抗結(jié)核一線藥物及結(jié)核分枝桿菌的耐藥分子機制分析

宛 洋

（沈陽市第十人民醫(yī)院，遼寧 沈陽 110044）

經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，當前全球已經(jīng)有30%左右的人感染了結(jié)核菌，每年死亡人數(shù)近300萬。而廣泛耐藥結(jié)核病和耐多藥結(jié)核病的出現(xiàn)，更是嚴重威脅了公共生命安全，使結(jié)核病控制工作的負擔進一步增加。而在國內(nèi)，結(jié)核病作為主要的傳染性疾病之一，相關(guān)的預(yù)防與控制工作十分艱巨。經(jīng)國內(nèi)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國肺結(jié)核人群中共有0.68%的廣泛耐藥率和8.32%的耐多藥率，而城市人口密度大和人員遷移流動等社會現(xiàn)象，進一步加劇了，耐藥性，結(jié)核病發(fā)生率的上升[1-3]。

當前我國醫(yī)學機構(gòu)在診斷方法，以及藥物治療方面的手段并沒有出現(xiàn)突破性的進展，對耐藥結(jié)核病進行有效的預(yù)防與治療，需要對現(xiàn)有的臨床理念進行全方位的創(chuàng)新，對結(jié)核分枝桿菌和抗結(jié)核藥物的耐藥機制有一個更加深入的了解。

1 異煙肼

異煙肼出現(xiàn)于上世紀早期，但該藥物的抗結(jié)核菌活性卻發(fā)現(xiàn)于1951年，該臨床價值的發(fā)現(xiàn)從根本改變了結(jié)核病的臨床治療方法。該藥物能夠?qū)Y(jié)核分枝桿菌起到一定的抑制作用，進而使該細菌喪失疏水性、增殖力和耐酸染色性直至死亡。該藥物還能與，結(jié)核分枝菌發(fā)生作用，使結(jié)核菌被殺滅，尤其是在結(jié)核菌代謝活性能力較強的情況下其殺菌作用更加明顯。雖然該藥物在過去50年的應(yīng)用歷史中仍然需要面對耐藥性方面的問題，但該藥物仍然是最為有效的結(jié)核病治療藥物。

1.1 作用靶點-katG：katG基因具有過氧化物酶—過氧化氫酶活性，屬于前藥進入細胞的一種，在過氧化物酶—過氧化氫酶作用下產(chǎn)生新電子形式，異煙肼在經(jīng)過活化作用的條件下，與分枝菌酸生化相結(jié)合，能夠生成NADH-烯酰基還原酶，使其活性受到抑制，即能夠發(fā)揮抗菌作用也能夠?qū)Ψ治鼍暮铣稍斐筛蓴_。katG基因突變誘導(dǎo)異煙肼產(chǎn)生耐藥性，進而造成過氧化物—過氧化酶活性喪失或部分降低，異煙肼在該作用下無法產(chǎn)生活性形式。經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在KatG分泌量增加的情況下，能夠造成異煙肼耐藥的結(jié)核分枝桿菌和和恥垢分析桿菌的藥物敏感性得到恢復(fù)。然而，katG在臨床分離耐藥株中經(jīng)常出現(xiàn)突變，相比于缺失來說更加常見，突變位置主要在138位密碼子和328位密碼子之間，突變頻率最高的是315位密碼子，異煙肼耐藥株經(jīng)過蘇氨酸和絲氨酸的作用能夠造成精氨酸、異亮氨酸或冬酰胺的變異。katG活動位點出現(xiàn)甲基化的情況下會造成該點位的變異，然而過氧化物酶—過氧化氫酶酶仍然會保留50%左右的活性。使katG與異煙肼的結(jié)合受到阻礙，使異煙肼活化能力喪失。除了katG點位之外還包含以下突變點位，即381位天冬氨酸、275位蘇氨酸、148亮氨酸、108位組氨酸以及104位精氨酸等，以上突變一定程度上會影響酶的催化能力與穩(wěn)定性，使異煙肼在結(jié)核菌的作用下出現(xiàn)耐藥性。

1.2 作用靶點：inhA基因經(jīng)過編碼后會生成32KDa分子量的蛋白質(zhì)，在烯酰基乙—NADH的作用下inhA基因產(chǎn)生蛋白還原酶，這一系統(tǒng)的作用涉及到分析菌酸的合成，在結(jié)合催化短鏈脂肪酸的情況下會生成枝菌酸，即作用靶點。在菌體與異煙肼結(jié)合后，異煙肼在KatG的作用下會轉(zhuǎn)化為活性形式，即能夠起來抗菌作用也能夠支分枝菌酸的合成造成干擾，使異煙肼產(chǎn)生耐藥性。inhA通常表現(xiàn)為缺失突變和點突變，其突變位置主要為丙氨酸、脯氨酸、丙氨酸、纈氨酸和異亮氨酸、蘇氨酸和丙氨酸，所產(chǎn)生的點密碼子突變會造成HNDH與InhA蛋白的親和力受到影響，使分枝菌酸生物合成受到抑制。

2 利福平

利福平的抗結(jié)構(gòu)作用于1972年首次被發(fā)現(xiàn)，殺菌效果十分突出，是一種非常重要的抗結(jié)核藥物。利福平具有很廣的抗菌譜，對繁殖期與靜止期結(jié)構(gòu)菌有著十分強大的抑制作用，使異煙肼和鏈霉素抗菌活性得到提升。該藥物在受到RNA聚合酶的作用下，能夠?qū)酆厦傅幕钚允艿揭种疲瑢Ψ种U菌的RNA轉(zhuǎn)錄受到干擾，進而使蛋白質(zhì)合成受到阻礙，起到良好的抗菌效果。RNA聚合酶由α、β、β'和σ亞基所組成，分別由rpoA、rpoB、rpoC和rpoD基因編碼。全酶是由σ亞基和核心酶共同構(gòu)成，核心酶由一條β'、一條β鏈和兩條α鏈所組成，所產(chǎn)生的酶具有比較強的催化能力，在σ亞基的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)異地啟動轉(zhuǎn)錄，起到啟動子的作用。利福平很容易受到耐藥菌的影響，進而使異煙肼產(chǎn)生一定的耐藥性，所生成的結(jié)核分枝桿菌會產(chǎn)多耐藥性。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，rpoB基因突變是造成利福平耐藥性的主要因素。rpoB編碼氨基酸1178個開放閱讀框架量3534bp，在密碼子突變的情況下，會使結(jié)合點位出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的改變，使利福平喪失殺菌能力。95%以上的突變出現(xiàn)于核心區(qū)域內(nèi)，比如缺失突變、插入突變、錯義突變以及點突變等。該突變發(fā)生位置通常為516、526和531密碼子，其中最為常見的位點為纈氨酸、天冬氨酸、酪氨酸、亮氨酸。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，81bp與rpo B核心區(qū)域還會出現(xiàn)多核苷酸突變。經(jīng)MIC測定表明，利福平的526和531突變與該藥物的耐藥性的相關(guān)性最大。

3 吡嗪酰胺

吡嗪酰胺能夠?qū)⒔Y(jié)核分支桿菌在半休眠期狀態(tài)下會殺死，在一線抗結(jié)構(gòu)藥物與吡嗪酰胺共同使用的情況下能夠大幅縮短患者的治療期。該藥物屬性煙酰類藥物的一種，同時也是抗結(jié)核前藥的一種。然而，該藥物的發(fā)揮對于作用環(huán)境有一定的要求，其抗菌作用只有在酸性條件下才能夠發(fā)揮出來。吡嗪酰胺在酸性環(huán)境的作用下會喚醒吡嗪酸的活性，通過細胞膜，使吡嗪酸大量聚集于分枝桿菌細胞內(nèi)，吡嗪酸在質(zhì)子化作用下能夠形成酸化的細胞質(zhì)，使細胞內(nèi)hH值得到一定程度的降低，使脂肪酸酶活性受到抑制，進而起到一定的殺菌效果。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)分枝桿菌在受到pncA突變的作用下會產(chǎn)生吡嗪酰胺酶對結(jié)構(gòu)分票桿菌耐藥性的基礎(chǔ)。pncA基因編碼186個氨基酸，長558bp。pncA基因突變突變位點分散并且繁多，至少有175種突變形式，主要位于基因下游序列較寬的范圍內(nèi)，少數(shù)為缺失突變和投入突變，多數(shù)為點突變。

4 結(jié)束語

近來又出現(xiàn)了耐多藥及廣泛耐多藥結(jié)核分枝桿菌，這些病源菌不僅對一線抗結(jié)核藥物耐藥。因此，進一步發(fā)現(xiàn)其他耐藥機制和尋找新的抗結(jié)核藥物變得刻不容緩。