抗結核一線藥物及結核分枝桿菌的耐藥分子機制分析

宛 洋

（沈陽市第十人民醫院，遼寧 沈陽 110044）

經調查研究發現，當前全球已經有30%左右的人感染了結核菌，每年死亡人數近300萬。而廣泛耐藥結核病和耐多藥結核病的出現，更是嚴重威脅了公共生命安全，使結核病控制工作的負擔進一步增加。而在國內，結核病作為主要的傳染性疾病之一，相關的預防與控制工作十分艱巨。經國內調查發現，我國肺結核人群中共有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象，進一步加劇了，耐藥性，結核病發生率的上升[1-3]。

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

1 異煙肼

異煙肼出現于上世紀早期，但該藥物的抗結核菌活性卻發現于1951年，該臨床價值的發現從根本改變了結核病的臨床治療方法。該藥物能夠對結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，結核分枝菌發生作用，使結核菌被殺滅，尤其是在結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生新電子形式，異煙肼在經過活化作用的條件下，與分枝菌酸生化相結合，能夠生成NADH-烯酰基還原酶，使其活性受到抑制，即能夠發揮抗菌作用也能夠對分析菌的合成造成干擾。katG基因突變誘導異煙肼產生耐藥性，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生活性形式。經調查研究發現，在KatG分泌量增加的情況下，能夠造成異煙肼耐藥的結核分枝桿菌和和恥垢分析桿菌的藥物敏感性得到恢復。然而，katG在臨床分離耐藥株中經常出現突變，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定性，使異煙肼在結核菌的作用下出現耐藥性。

1.2 作用靶點：inhA基因經過編碼后會生成32KDa分子量的蛋白質，在烯酰基乙—NADH的作用下inhA基因產生蛋白還原酶，這一系統的作用涉及到分析菌酸的合成，在結合催化短鏈脂肪酸的情況下會生成枝菌酸，即作用靶點。在菌體與異煙肼結合后，異煙肼在KatG的作用下會轉化為活性形式，即能夠起來抗菌作用也能夠支分枝菌酸的合成造成干擾，使異煙肼產生耐藥性。inhA通常表現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

利福平的抗結構作用于1972年首次被發現，殺菌效果十分突出，是一種非常重要的抗結核藥物。利福平具有很廣的抗菌譜，對繁殖期與靜止期結構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，能夠對聚合酶的活性受到抑制，對分枝桿菌的RNA轉錄受到干擾，進而使蛋白質合成受到阻礙，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成，核心酶由一條β'、一條β鏈和兩條α鏈所組成，所產生的酶具有比較強的催化能力，在σ亞基的作用下能夠實現異地啟動轉錄，起到啟動子的作用。利福平很容易受到耐藥菌的影響，進而使異煙肼產生一定的耐藥性，所生成的結核分枝桿菌會產多耐藥性。經研究發現，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，會使結合點位出現結構性的改變，使利福平喪失殺菌能力。95%以上的突變出現于核心區域內，比如缺失突變、插入突變、錯義突變以及點突變等。該突變發生位置通常為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。經研究發現，81bp與rpo B核心區域還會出現多核苷酸突變。經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性最大。

3 吡嗪酰胺

吡嗪酰胺能夠將結核分支桿菌在半休眠期狀態下會殺死，在一線抗結構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，同時也是抗結核前藥的一種。然而，該藥物的發揮對于作用環境有一定的要求，其抗菌作用只有在酸性條件下才能夠發揮出來。吡嗪酰胺在酸性環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，吡嗪酸在質子化作用下能夠形成酸化的細胞質，使細胞內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。

經研究發現，結構分枝桿菌在受到pncA突變的作用下會產生吡嗪酰胺酶對結構分票桿菌耐藥性的基礎。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，少數為缺失突變和投入突變，多數為點突變。

4 結束語

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