)基因存在明顯表達(dá)。證明致使細(xì)菌呼吸道中毒是DLM殺菌的重要機(jī)制[5]。為驗(yàn)證DLM的臨床有效性，在納入研究的多重耐藥肺結(jié)核患者中，服用DLM大于180 d的患者痰培養(yǎng)轉(zhuǎn)陰率高達(dá)74.5%[95%置信區(qū)間(confidence interval，CI)為67.7%～80.5%]；而服用DLM 60 d的結(jié)核菌陽性患者轉(zhuǎn)陰率遠(yuǎn)低于服用180 d的患者，僅為55.0%(95%CI為48.3%～61.6%)。最近在南非Khayelitsha地區(qū)完成的青少年耐利福平的結(jié)核病(RR-TB) 使用含BDQ、DLM或二者兼有的非注射用藥方案的回顧性研究,包括從2015年2月至2018年6月開始此方案治療22例青少年RR-TB患者,治療結(jié)局為：成功治療17例(77%)，隨訪失敗2例(9%)，治療失敗2例(9%)，死亡1例(5%)。說明DLM的免注射療法對青少年DR-TB有效且耐受性良好[6]。在毒副作用方面，胃腸道不適和失眠常見，也有研究表明DLM主要引起QT間隔延長，但沒有因此直接觸發(fā)患者心臟意外[7]?？傮w上看DLM是目前MDR-TB治療的有利補(bǔ)充，鑒于充分的利用前景，科研人員應(yīng)深入對其抗菌基因機(jī)制和毒副作用的進(jìn)行研究和改良，相信必將給MDR-TB患者帶來福音。

3 酚噻嗪類

氯法齊明(Clofazimine，CFZ)最開始是對麻風(fēng)病的治療有積極作用的一種吩嗪類藥物，最新研究表明其具有縮短結(jié)核治療周期的潛力。作為一種常規(guī)抗耐藥結(jié)核藥物，其具有很多有待被發(fā)現(xiàn)的新功效，老藥新用價值頗高。CFZ的作用機(jī)制尚未充分闡明，目前比較明確的有以下3點(diǎn)：(1) CFZ通過與甲基萘醌爭搶電子而產(chǎn)生還原型CFZ，最終通過釋放活性氧而產(chǎn)生抗菌作用；(2)CFZ可以抑制K+的吸收，并可通過干擾菌膜正常電位而致使MTB生電反應(yīng)紊亂，以此發(fā)揮抗菌作用；(3)CFZ的半衰期(t1/2)較長，抗菌效能持久。基于以上3種抗菌原理，在巴西進(jìn)行的最大的CFZ臨床研究[8]取得了超過60%的成功率，認(rèn)為CFZ與吡咯烷胺治療效果相當(dāng)。 2019年中國首都醫(yī)科大學(xué)DU等[9]報道了一項前瞻性、隨機(jī)與多中心的研究。對照組患者接受18個月的常規(guī)治療方案，而試驗(yàn)組患者接受含有CFZ的12個月的治療方案。盡管試驗(yàn)組與對照組在各自治療期內(nèi)的結(jié)核桿菌痰培養(yǎng)轉(zhuǎn)陰率差異不顯著。但是，在治療結(jié)束后3個月，試驗(yàn)組患者中68.7%痰培養(yǎng)轉(zhuǎn)陰，而對照組患者中僅有55.9%痰培養(yǎng)轉(zhuǎn)陰，兩組差異明顯，反映出CFZ對MTB具有良好的抗菌活性。但CFZ治療引發(fā)胃腸道不適、色素沉著、神經(jīng)系統(tǒng)疾病[10]等健康威脅突出，因此，提高安全性和療效的研究將持續(xù)推進(jìn)。2019年中國疾病預(yù)防控制中心的研究報告[11]認(rèn)為CFZ和莫西沙星的聯(lián)合應(yīng)用具有很好的協(xié)同作用，二者聯(lián)合可能是治療MDR-TB的一種有潛力的藥物方案。

4 碳青霉烯類

目前碳青霉烯(Carbapenems，CRE)類藥物是臨床治療革蘭陰性桿菌感染效果確切的藥物[12-13]，在棒酸參與下可破壞MTB細(xì)胞壁，從而達(dá)到抑菌作用。CRE的主要代表藥物有美羅培南、亞胺培南和厄他培南。最新研究表明CRE對MTB-L，D-轉(zhuǎn)肽酶5(LdtMt5)有良好的抑制作用，LdtMt5受抑制的MTB菌株生長異常，研究證實(shí)亞胺培南和美洛培南的高活化自由能(ΔG)使其與LdtMt5結(jié)合不足。因此現(xiàn)在研究重點(diǎn)在于降低CRE藥物ΔG來抑制LdtMt5的效果。1，D-轉(zhuǎn)肽酶2(LdtMt2)是MTB中的必需蛋白，在疾病的慢性階段負(fù)責(zé)毒力生長。有研究使用了一個混合的兩層ONIOM[B3LYP / 6-31G +(d)：AMBER]模型來廣泛研究LdtMt2與4個CRE(biapenem，imipenem，美羅培南和tebipenem)的結(jié)合相互作用，確定藥物-酶復(fù)合后的分子機(jī)制。所有復(fù)合物的ΔG、焓(ΔH)和熵(ΔS)表明，碳青霉烯類化合物對Ldt Mt2具有合理的結(jié)合作用。為了進(jìn)一步明確CRE-LdtMt2復(fù)合物的分子間相互作用的性質(zhì)，對復(fù)合物的QM區(qū)(卡培培南和Ldt Mt2的活性殘基)進(jìn)行了深入分析。表明酶催化殘基與選定配體之間的氫鍵相互作用和電荷從鍵到反鍵軌道的轉(zhuǎn)移增強(qiáng)了CRE-LdtMt2復(fù)合物的結(jié)合和穩(wěn)定性[14]。厄他培南是治療MDR-TB合適的選擇，厄他培南半衰期較長，每日單次腸外給藥即可[15]，因此厄他培南更有利于家庭護(hù)理或日間醫(yī)院管理。但是CRE類藥物給藥部位選擇局限，可能誘導(dǎo)人體共生細(xì)菌產(chǎn)生更強(qiáng)的耐藥性，藥物價格昂貴。因此，給藥途徑受限和過高的醫(yī)療成本限制了CRE在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國家和地區(qū)臨床抗結(jié)核治療中的運(yùn)用。

5 惡唑烷酮類

利奈唑胺(Linezolid，LZD)是惡唑烷酮類代表性抗生素。臨床上該藥主要應(yīng)對革蘭陽性球菌感染的治療[16-18]。此類藥物通過抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成，從而阻止細(xì)菌生長繁殖，達(dá)到殺菌作用。LZD在許多藥物試驗(yàn)方案中已證明具有治療XDR-TB的功效。從全球11個國家進(jìn)行的12項研究中收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)回顧和薈萃分析顯示，含有LZD的方案在治療MDR-TB成功率為82%，具有顯著療效[19]。有研究表明LZD聯(lián)合異煙肼和利福平對抗MTB效果優(yōu)于單獨(dú)使用[20]，但是具體的聯(lián)合用藥方案和臨床驗(yàn)證仍有待進(jìn)一步確認(rèn)。由于LZD的危害性和耐受性較差，過半的患者出現(xiàn)了包括血液系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的藥物不良反應(yīng)。因此LZD需要進(jìn)行高質(zhì)量的臨床研究，尤其是針對個體代謝治療方案的研究[21]，以便更好地幫助臨床選擇劑量，在滿足療效的同時盡量減少不良反應(yīng)。

6 新型抗結(jié)核藥——青蒿素

盡管目前抗結(jié)核藥物仍以西藥為主，但是近年關(guān)于傳統(tǒng)中藥抗結(jié)核的相關(guān)研究也時見報道。目前已有報道認(rèn)為苦參、大蒜、獨(dú)山瓜馥木、益母草[22]和青蒿素等中藥都具有抗MTB的作用。其中對于單體青蒿素及衍生物的研究較為深入，10年前國內(nèi)學(xué)者研究證實(shí)青蒿琥酯及雙氫青蒿素(DHA)能逆轉(zhuǎn)MTB的耐藥性，增加藥物對耐藥性MTB菌株的敏感性。2017年韓國有學(xué)者通過體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)青蒿素和青蒿琥酯可以明顯抑制H37Rv菌株的生長[23]?？梢宰鳛樾乱淮踩?、有效治療結(jié)核病的新型抗結(jié)核藥物的候選藥物，建議其作為一種有效阻斷或抑制MTB耐藥性的增強(qiáng)劑。這需要通過動物研究和臨床試驗(yàn)進(jìn)一步研究其有效性和安全性。值得一提的是青蒿素衍生物也在動物實(shí)驗(yàn)和體外實(shí)驗(yàn)中被證實(shí)對MTB有較好的抑制作用，且對人白血病單核巨噬細(xì)胞無明顯細(xì)胞毒性，說明青蒿素衍生物是具有極大潛力的抗結(jié)核先導(dǎo)化合物。2019年印度學(xué)者發(fā)表了題為《雙氫青蒿素及其衍生物：一類新的抗結(jié)核藥物》的文章，通過DHA轉(zhuǎn)化的8個?；苌铮治鲈u估其對MTB H37Rv強(qiáng)毒株的作用[24]。結(jié)果表明，納入研究的8種衍生物均具有一定的抗MTB活性，但其中12-O-間-茴香基二氫青蒿素抗菌活性最高。此外，研究者還證實(shí)了一線抗結(jié)核藥物異煙肼和利福平與12-O-間-茴香基二氫青蒿素的協(xié)同抗結(jié)核活性，其中與利福平的協(xié)同作用更為明顯。因此可大膽推測青蒿素類新型抗耐藥結(jié)核藥物將具有更低的全身毒性和更高的治愈率，必將為開發(fā)價廉、無害抗結(jié)核新藥奠定基礎(chǔ)。

7 納米類抗結(jié)核藥物

近年來，納米技術(shù)在抗結(jié)核方面取得突破性成果，通過納米抗結(jié)核藥物的藥效學(xué)、藥物代謝動力學(xué)性能,可將藥物直接遞送至靶細(xì)胞,提高藥物的生物相容性、溶解度、細(xì)胞攝取率、治療指數(shù)的同時減少毒副作用。如將利福平封裝于不同粒徑的納米葉酸液晶態(tài)微粒中，調(diào)節(jié)多項參數(shù)以控制利福平的釋放，可使利福平濃度持續(xù)平穩(wěn)釋放25 d。動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)納米利福平在大鼠體內(nèi)藥物有效活性、藥物濃度穩(wěn)定時間、最大血藥濃度均有明顯改善?；诖私Y(jié)果，國內(nèi)學(xué)者曾婭莉團(tuán)隊設(shè)計將DHA及其衍生物納米化后抗結(jié)核的研究，該納米藥物體外對MTB尤其是耐藥性MTB的抑制效果較好，初步探討了納米青蒿素衍生物抗DR-TB的機(jī)制與破壞MTB的細(xì)胞壁通透性的關(guān)系，該團(tuán)隊將進(jìn)行納米化DHA的動物實(shí)驗(yàn)，期待在不久的將來能夠得到突破性科研成果。

8 展 望

當(dāng)前結(jié)核病的治療、抗結(jié)核藥物的研究主要集中在西醫(yī)西藥上。研究人員一方面從MTB產(chǎn)生耐藥性的分子和基因機(jī)制入手，從源頭上找突破口，另一方面著力于藥物改進(jìn)與開發(fā)，對近幾年展現(xiàn)出巨大潛力的部分抗耐藥結(jié)核新藥進(jìn)行更深層次的研究，主要加強(qiáng)抑菌性能和減少毒副作用。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行抗結(jié)核新藥動物藥物代謝和毒力實(shí)驗(yàn)，為結(jié)核新藥研發(fā)奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。近年中藥對于結(jié)核病的治療方興未艾，比如新近發(fā)現(xiàn)的青蒿素及其衍生物在抑制XDR-TB方面的效果值得關(guān)注。因此，在繼續(xù)傳統(tǒng)西藥與體外抗結(jié)核研究的同時將視野轉(zhuǎn)移到頗具潛力的中藥或/和聯(lián)合西藥治療結(jié)核的新研究，挖掘此類藥物的潛在抗菌效能。如將青蒿素及其衍生物(納米化/非納米化)與新型抗結(jié)核藥物DLM/CFZ/LZM等聯(lián)合運(yùn)用于DR-TB的治療，這或?qū)槿祟惪箵艚Y(jié)核病尋找到新的突破口。