結核分枝桿菌耐藥機制研究進展

王秀媛

作者單位：301800 天津，天津市寶坻區中醫醫院檢驗科

結核病是一種傳染性疾病，其病原菌為結核分枝桿菌。臨床上常應用抗生素來治療該疾病。近年來，抗生素的廣泛應用和不合理使用，導致耐藥結核菌株的出現。耐藥結核菌株的產生和播散，已成為21世紀結核病控制難題之一。因此，需深入了解結核桿菌耐藥機制，并作出相應的藥物調整，以遏制耐藥結核病的蔓延[1]。結核分枝桿菌和其他細菌一樣具有復雜的耐藥機制，可分為固有性耐藥和獲得性耐藥。本文就結核分枝桿菌的耐藥機制綜述如下。

1 固有性耐藥機制

1.1 結核分枝桿菌細胞壁滲透性下降 分枝菌酸、阿拉伯半乳聚糖和細胞壁黏肽三種成分共同組成結核分枝桿菌的細胞壁。細胞壁內類脂質含量非常高，使親水性抗生素進入細胞壁間隙較慢，這一物理屏障成為結核分枝桿菌第一道抵制藥物的防線。細胞壁滲透性下降，藥物不容易通過高疏水性細胞壁間隙，這樣就降低了藥物的有效性，成為結核分枝桿菌耐藥機制中最常見的一種[2]。

1.2 藥物外排泵 外排泵屬于細胞重要功能性膜蛋白，是代謝鏈組成的重要部分，當有藥物進入細胞時，外排泵充分發揮外排作用，將藥物從胞內排除。研究發現，外排泵在分枝桿菌耐藥機制中發揮重要作用：當藥物進入胞內時，外排泵會將胞內藥物泵出胞外，這樣胞內藥物濃度顯著降低，可能不能達到發揮作用的有效濃度，無法對分枝桿菌的生長等生理過程進行抑制，從而導致細菌耐藥性的產生[3]。以蛋白氨基酸同源性為劃分依據，藥物外排泵可分為多個類型。目前已發現的外排泵類型主要有易化超家族、耐受小節分裂區家族、ATP結合盒超家族、小耐多藥性家族等[4]。

2 獲得性耐藥機制

2.1 異煙肼 異煙肼是酰肼類藥物，其主要作用機制是對結核桿菌菌壁分枝菌酸的生物合成進行抑制，通過抑制該反應導致細菌的疏水性、增殖性和耐酸性均喪失，使細胞無法適應外部環境，導致細胞最終破裂、死亡。此外，異煙肼的另一作用機制為可以結合細菌胞內的一些輔酶，導致輔酶不能很好地發揮生理作用，致使細菌D N A和R N A的合成被干擾，從而達到殺菌目的。與結核分枝桿菌耐異煙肼有著密切關系的基因包括kasA、katG、inhA、ndh等。

katG基因表達的過氧化氫酶-過氧化物酶可氧化異煙肼藥物前體為異煙酸，后者可與enoyl-A C P還原酶發生反應，阻止結核桿菌合成胞壁枝菌酸，導致細胞壁破裂。當katG基因發生點突變、部分缺失、堿基對插入等時，過氧化氫酶-過氧化物酶活性降低或缺失，異煙肼活化障礙，是導致異煙肼耐藥的主要原因[5]。第315位密碼子位點突變多為蘇氨酸、天冬酰胺、異亮氨酸、精氨酸代替蘇氨酸；第463位密碼子突變多表現為亮氨酸代替精氨酸突變為亮氨酸。此外還可見k a t G基因第104位精氨酸、第108位組氨酸、第148位亮氨酸等突變[6]。

inhA基因編碼enoyl-ACP還原酶，后者是異煙肼的作用靶點。活化的異煙肼通過N A D H輔助因子與inhA酶的活性部位相結合，導致該酶失活，分枝菌酸生化合成途徑受阻。當inhA基因發生突變時，可通過降低異煙肼與N A D H的親和力導致異煙肼耐藥。i n h A基因突變率較高位點主要在280位、94位、90位。inhA基因的突變頻率低于katG基因，且產生較低的異煙肼耐藥性[7]。inhA基因突變還會引起與異煙肼結構相近的抗結核藥物乙硫異煙肼產生耐藥性變化[8]。

2.2 利福平 利福平主要通過于結核桿菌依賴DNA的RNA聚合酶β亞單位(rpoB）作用而發揮抗結核作用，阻斷細菌的轉錄過程，使用細菌死亡。大約90%～95%的利福平耐藥菌株存在rpob基因突變。該基因突變可降低R N A聚合酶的穩定性，使利福平不能與結核桿菌的rpoB結合，導致結核桿菌對利福平耐藥。

r p o b基因突變95%發生在密碼子第507～533位點，突變類型包括點突變、缺失或插入等，以第531位亮氨酸、色氨酸代替絲氨酸，第526位酪氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸代替組氨酸最為常見。531位和526位密碼子突變是導致利福平高水平耐藥的主要原因。rpoB基因其他位點也可發生突變，如第511、516、518、522位點，但發生頻率低于第531和526位，且導致利福平和利福噴丁低水平耐藥[9]。研究表明，RNA聚合酶的其他亞基也可發生突變，并可能通過改變分枝桿菌細胞壁的滲透屏障引起利福平耐藥，仍需進一步深入研究[10]。

2.3 吡嗪酰胺 吡嗪酰胺在結核桿菌菌體內的吡嗪酰胺酶作用下，轉化為吡嗪酸而發揮抗菌作用。此外，吡嗪酰胺的化學結構類似于煙酰胺，可影響脫氫酶，抑制結核桿菌利用氧的過程，從而導致細菌的正常代謝受阻，細菌死亡。多項研究結果均支持，結核分枝桿菌耐吡嗪酰胺的主要原因與吡嗪酰胺酶的編碼基因pncA突變有關[11]。pncA基因包含561個堿基，點突變較常見，突變位點繁多，較為分散，多達50多個突變位點可能與吡嗪酰胺耐藥有關，但主要集中在第3～17位、132～142、61～85等[12]。

2.4 鏈霉素 鏈霉素的抗菌作用主要是與結核分枝桿菌核糖體的30s亞單位相結合，干擾細菌m R N A的翻譯，從而阻礙蛋白質。其中，r p s L基因主要編碼核糖體蛋白S12，第43和88位密碼子是其主要突變位點，由精氨酸代替賴氨酸；rpsL基因中第43位密碼子的突變頻率最高，且往往導致高水平耐藥。Rrs基因主要編碼16SrRNA，第491、512、519位點是其主要突變位點[13]。然而，有約三分之一的低水平耐鏈霉素菌株中，rpsL和rrs基因并沒有發生突變，提示鏈霉素耐藥可能還有其他基因共同參與[14]。

2.5 乙胺丁醇 乙胺丁醇屬阿拉伯糖類似物，其作用機制是與阿拉伯糖基轉移酶進行結合，進而影響阿拉伯甘露聚糖和阿拉伯半乳聚糖的合成，最終導致細胞壁合成受到影響，細胞內出現酸積累，隨著積累增多導致細胞死亡。因阿拉伯糖基轉移酶對結核分枝桿菌內存在，故乙胺丁醇也成為抗結核的重要藥物。近年來發現結核桿菌對乙胺丁醇也出現耐藥性，對其耐藥機理進行分析發現，阿拉伯糖基轉移酶的編碼基因embABC操縱子過分表達點或突變導致藥物失去作用位點是主要的耐藥機制[15]。

2.6 喹諾酮類 喹諾酮類藥物主要通過抑制結核分枝桿菌的活性，從而停止D N A復制。D N A回旋酶由gyrA和gyrB基因編碼，這兩種基因突變不利于喹諾酮類藥物與D N A回旋酶的結合，引起耐藥性。gyrA基因往往導致中至高度耐藥，gyrB基因突變主要引起低水平耐藥。gyrA基因的突變位點主要集中在第90、91、94位密碼子。但仍有高達58%的對喹諾酮耐藥的結核桿菌菌株未出現g y r A、g y r B基因突變，其耐藥機制有待進一步研究。

3 展望

結核病的病原菌為結核分枝桿菌，臨床對于該疾病的治療主要為抗生素類藥物治療，但隨著抗菌藥物的廣泛使用，細菌耐藥性是目前臨床面臨的一項重大難題。細菌耐藥性的出現為疾病治療帶來了巨大的考驗。針對結核病，耐藥結核菌株的出現，特別是耐多藥菌株和廣泛耐藥菌株的出現給疾病的預防、治療帶來更多困難，目前針對耐藥機制的研究已經有了初步進展，也為耐藥機制的進一步研究和研發針對耐藥機制的特效藥物提供了指導和方向，對疾病預防和治療具有重要意義。但結核菌耐藥機制多變且復雜，目前并未完全掌握其機制，仍需更進一步研究。