抗真菌藥物的開發歷程與研究進展

摘 要 從20世紀30年代發現灰黃霉素起，抗真菌藥物已經歷了近70年的發展。其中，兩性霉素B作為經典的抗真菌藥物，通過新劑型開發改善其毒、副作用獲得滿意結果；唑類抗真菌藥物己廣泛用于臨床，在抗深部真菌感染方面具有重要價值。20世紀80年代發現的棘白菌素類抗真菌藥物由于安全性高且對念珠菌和曲霉有良好的抗菌活性，已逐漸被各種指南推薦用于相關感染治療的重要藥物。

關鍵詞 抗真菌藥物 研究與開發 作用機制

中圖分類號：R978.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1533(2011)07-0326-04

Progress and prospects in research and development of antifungal agents

ZHANG Li1*，ZHANG Yong-xin2**

(1. Public Health Clinical Center affiliated to Fudan University，Shanghai，201508；

2. Huashan Hospital affiliated to Fudan University，Shanghai，200040)

ABSTRACT Research work of antifungal agents began in the 1930s when Oxford et al discovered griseofulvin，and had since made much progress in the past 70 years. Efforts were made to reduce the toxicity and side effects of amphotericin B，a classical antifungal agent，by developing new formulation. Azole antifungals have been widely used in clinic，which showed their significance in the treatment of deep fungal infection. Echinocandins which were first found in 1980s have been recommended as preferred medication to moniliasis in many guidelines due to their high safety and good activity against the Candida.

KEY WORDS antifungal agents；research progress；action mechanism

隨著大量抗菌藥物和抗腫瘤藥物的廣泛使用、器官移植和介入技術的發展、皮質激素和免疫抑制劑的使用增多以及獲得性免疫缺陷綜合征發病率的逐年上升，真菌感染逐漸增多，抗真菌藥物的臨床使用也趨明顯增多。自1950年發現制霉菌素以來，近60年的抗真菌藥物研究不斷取得新進展，抗真菌感染藥物的可選擇范圍亦得到相應擴展?？拐婢幬镆话阋越Y構和作用機制分類，其中按結構可分為多烯類、唑類、核苷類、丙烯胺類、棘白菌素類以及其它合成抗真菌藥物，按作用機制可分為作用于真菌細胞壁、細胞膜或核酸的抗真菌藥物。本文回顧抗真菌藥物的研究與開發歷程，并按結構分類介紹各類抗真菌藥物的作用機制、分析各種抗真菌藥物的特點和臨床地位。

1 多烯類抗真菌藥物

多烯類抗真菌藥物的發展始于1950年，當時科學家從土壤微生物諾爾斯鏈霉菌中分離出一種具有抗霉菌活性的四烯物——制霉菌素。制霉菌素對白色念珠菌、新型隱球菌、莢膜組織胞漿菌、皮炎芽生菌[1]和曲霉等均有良好作用，且在皮膚黏膜局部使用無全身吸收。制霉菌素口服幾乎全部自糞便排出，對深部真菌感染無治療作用；注射用藥則腎毒性大，不應直接使用。國內生產的制霉菌素片劑主要用于治療消化道念珠菌病，也可局部使用治療口腔等淺部真菌感染[2]；國內也生產制霉菌素栓劑和泡騰片，主要用于治療念珠菌性陰道炎。為減少制霉菌素全身用藥的毒性反應，目前正在開發制霉菌素脂質體制劑并已進入了Ⅲ期臨床試驗[3]。制霉菌素脂質體制劑在降低制霉菌素的腎毒性的同時保留了其抗真菌活性，加之腎組織分布好，對泌尿系統真菌感染治療可能有優勢，臨床上采用4 mg/(kg·d)治療不能耐受兩性霉素B或頑固的侵襲性曲霉病取得了較好療效[4]。

同屬多烯類抗真菌藥物的還有兩性霉素B。后者系于1955年從委內瑞拉奧里諾科河谷的結節鏈霉菌發酵產物中發現的一種七烯化合物，結構類似制霉菌素，但具有更廣的抗真菌譜，對多種深部真菌感染相關真菌如白色念珠菌、新型隱球菌、球孢子菌、莢膜組織胞漿菌、皮炎芽生菌和曲霉等都具有良好的抑制作用，高濃度時還有殺菌作用，可用作這些真菌引起的系統性感染首選治療藥物[5]。不過，兩性霉素B的顯著的毒、副作用限制了其臨床應用。為了降低兩性霉素B的毒性、同時保留其廣譜抗真菌活性，人們開始開發兩性霉素B的新劑型：1983年研制成功兩性霉素B脂質體制劑，并進行了用于治療真菌感染的動物模型實驗；1988年上市的兩性霉素B脂質復合體制劑具有較優的治療指數。近年來，兩性霉素B的新劑型開發又取得了新進展，如兩性霉素B膠質分散體和納米制劑等。臨床應用中發現，國產脂質體制劑的質量尚不穩定（可能與脂質體顆粒大小不一有關），且給藥后的不良反應發生率較高，亟待技術攻關以通過提高質量而發揮應有的臨床價值。兩性霉素B的鹽類制劑雖價格不貴、療效肯定，但須從小劑量開始逐步增量至治療劑量，治療嚴重的深部真菌感染時因不能迅速奏效而致應用受到限制，加之不良反應較多，毒、副作用仍顯著，如血液系統毒性反應、肝毒性、腎毒性、心血管系統不良反應、低鉀血癥、神經系統毒性、輸液反應和過敏反應等，臨床上很難與兩性霉素B脂質體制劑相匹敵。

多烯類抗真菌藥物可與真菌細胞膜磷脂雙分子層上的甾醇物質發生相互作用，導致細胞膜上產生水溶性的孔道，使細胞膜的通透性發生改變，最終導致重要的細胞內容物流失而造成菌體死亡[6]。該類藥物在增加真菌細胞膜通透性的同時，也能促進氟胞嘧啶進入真菌細胞，合用具有協同作用。

2 核苷類抗真菌藥物

核苷類抗真菌藥物有灰黃霉素和氟胞嘧啶。1939年Oxford等從微生物發酵代謝產物中分離得到灰黃霉素，并于1958年開始應用于臨床[7]?；尹S霉素的作用機制可能與其結構和鳥嘌呤相似有關，系經競爭性地干擾真菌細胞的DNA合成而抑制其生長的[8]。灰黃霉素對所有皮膚真菌，包括小孢子菌、毛發癬菌和表皮癬菌等均有活性，但念珠菌、隱球菌、曲霉、孢子絲菌和組織胞漿菌等對其不敏感[9]，臨床上主要用于頭癬、疊瓦癬和手、足甲癬等體表真菌感染的治療。

1957年Duschinsky發現了抗腫瘤藥物氟胞嘧啶，1968年發現其治療人感染隱球菌有效，之后即用于臨床抗真菌治療。氟胞嘧啶能通過真菌細胞的滲透酶系統進入細胞內，轉化為氟尿嘧啶后替代尿嘧啶進入真菌的DNA中，引起真菌RNA遺傳密碼錯誤，最終破壞其蛋白質的合成；氟胞嘧啶也能轉化為單磷酸5-氟脫氧尿嘧啶而抑制真菌DNA合成[6]。氟胞嘧啶的抗真菌譜較窄，主要對隱球菌屬和念珠菌屬有活性，且單獨使用易誘導耐藥，故臨床上多與作用于細胞膜的抗真菌藥物聯合使用。氟胞嘧啶與兩性霉素B合用治療隱球菌腦膜炎時可減少兩性霉素B的劑量，從而降低兩性霉素B的不良反應；也可聯合氟康唑用于隱球菌腦膜炎的維持治療。氟胞嘧啶口服吸收率高、血藥濃度高，臨床上多使用其口服制劑，但由于單次劑量大、每日服藥次數多，易出現骨髓抑制、胃腸道不適等不良反應，部分患者對該藥的耐受性較差。

3 唑類抗真菌藥物

唑類抗真菌藥物的發展始于1969年發現的克霉唑。同年，Jassen等又合成了與克霉唑活性相似的咪康唑?？嗣惯蛟且粋€廣譜口服抗真菌藥物。1971年Bodey回顧了克霉唑的藥理作用和體內活性，指出其口服吸收不規則、劑量與藥物濃度不成線性關系，即不適用于全身給藥，后僅局部應用治療皮膚黏膜真菌感染。Jassen研究組在1978年還報道了另一個唑類抗真菌藥——酮康唑，1981年有多篇論文總結、回顧了其活性和應用。Jassen研究組對酮康唑進行結構改造，1984年又發現了對曲霉有效的伊曲康唑。1985年發現了氟康唑，并有三項研究闡述了其體內、外活性以及治療系統及局部念珠菌感染的潛在效用。1986年Dismukes對伊曲康唑和氟康唑進行了比較。隨著氟康唑臨床應用逐漸增加，唑類抗真菌藥物開發繼續深入。其中，1988年報道的SM-8668/SCH39304雖臨床試驗取得初步成果，但因在動物實驗中觀察到了長期毒性而被放棄；1994年發現的SCH51948則被其活性代謝產物泊沙康唑（posaconazole）取代，在1995年的一次專題研討會上與伏立康唑（voriconazole）同時公布。泊沙康唑和伏立康唑對曲霉和耐氟康唑的念珠菌都有抗菌活性，但伏立康唑較泊沙康唑有更好的臨床應用和研究前景，目前兩藥均已獲準用于臨床。

唑類抗真菌藥物選擇性地抑制真菌細胞色素P450（CYP450）依賴性的14α-去甲基酶，使細胞膜麥角固醇缺乏、14α-甲基固醇蓄積、細胞膜通透性改變，導致胞內重要物質丟失而使真菌死亡[10]?？嗣惯蚝屯颠驅儆谶溥蝾惪拐婢幬?，可口服和局部給藥，目前多用于皮膚等淺部真菌感染的治療。酮康唑雖保留了系統真菌感染治療的適應證，但隨著氟康唑、伊曲康唑、伏立康唑和泊沙康唑等三唑類抗真菌藥物的相繼上市，現臨床已多不用于治療系統真菌感染。三唑類抗真菌藥物的不良反應較輕，且可口服和靜脈滴注用于深部真菌感染的治療。伊曲康唑的抗真菌譜較廣，對曲霉也有一定作用，但口服吸收少、生物利用度低，混懸口服液制劑的吸收相對稍好，靜脈用藥則對溶媒有獨特的要求。伊曲康唑在皮膚及指甲中的藥物濃度高且留存時間長，口服可用于治療皮膚等淺部真菌感染，且餐后立即服藥可提高生物利用度，血漿蛋白結合率達99.8%，但應注意其藥物相互作用。伊曲康唑雖可在腦膜和腦組織中達到有效水平，但不易透過血腦屏障，使之在隱球菌腦膜炎患者中的應用受到限制。氟康唑對念珠菌等多種真菌的抗菌作用優于伊曲康唑，但對曲霉無效。氟康唑口服吸收良好，且易透過血腦屏障，故適用于敏感真菌引起的中樞神經系統感染。不過，由于在臨床應用多年，念珠菌等真菌的耐藥率有所增高。伏立康唑是氟康唑的結構修飾物，抗真菌譜較廣、尤其是對曲霉的活性極佳，國內于2005年上市，口服生物利用度高達96%，腦脊液可達有效濃度，安全性較好，越來越受到臨床醫師的青睞。但伏立康唑售價頗高，且因是CYP450 3A4的抑制劑和底物，與較多的藥物有相互作用，尤其是會與非核苷類逆轉錄酶抑制劑、蛋白酶抑制劑以及抗結核藥物發生相互作用，限制了其在獲得性免疫缺陷綜合征患者中的應用。泊沙康唑是伊曲康唑的結構修飾類似物，2006年獲得美國FDA批準，國內目前還無供應。

4 棘白菌素類抗真菌藥物

1981年禮來公司的科學家首次發現了一類真菌細胞壁生物合成抑制劑——棘白菌素類化合物；1987年又發現了一個棘白菌素類化合物西洛芬凈（cilofungin）。這類物質對致病的酵母菌有優良的活性，1988年共有20篇論文報告了西洛芬凈的體內、外活性研究結果。之后，1994年發現了阿尼芬凈（anidulafungin）；1996年和1998年又分別發現了具有相似抗真菌活性的卡泊芬凈（caspofungin）和米卡芬凈（micafungin）。

棘白菌素類抗真菌藥物是一類半合成環脂肽類物質，能通過非競爭性地抑制β-(1，3)-D-葡聚糖合成酶而阻止真菌細胞壁合成。而葡聚糖合成酶是真菌細胞壁合成的關鍵酶，其被抑制會增加細胞壁的通透性，由此導致細胞溶解[11]。由于人體細胞不存在細胞壁、沒有β-(1，3)-D-葡聚糖合成酶這個作用靶點，故此類藥物對人體細胞影響不大、安全性高。棘白菌素類抗真菌藥物對念珠菌屬和曲霉具有不錯的活性，對于耶氏肺孢子菌也有作用，可用于艾滋病患者的機會性感染耶氏肺孢子菌肺炎的治療，但對隱球菌無效。目前，國外指南已推薦棘白菌素類抗真菌藥物用于念珠菌感染和曲霉感染的首選治療方案，而國內則由于售價因素限制了其在臨床中的應用。

棘白菌素類抗真菌藥物的分子量較大、口服生物利用度低，不易透過血腦屏障，腦脊液中幾乎不能檢出。體外抗真菌活性研究表明，棘白菌素類抗真菌藥物對念珠菌屬是殺菌劑，對曲霉菌屬是抑菌劑，對隱球菌、鐮刀菌和接合菌無效?？ú捶覂?、米卡芬凈和阿尼芬凈的作用相似，可作為念珠菌血癥和侵襲性念珠菌病的一線用藥。對于粒細胞減少的患者，卡泊芬凈和米卡芬凈的療效優于阿尼芬凈。目前推薦卡泊芬凈作為粒細胞減少伴持續高熱患者的經驗性抗真菌治療的一線用藥和侵襲性曲霉病的二線用藥[12]。

5 烯丙胺類抗真菌藥物

烯丙胺類抗真菌藥物通過抑制真菌的角鯊烯環氧化酶（SE）阻斷真菌細胞麥角固醇的合成，進而破壞其細胞膜的生成[13]。真菌與哺乳動物中SE的氨基酸序列的差異可能是烯丙胺類抗真菌藥物選擇性的分子基礎。此類藥物結構的側鏈部分和SE的親脂性位點結合，致SE構象改變而失活，由此引起角鯊烯的積累和麥角固醇的缺乏。由于角鯊烯積累使細胞膜滲透性增加，導致真菌細胞死亡[14]。1981年Georgopoulos等發現了第一個烯丙胺類抗真菌藥物——萘替芬，1985年相繼在法國、奧地利、馬來西亞和新加坡等國獲準上市。此后，1991年和1992年又由英國和日本分別研制并上市了特比萘芬和布替萘芬[15]。這3個烯丙胺類抗真菌藥物目前仍廣泛應用于臨床，其中以特比萘芬為代表藥物。特比萘芬對皮膚癬菌、絲狀真菌、雙相真菌、暗色孢屬真菌及某些酵母菌均有殺菌作用，對皮膚癬菌作用最強，對白色念珠菌僅有抑菌作用，臨床上主要用于治療淺部真菌感染[16]。特比萘芬通常不用于深部真菌感染治療。

6 托萘酯類抗真菌藥物

托萘酯是一個合成抗真菌藥物，確切的作用機制尚不清楚，但被認為可能與烯丙胺類抗真菌藥物相似，即通過作用于角鯊烯環氧化酶而抑制真菌細胞膜麥角固醇的生物合成。托萘酯能破壞和阻止菌絲生長，抑制表皮癬菌屬、小孢子菌屬、發癬菌和馬拉色霉菌屬等皮膚真菌的生長，對念珠菌無效。1964年先靈葆雅公司的Weinstein及其同事經動物模型實驗和早期臨床試驗發現，托萘酯局部應用可治療皮膚真菌病，后通過臨床試驗證明該藥治療皮膚癬菌有效。與其它唑類抗真菌藥物局部應用相比，托萘酯價廉效優，對皮膚無刺激性。對托萘酯進行結構改造，又先后獲得了托西拉酯和利拉萘酯。其中，前者對皮膚絲狀菌體具有很強的抗菌作用，后者的抗菌活性為托萘酯的8倍。

7 結語

隨著抗真菌藥物的廣泛應用，真菌的耐藥問題日益凸顯，抗真菌藥物開發面臨嚴峻挑戰。自1981年發現的棘白菌素類抗真菌藥物用于臨床后，近30年來尚無任何新型抗真菌藥物被開發上市。目前臨床感染雖仍以細菌感染為主，但近年來真菌檢出率不斷升高，而真菌感染，尤其是侵襲性真菌感染往往更加兇險、頑固，有效治療藥物種類有限且治療起效較慢，加上真菌對某些抗真菌藥物的耐藥加重，致使抗真菌治療難度增加。因此，抗真菌藥物的研究任重而道遠。

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（收稿日期：2011-02-09）