卷曲霉素治療耐藥結核病作用機制、毒副作用及耐藥機制的研究進展

李秋陽，陳玲

1882年，德國科學家羅伯特·科赫首次發現結核分枝桿菌為結核病病原菌；之后一百多年全球范圍內嘗試使用多種現代醫學方法控制結核病的傳播，但目前結核病疫情防控形勢仍較嚴峻，且結核病已成為全球第九大疾病所致死亡原因；據統計，結核病患者病死率高于人類免疫缺陷病毒感染/艾滋病患者［1］。抗結核藥物幾乎與耐藥結核病相伴而生，且隨著時間推移及新型抗結核藥物的應用，結核分枝桿菌耐藥性不斷提高并導致結核病更加難以控制［2］。2018全球結核病報告顯示，2017年全球新發結核病患者數量約為1 000萬例，其中利福平耐藥結核病（RR-TB）患者數量約為55.8萬例，而在RR-TB中耐多藥結核病（MDR-TB）約占82%［1］。RRTB/MDR-TB均需采用二線抗結核藥物治療。2016年世界衛生組織（WHO）將二線抗結核藥物分為A組、B組、C組、D組共4組［3］，其中A組、B組、C組為核心二線藥物，而D組為非核心附加藥物。B組二線抗結核藥物為注射類藥物，包括阿米卡星、卷曲霉素、卡那霉素、鏈霉素，其中卷曲霉素為多肽類新型抗結核藥物，屬管狀霉素家族，是治療耐藥結核病的核心二線抗結核藥物之一［4］，但近年來卷曲霉素因耳毒性等毒副作用而在臨床應用受限。

2019年3月，WHO將MDR-TB長程治療方案中使用的抗結核藥物重新劃分為3組，其中A組為首選藥物，包括左氧氟沙星或莫西沙星、貝達喹啉、利奈唑胺；B組為次選藥物，包括氯法齊明、環絲氨酸/特立齊酮；C組包括乙胺丁醇、德拉馬尼、吡嗪酰胺、亞胺培南-西司他丁/美羅培南、阿米卡星/鏈霉素、乙硫異煙胺/丙硫異煙胺、對氨基水楊酸［5］。雖然卷曲霉素并沒有被列入WHO新的抗結核藥物分組，但由于剔除卷曲霉素尚缺乏充分的證據［6］，因此目前卷曲霉素仍繼續被應用于治療MDR-TB，并有研究者試圖通過觀察暴露于卷曲霉素的結核分枝桿菌的基因表達而了解卷曲霉素對結核分枝桿菌的毒力及抗性［7］。在MDR-TB防控形勢依然嚴峻、二線抗結核藥物有限的現實情況下，卷曲霉素仍不失為一個可供選擇的后備藥物。本文對卷曲霉素治療耐藥結核病的作用機制、毒副作用及耐藥機制等進行了綜述，以期提高臨床對卷曲霉素的認識并合理使用卷曲霉素。

1 作用機制

卷曲霉素對在液體或固體（7H11瓊脂）培養基、有氧條件下積極繁殖的結核分枝桿菌最低抑菌濃度（MIC）為1.25～2.50 μg/ml，且最低殺菌濃度（MBC）/ MIC比率為2［8-10］。研究表明，卷曲霉素不僅對結核分枝桿菌和鳥分枝桿菌具有殺滅或抑制作用［11］，還與甲硝唑一樣對非復制形式的結核分枝桿菌具有殺滅作用［10，12］；在氨基糖苷類抗生素治療第7天使用鏈霉素（30 mg/ml）、卷曲霉素（30 mg/ml）、卡那霉素（30 mg/ml）可使巨噬細胞內結核分枝桿菌在菌落形成單位（CFU）中減少1 log，但與第7天僅使用阿米卡星（20 mg/ml）相比則減少 2 log［12］。

卷曲霉素是由4種分子類似物ⅠA（占25%）、ⅡA（占67%）、ⅠB（占3%）、ⅡB（占5%）組成的多肽類新型抗結核藥物［13-14］，主要作用機制為抑制參與蛋白質合成的核糖體，但其具體作用機制尚未完全明確。有研究表明，在幾種核糖體蛋白（如RpsR、RplI、RplJ）、Rv2907c（16S rRNA加工蛋白）、Rv1988（甲基轉移酶）表達上調基礎上，卷曲霉素可與結核分枝桿菌30S核糖體亞基16S rRNA分子結合并抑制其功能［15-16］。也有研究表明，結核分枝桿菌核糖體蛋白L12與L10相互作用并構成50S核糖體亞基的莖并在翻譯期間募集起始和延伸因子，因此核糖體蛋白L12與L10相互作用被認為是維持結核分枝桿菌核糖體功能、完成蛋白質合成的關鍵，卷曲霉素可通過建立核糖體蛋白L12與L10相互作用監測機制而抑制結核分枝桿菌糖體蛋白L12與L10相互作用［17］。

魏代燕等［18］將60例耐多藥肺結核患者均分為對照組、研究組并分別給予常規化療、卷曲霉素聯合左氧氟沙星治療，結果顯示，研究組患者治療3、6個月后痰菌轉陰率高于對照組，治療后CD4+細胞分數及免疫球蛋白G（IgG）、免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白M（IgM）水平亦高于對照組，但CD8+細胞分數低于對照組（P＜0.05），提示卷曲霉素聯合左氧氟沙星可有效促進耐多藥肺結核患者痰菌轉陰，改善患者免疫功能。文軍等［19］將86例耐多藥肺結核患者均分為對照組、觀察組并分別予以左氧氟沙星聯合阿米卡星、卷曲霉素聯合莫西沙星治療，結果顯示，觀察組患者治療第3、6、12、18、24個月末痰菌陰轉率高于對照組；治療結束時觀察組患者痰菌陰轉率為88.4%，高于對照組的67.4%；經胸部CT檢查證實觀察組患者病灶吸收、好轉率為86.1%，高于對照組的62.8%；療程結束后觀察組患者治愈率為83.7%，高于對照組的58.1%，提示卷曲霉素聯合莫西沙星可有效提高耐多藥肺結核患者治愈率，但卷曲霉素聯合左氧氟沙星或莫西沙星等喹諾酮類抗結核藥物治療耐多藥肺結核的作用機制仍有待進一步深入研究。

2 毒副作用

卷曲霉素常見毒副作用包括電解質紊亂、耳毒性、腎損傷、前庭毒性、注射疼痛及局部注射部位并發癥等［10］，其中以低鉀血癥及腎損傷最為常見。有病例報告稱1例血壓正常的女性結核病患者在為期兩個月卷曲霉素治療過程中出現低氯性代謝性堿中毒、低鉀血癥、低鎂血癥、高鈣尿癥、低鈣血癥共5種電解質異常［20］；另有病例報告稱1例26歲未婚男性耐多藥肺結核患者采用卷曲霉素治療期間出現可逆性視神經炎，提示卷曲霉素可能導致視力減退［21］。ARNOLD等［22］研究結果顯示，37例開始即使用卷曲霉素治療的MDR-TB患者中23例（占62%）出現低鉀血癥并需改為口服鉀鹽、靜脈補鉀、卷曲霉素減量甚至停用卷曲霉素才能得以緩解；16例（43%）出現耳毒性，其中2例廣泛耐藥結核病患者經動態監測發現6 kHz、8 kHz頻率雙側感覺神經性聽力損失但未出現永久性損傷；預測生存分析結果顯示，僅使用卷曲霉素治療的MDR-TB患者90 d內未發生聽力損失的概率為0.99〔95%CI（0.95，1.00）〕，超過180 d未發生聽力損失的概率為0.97〔95%CI（0.86，0.99%〕。目前，臨床上已根據包括卷曲霉素在內的耳毒性藥物誘導的毛細胞損失的細胞和分子機制而發現許多潛在的解毒劑或預防性治療方法，其中以抵抗活性氧和自由基為主［23］。

研究表明，結核病患者使用卷曲霉素治療期間電解質紊亂與腎損傷有關［22，24-25］，而在常規、快速、可靠血液監測不可行的情況下，卷曲霉素腎毒性可能導致低鉀血癥、腎衰竭甚至死亡［22，25-27］。潘洪秋等［28］通過對20例連續使用卷曲霉素治療6個月的耐多藥肺結核患者進行追蹤調查發現，其腎損傷發生率為60%。需要指出的是，在臨床相關卷曲霉素藥物濃度下，腎小管細胞吸收卷曲霉素存在飽和現象［29］，因此臨床上可通過更低頻率的卷曲霉素給藥策略而降低其潛在的腎毒性［30］。

通常情況下，卷曲霉素治療MDR-TB的劑量為15～20 mg·kg-1·d-1，主要通過肌肉或靜脈給藥，療程至少為6個月，耐受性良好者卷曲霉素療程可能長達2年。由于卷曲霉素給藥過程相當痛苦，因此已有研究嘗試改變卷曲霉素給藥途徑，如隨著粒狀藥物遞送研究進展卷曲霉素制劑成為第一種可用作吸入、臨床研究的微粒干粉狀抗結核藥物，繼而使通過氣霧劑遞送較低劑量卷曲霉素并成功治療MDR-TB成為可能，因此卷曲霉素干粉制劑有良好的發展前景，尤其是在兒童耐藥結核病中。DHARMADHIKARI等［31］研究表明，健康成年志愿者吸入卷曲霉素干粉制劑安全、可行且耐受性較好，但由于該研究納入的主要是健康成年男性且肺功能正常，而其吸入卷曲霉素干粉制劑的藥代動力學可能與有或無肺部疾病及其他合并癥的肺結核患者完全不同，因此該研究雖有一定參考價值，但仍存在局限性。

3 耐藥機制

卷曲霉素的耐藥機制主要與基因突變有關，卷曲霉素耐藥相關基因主要包括rrs基因（Rvnr01）、tlyA基因（Rv1694）、eis基因（Rv2416c）。此外，外排泵也是卷曲霉素耐藥機制之一。

3.1 rrs基因 rrs基因編碼16S rRNA，導致卷曲霉素耐藥的最常見的突變位點為A1401G［13，32］，且A1401G位點突變可導致卷曲霉素與阿米卡星和/或卡那霉素交叉耐藥［23，33］。C1402T和G1484T是目前報道較多的導致卷曲霉素耐藥的突變位點［34-36］。MALINGA等［37］在卷曲霉素單耐藥菌株或卷曲霉素、卡那霉素及阿米卡星交叉耐藥菌株中發現rrs基因G878A突變，且這一新的突變與歐美X3譜系相關，這有助于提高卷曲霉素耐藥檢測靈敏度。

3.2 tlyA基因 tlyA編碼2'-O-甲基轉移酶并通過在16S rRNA螺旋44中的核苷酸C1409及在23S rRNA螺旋69中的核苷酸C1920甲基化而發揮作用，tlyA基因突變導致甲基化丟失可造成卷曲霉素耐藥［38］。SOWAJASSATAKUL等［39］研究發現兩株耐卷曲霉素菌株tlyA基因第539位T→G核苷酸取代而導致第180位密碼子氨基酸從賴氨酸變為精氨酸（L→R），1株耐卷曲霉素菌株tlyA基因第49位核苷酸插入GC而導致移碼突變、氨基酸大小從268減少至26，提示上述兩種機制與卷曲霉素耐藥相關；此外，該研究還發現了tlyA基因A33G位點突變，但由于耐藥菌株和敏感菌株中均存在A33G突變，因此尚不能證實tlyA基因A33G位點突變與卷曲霉素耐藥相關。

3.3 eis基因 eis基因編碼氨基糖苷類乙酰轉移酶，改變eis基因表達水平的啟動子突變是導致卷曲霉素耐藥的主要原因［40-41］。JNAWALI等［40］在 eis基因開放閱讀框架內發現Thr70Ala、Thr25Ala突變并證實其與卷曲霉素耐藥有關。eis基因其他常見突變位點還有C-14T、G-10C、G-10A 、C-12T，但這些位點突變不僅與卷曲霉素耐藥相關，還與阿米卡星及卡那霉素耐藥相關［33，37］。

3.4 外排泵 外排泵也稱轉運蛋白，分為5個超家族。MALINGA等［37］在卷曲霉素、阿米卡星、卡那霉素交叉耐藥菌株中發現了兩個外排泵即Rv1258c（Y177H）和Rv0194（G170V和R83G）突變，其中Rv0194屬ATP結合盒（ABC）家族，而ABC的共同特征是由兩個疏水性跨膜結構域（MSD）與兩個細胞質核苷酸結合域（NBDs）相關聯，繼而利用ATP水解產生的能量輸出基質；RV1258c屬主要促進者超級家族（MFS），其特征是利用質子動力（H+或Na+）外排基質［42］。

4 小結與展望

卷曲霉素在MDR-TB化療方案中是有益的，但考慮到卷曲霉素全身給藥（肌肉或靜脈途徑）、毒副作用及患者依從性差等問題，因此局部用藥如卷曲霉素干粉制劑等具有良好的發展前景，而對卷曲霉素耐藥機制的深入研究有助于指導臨床用藥、更好地治療耐藥結核病。