環(huán)肽類化合物抗耐藥鮑曼不動桿菌的研究進展

摘要：鮑曼不動桿菌通過表達外排泵、改變抗菌藥作用靶點和產(chǎn)生藥物滅活酶等機制對幾乎所有現(xiàn)有抗菌藥產(chǎn)生了不同程度的耐藥性。目前，治療耐藥鮑曼不動桿菌尤其是耐碳青霉烯類藥物鮑曼不動桿菌和耐多藥的藥物屈指可數(shù)，而新型耐藥菌如全耐藥鮑曼不動桿菌在世界范圍內(nèi)不斷涌現(xiàn)。因此，耐藥鮑曼不動桿菌業(yè)已成為全球范圍內(nèi)最具挑戰(zhàn)的公共衛(wèi)生問題之一，亟待研發(fā)新型抗菌藥。環(huán)肽類化合物具有良好的穩(wěn)定性、優(yōu)異的受體親和力、良好的細胞膜滲透性和口服生物利用度等優(yōu)點，且環(huán)肽類藥物達托霉素已用于治療耐藥菌引起的感染。因此，環(huán)肽類化合物在抗耐藥菌領域引起了研究人員的普遍關注。本文歸納自2020年以來所發(fā)展的具有抗耐藥鮑曼不動桿菌活性的環(huán)肽類化合物的最新研究進展，以期為今后發(fā)現(xiàn)新型藥物候選物提供理論支持。

關鍵詞：環(huán)肽；抗菌； 耐藥；鮑曼不動桿菌； 作用機制；體內(nèi)活性

中圖分類號：R978" " " " "文獻標志碼：A" " " " "文章編號：1001-8751（2024）05-0297-07

Recent Progress in the Application of Cyclopeptides Against

Drug-Resistant Acinetobacter baumannii

Liu Jun-na1，" "Zhou Wei1，" "Xu Zhi1， 2

Abstract： Acinetobacter baumanniican is resistant to practically all antibiotics now on the market. It gains resistance by a variety of processes， including the expression of efflux pumps， modification of antimicrobial targets， and production of drug-inactivating enzymes. Currently， only a few drugs available to treat drug-resistant Acinetobacter baumannii， especially carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii and multidrug-resistant Acinetobacter baumannii， and new resistant forms such as pan-resistant Acinetobacter baumannii are constantly emerging worldwide. Drug-resistant Acinetobacter baumannii has become one of the most challenging public health issues worldwide， creating an urgent need to develop new antibiotics. Cyclopeptides possess good stability， excellent receptor affinity， favorable cell membrane permeability as well as oral bioavailability， and the cyclopeptide agent datomycin has already been applied in clinics to treat infections caused by drug-resistant bacteria. Therefore， cyclopeptides have attracted widespread attention from scientists. In order to give theoretical support for the future discovery of new therapeutic candidates， this study will present an overview of the most recent research progress on cyclopeptides with antibacterial activity against drug-resistant Acinetobacter baumannii infections developed from 2020.

Key words： cyclopeptides;" "antibacterial;" "drug resistance;" "Acinetobacter baumannii;" "mechanisms;" "in vivo activity

鮑曼不動桿菌是醫(yī)院內(nèi)感染的重要病原體，可引起多種嚴重感染疾病，甚至死亡[1-2]。目前，治療鮑曼不動桿菌感染的首選藥物是β-內(nèi)酰胺類抗生素、氟喹諾酮類、多黏菌素類、四環(huán)素類和氨基糖苷類抗生素也可用于治療鮑曼不動桿菌感染[3-4]。然而，隨著抗鮑曼不動桿菌藥物長期使用甚至濫用，鮑曼不動桿菌已通過包括改變結合靶位、外膜孔蛋白丟失、產(chǎn)生藥物滅活酶和主動外排泵等機制對幾乎所有現(xiàn)有抗菌藥產(chǎn)生了耐藥性[5-6]。其中，耐多藥尤其是耐碳青霉烯類藥物鮑曼不動桿菌（CRAB）和全耐藥鮑曼不動桿菌在世界范圍內(nèi)不斷涌現(xiàn)，在臨床上面臨“無藥可醫(yī)”的局面，嚴重威脅人類生命健康[7-8]。因此，開發(fā)新型抗耐藥鮑曼不動桿菌藥物勢在必行。

環(huán)肽類化合物是具有環(huán)狀結構的多肽，由線性肽衍生而來，是自然界中最重要的生物分子之一[9-10]。與線性肽相比，環(huán)肽類化合物具有良好的穩(wěn)定性、優(yōu)異的受體親和力、良好的細胞膜滲透性和口服生物利用度[11-12]。已批準上市的環(huán)肽類藥物已超過40種，且?guī)缀趺磕甓加腥碌沫h(huán)肽類藥物上市，在過去20年間美國食品藥品監(jiān)督管理局和歐洲藥品管理局批準的60余種多肽類藥物中，環(huán)肽類占40余種，足見其舉足輕重的地位[13-14]。特別值得一提的是，環(huán)肽類藥物達托霉素已被批準用于治療耐藥菌引起的感染[15-16]。因此，合理設計環(huán)肽類化合物是尋找新型抗耐藥鮑曼不動桿菌藥物的有效手段。

近年來，藥物化學家設計和合成多個系列環(huán)肽類化合物，并評價了它們的體內(nèi)、外抗耐藥鮑曼不動桿菌活性。結果表明，這類化合物對包括CRAB、耐多藥和全耐藥鮑曼不動桿菌在內(nèi)的多種難治性鮑曼不動桿菌具有良好的體內(nèi)、外活性，極具進一步研究價值。本文綜述自2020年以來所發(fā)展的具有體內(nèi)外抗耐藥鮑曼不動桿菌活性的環(huán)肽類化合物的最新研究進展，不僅為今后深入研究提供候選物，而且為后續(xù)合理設計提供一定的理論基礎。

1 多肽類化合物的抗耐藥鮑曼不動桿菌活性

多黏菌素B衍生物QPX9003[F365，1a，圖1，抗2株CRAB的最小抑制濃度（MIC）均是0.25 μg/mL；對210株耐多藥臨床分離株的平均MIC50為0.25 μg/mL]和化合物F287（1b，MIC：lt;0.125和0.25 μg/mL；MIC50： 0.25 μg/mL）對所測2株CRAB和210株耐多藥臨床分離鮑曼不動桿菌株顯示出極為優(yōu)秀的抗菌活性，且活性優(yōu)于多黏菌素B（1b，MIC：lt;0.25和0.50 μg/mL；MIC50：1.0 μg/mL）[17]。急性毒性試驗表明，皮下注射給藥150 mg/kg時，化合物QPX9003在給藥20 h內(nèi)對小鼠腎臟未顯示出損傷，而皮下注射給藥120 mg/kg時，化合物F287對小鼠腎臟顯示出一定的損傷，提示化合物QPX9003的安全性優(yōu)于化合物F287。在臨床分離多黏菌素敏感型CRAB FADDI-AB30菌株中，在其感染的中性粒細胞減少性小鼠大腿感染模型中，化合物QPX9003（每日，45 mg/kg，靜脈注射給藥）可降低約6.0 Log10 CFU/thigh細菌負載，而多黏菌素B在相同條件下僅降低約3.8 Log10 CFU/thigh細菌負載。在臨床分離多黏菌素耐藥的耐多藥鮑曼不動桿菌感染的中性粒細胞減少型小鼠肺炎模型中，化合物QPX9003（每日，240 mg/kg，皮下注射給藥）也顯示出優(yōu)秀的殺菌活性，可降低超過4.65 Log10 CFU/肺細菌負載。進一步研究發(fā)現(xiàn)，當化合物QPX9003的給藥劑量每日為6.5 mg/kg時，對所試驗患者未產(chǎn)生任何急性毒性或腎毒性。目前，化合物QPX9003作為抗CRAB肺部感染臨床候選物已完成臨床試驗申請（IND）研究，并已開始1期臨床試驗（NCT04808414），有望于不久的將來被應用于臨床。

化合物RO7075573（2，MIC：≤0.06～0.5 μg/mL）、化合物Zosurabalpin（3a，MIC：0.12～1.0 μg/mL）和化合物RO7202110（3b，MIC：≤0.06～0.12 μg/mL）對所測的10株耐多藥臨床分離鮑曼不動桿菌株顯示出良好的活性[18]。其中，化合物Zosurabalpin（MIC90：0.016～4.0 μg/mL）對包括CRAB和全耐藥鮑曼不動桿菌株在內(nèi)的129株臨床分離菌株具有廣譜活性，且活性是替加環(huán)素（MIC90：0.125～16 μg/mL）、黏菌素（MIC90：0.5～32 μg/mL）和美羅培南（MIC90：0.5～32 μg/mL）的4～2 048倍。作用機制研究發(fā)現(xiàn)，化合物Zosurabalpin可阻斷細菌脂多糖從內(nèi)膜到外膜目的地的轉運，從而發(fā)揮抗菌活性[18-19]。在全耐藥鮑曼不動桿菌臨床分離株感染的中性粒細胞肺炎小鼠模型和耐多藥鮑曼不動桿菌感染的中性粒細胞性小鼠大腿感染模型中，化合物Zosurabalpin顯示出劑量依賴性抗菌活性，且在皮下注射給藥每日360 mg/kg時可分別降低＞5.0 Log10 CFU/mL和約4.0 Log10 CFU/thigh的細菌負載。進一步研究發(fā)現(xiàn)，化合物Zosurabalpin（1.0 mg/kg，靜脈注射給藥）具有良好的藥代動力學性質：半衰期（t1/2）為0.3 h，清除率（CL）為51 mL/（min·?kg），穩(wěn)態(tài)分布體積（Vss）為0.7 L/kg。優(yōu)秀的體內(nèi)外活性和良好的藥代動力學性質使得化合物Zosurabalpin極具進一步開發(fā)前景。

多黏菌素B衍生物4a（MIC：均為4.0 μg/mL）和化合物4b（MIC：均為8.0 μg/mL）也具有潛在的抗CRAB和耐多藥鮑曼不動桿菌NCTC 13304活性，其活性是美羅培南（MIC：16和64 μg/mL）的2～16倍[20]。多黏菌素B衍生物5（MIC：2.0 μg/mL）的抗CRAB活性與多黏菌素B（MIC：1.0 μg/mL）相當[21]，而衍生物6a，b（MIC：≤0.015～0.03 μg/mL和≤0.03～0.125 μg/mL）對所測的5株耐多藥臨床分離鮑曼不動桿菌顯示出極為優(yōu)秀的抗菌活性[22]。其中，衍生物6a（MIC：≤0.015～0.03 μg/mL）活性不僅是多黏菌素B（MIC：0.06～0.25 μg/mL）的2倍以上，而且對HK-2細胞的毒性[半數(shù)抑制濃度（IC50）： 55.86 μmol/L]較低。因此，多黏菌素B衍生物4～6值得進一步研究。

在耐多藥鮑曼不動桿菌20-1誘導的敗血癥小鼠模型中，化合物ASK0912[7，圖2，半數(shù)有效劑量（ED50）：0.38 mg/kg]的體內(nèi)活性優(yōu)于多黏菌素B（ED50：1.49 mg/kg）和黏菌素（ED50：1.93 mg/kg），且靜脈注射給藥0.6 mg/kg時，化合物ASK0912可使小鼠完全存活，而多黏菌素B和黏菌素則需給藥2.4 mg/kg和gt;2.8 mg/kg才能獲得類似的療效[23]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，化合物ASK0912可顯著降低肝臟、肺、脾臟、腎臟（2.46～6.80 Log10 CFU/器官）和血液（6.08 Log10 CFU/mL）中的細菌負載，并降低膿毒癥引起的血小板計數(shù)減少，提示化合物ASK0912在治療鮑曼不動桿菌引起的敗血癥中具有潛在的應用前景。

化合物Darobactins 22 （8，圖2，MIC：0.25～8.0 μg/mL）和化合物Darobactins69（9， 圖2，MIC：0.5～16 μg/mL）對所測的4株臨床分離耐多藥鮑曼不動桿菌具有潛在的活性[24]。作用機制研究發(fā)現(xiàn)，這類化合物可通過破壞細菌外膜誘導細胞裂解選擇性地抑制革蘭陰性菌。環(huán)肽化合物10（圖2，MIC：16～32 μg/mL）對所測的1株CRAB和3株耐多藥鮑曼不動桿菌臨床分離株顯示出中等強度的抗菌活性，且可通過膜擾動起到快速殺菌作用[25]。Ogipeptin衍生物11a，b（圖2；MIC：均為8.0 μg/mL）對耐黏菌素鮑曼不動桿菌的活性與黏菌素（MIC：8.0～16 μg/mL）相當[26]，而化合物Isopedopeptin B（圖2，12，MIC： 2.0～8.0 μg/mL）則對耐黏菌素鮑曼不動桿菌、耐多藥鮑曼不動桿菌BM4454和2株CRAB臨床分離菌株均顯示出良好的活性[27]。因此，環(huán)肽化合物8～12可作為抗耐藥鮑曼不動桿菌先導物或者候選物進一步開發(fā)。

萬古霉素衍生物13a，b（圖2，MIC：6.3～10 μg/mL）對所測的2株耐多藥鮑曼不動桿菌具有良好的活性，且活性是萬古霉素（MIC： 100 μg/mL）的10～16倍[28]。進一步的研究表明，萬古霉素衍生物13a的膜擾動特性可以影響細菌細胞分裂和相關蛋白的定位，且不會誘導鮑曼不動桿菌產(chǎn)生耐藥性。研究還顯示，化合物13a（靜脈注射）的半數(shù)致死劑量（LD50）gt;160 mg/kg，顯示其良好的體內(nèi)安全性。在鮑曼不動桿菌感染的慢性燒傷傷口模型中，化合物13a（30 mg/kg，靜脈注射）可降低2.2 Log10 CFU/g的細菌負載。

化合物Tilapia piscidin TP4-3（14，圖2，MIC：3.12～12.5 μg/mL）對所測的12株臨床分離鮑曼不動桿菌株顯示出良好的活性，且該化合物可在8 h內(nèi)完全清除鮑曼不動桿菌負載，而美羅培南僅降低約一半的細菌負載[29]。此外，化合物TP4-3表現(xiàn)出優(yōu)秀的生物膜破裂活性和低誘導耐藥性，并通過引起細菌膜裂解發(fā)揮抗菌活性。在多菌敗血癥的盲腸結扎和穿刺小鼠模型中，與美羅培南（d7小鼠的存活率為37.5%）相比，化合物TP4-3（9.0 mg/kg， 靜脈注射）治療組顯示出更高的存活率（75%），而二者聯(lián)合使用時小鼠的存活率高達100%。在化合物TP4-3（45 mg/kg， 靜脈注射）治療組中，未觀察到體重的顯著變化或對腎臟和肝臟的明顯影響，表明其具有良好的安全性。

2 結論

鮑曼不動桿菌是院內(nèi)感染的主要致病菌之一，可引起各種嚴重感染甚至死亡。目前一線抗鮑曼不動桿菌藥物對藥敏型鮑曼不動桿菌依然有效，然而隨著各種耐藥鮑曼不動桿菌不斷涌現(xiàn)，使得臨床醫(yī)生面臨無藥可選的窘境。因此，開發(fā)新型抗耐藥鮑曼不動桿菌藥物勢在必行。

環(huán)肽類化合物具有良好的穩(wěn)定性、優(yōu)異的受體親和力、良好的細胞膜滲透性和口服生物利用度，且環(huán)肽類藥物達托霉素已被批準用于治療耐藥菌引起的感染。因此，環(huán)肽類化合物具有潛在的抗耐藥鮑曼不動桿菌活性。本文歸納了自2020年以來所發(fā)展的具有抗耐藥鮑曼不動桿菌活性的環(huán)肽類化合物的最新研究進展，發(fā)現(xiàn)這類化合物耐藥鮑曼不動桿菌具有良好的體內(nèi)外活性。其中，化合物1a， 3a， 7， 13a和14具有極為優(yōu)秀的體內(nèi)抗耐藥鮑曼不動桿菌活性。特別值得一提的是，化合物1a已開始臨床I期研究有望于不久的將來應用于治療耐藥鮑曼不動桿感染。

參 考 文 獻

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