幾種極具潛力的抗耐藥結核新藥研究進展*

王國兵，古秀娟，鄧建軍,2 綜述，曾婭莉,2△ 審校

(1.西南醫科大學臨床檢驗系，四川瀘州 646000；2.四川綿陽四○四醫院臨床檢驗科 621010)

結核分枝桿菌(mycobacterium tuberculosis，MTB)是威脅人類健康的病原體之一。遏制全球結核病流行，提高人民的生活質量將是人類可持續發展目標的重要構成，但結核病防控形勢不容樂觀。最新全球結核病疫情報告指出2018年全球新確診結核病患者約1 000萬例，發病率為0.13%，其中耐多藥結核病(multidrug-resistanttuberculosis，MDR-TB)和廣泛耐藥結核病(extensivelydrug-resistanttuberculosis，XDR-TB)占21%，MDR-TB/XDR-TB治療療程長、成本高、藥物毒副反應大、病情進展快、致死率高。目前常規抗結核藥物極易產生耐藥性，毒副作用明顯，所以新型抗結核藥物的研發應運而生，其抗菌效果和毒副作用將成為研究熱點。本文就目前幾種極具代表性的抗耐藥結核候選藥的抗菌機制和臨床研究進展綜述如下。

1 二芳基喹啉類

貝達喹啉(Bedaquiline，BDQ)是2012年獲批用于耐藥性結核病(drug-resistant tuberculosis，DR-TB)的治療。該藥主要作用于MTB內部三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate，ATP)合成酶的質子泵，限制質子正常運動，抑制ATP合成酶活性以達到殺菌作用。BDQ易使MTB產生耐藥性，目前已知與BDQ耐藥相關的基因有atpE、Rv0678和pepQ[1]。有研究發現BDQ通過使MTB ATP合成酶的結合位點和整體結構變形來阻礙MTB的離子穿梭。配體結合腔的三重突變(L59 V、E61D和I66 M)是新發現的BDQ耐藥菌株的特征[2]，直接限制了BDQ的抗菌潛力。2017年關于428例MDR-TB的多中心研究顯示，在15個國家或地區使用含BDQ的治療方案治療成功率高達77%[3]。服用該藥的患者存在諸多毒副反應(如白細胞計數減低、胃腸道不適、血尿酸增高和肝功能損害等)，且有5.8%的病例因無法耐受而放棄[3]。有學者利用喹啉類藥物的特殊結構，從其衍生物入手進行喹啉類抗耐藥結核藥物新的分子設計從而改進分子結構，使用Molinspiration軟件計算其理化參數后進行相關驗證研究[4]。目前對喹啉類抗耐藥結核藥物研究目的明確，將從BDQ耐藥結核菌株基因和喹啉類衍生物分子設計兩大方向深入，必將徹底優化BDQ結構和功能，加強抗耐藥結核療效并改善毒副作用。

2 硝基咪唑類

地拉曼尼(Delamanid，DLM)是由日本大冢制藥研發的新型抗結核藥物，可抑制分枝菌酸的合成進而發揮抗菌作用。2014年該藥在日本、歐洲等地獲批上市。研究顯示DLM對MTB 90%抑菌濃度(minimum inhibitory concentration that inhibits 90% growth，MIC90)為0.012 mg/L，遠低于利福平(MIC900.288 mg/L)和異煙肼(MIC900.099 mg/L)等一線抗結核藥物。最新一項針對DLM基因研究發現，抑制細胞壁合成的基因表達較弱，而影響細菌有氧呼吸的高程度誘導基因存在明顯表達。證明致使細菌呼吸道中毒是DLM殺菌的重要機制[5]。為驗證DLM的臨床有效性，在納入研究的多重耐藥肺結核患者中，服用DLM大于180 d的患者痰培養轉陰率高達74.5%[95%置信區間(confidence interval，CI)為67.7%～80.5%]；而服用DLM 60 d的結核菌陽性患者轉陰率遠低于服用180 d的患者，僅為55.0%(95%CI為48.3%～61.6%)。最近在南非Khayelitsha地區完成的青少年耐利福平的結核病(RR-TB) 使用含BDQ、DLM或二者兼有的非注射用藥方案的回顧性研究,包括從2015年2月至2018年6月開始此方案治療22例青少年RR-TB患者,治療結局為：成功治療17例(77%)，隨訪失敗2例(9%)，治療失敗2例(9%)，死亡1例(5%)。說明DLM的免注射療法對青少年DR-TB有效且耐受性良好[6]。在毒副作用方面，胃腸道不適和失眠常見，也有研究表明DLM主要引起QT間隔延長，但沒有因此直接觸發患者心臟意外[7]。總體上看DLM是目前MDR-TB治療的有利補充，鑒于充分的利用前景，科研人員應深入對其抗菌基因機制和毒副作用的進行研究和改良，相信必將給MDR-TB患者帶來福音。

3 酚噻嗪類

氯法齊明(Clofazimine，CFZ)最開始是對麻風病的治療有積極作用的一種吩嗪類藥物，最新研究表明其具有縮短結核治療周期的潛力。作為一種常規抗耐藥結核藥物，其具有很多有待被發現的新功效，老藥新用價值頗高。CFZ的作用機制尚未充分闡明，目前比較明確的有以下3點：(1) CFZ通過與甲基萘醌爭搶電子而產生還原型CFZ，最終通過釋放活性氧而產生抗菌作用；(2)CFZ可以抑制K+的吸收，并可通過干擾菌膜正常電位而致使MTB生電反應紊亂，以此發揮抗菌作用；(3)CFZ的半衰期(t1/2)較長，抗菌效能持久。基于以上3種抗菌原理，在巴西進行的最大的CFZ臨床研究[8]取得了超過60%的成功率，認為CFZ與吡咯烷胺治療效果相當。 2019年中國首都醫科大學DU等[9]報道了一項前瞻性、隨機與多中心的研究。對照組患者接受18個月的常規治療方案，而試驗組患者接受含有CFZ的12個月的治療方案。盡管試驗組與對照組在各自治療期內的結核桿菌痰培養轉陰率差異不顯著。但是，在治療結束后3個月，試驗組患者中68.7%痰培養轉陰，而對照組患者中僅有55.9%痰培養轉陰，兩組差異明顯，反映出CFZ對MTB具有良好的抗菌活性。但CFZ治療引發胃腸道不適、色素沉著、神經系統疾病[10]等健康威脅突出，因此，提高安全性和療效的研究將持續推進。2019年中國疾病預防控制中心的研究報告[11]認為CFZ和莫西沙星的聯合應用具有很好的協同作用，二者聯合可能是治療MDR-TB的一種有潛力的藥物方案。

4 碳青霉烯類

目前碳青霉烯(Carbapenems，CRE)類藥物是臨床治療革蘭陰性桿菌感染效果確切的藥物[12-13]，在棒酸參與下可破壞MTB細胞壁，從而達到抑菌作用。CRE的主要代表藥物有美羅培南、亞胺培南和厄他培南。最新研究表明CRE對MTB-L，D-轉肽酶5(LdtMt5)有良好的抑制作用，LdtMt5受抑制的MTB菌株生長異常，研究證實亞胺培南和美洛培南的高活化自由能(ΔG)使其與LdtMt5結合不足。因此現在研究重點在于降低CRE藥物ΔG來抑制LdtMt5的效果。1，D-轉肽酶2(LdtMt2)是MTB中的必需蛋白，在疾病的慢性階段負責毒力生長。有研究使用了一個混合的兩層ONIOM[B3LYP / 6-31G +(d)：AMBER]模型來廣泛研究LdtMt2與4個CRE(biapenem，imipenem，美羅培南和tebipenem)的結合相互作用，確定藥物-酶復合后的分子機制。所有復合物的ΔG、焓(ΔH)和熵(ΔS)表明，碳青霉烯類化合物對Ldt Mt2具有合理的結合作用。為了進一步明確CRE-LdtMt2復合物的分子間相互作用的性質，對復合物的QM區(卡培培南和Ldt Mt2的活性殘基)進行了深入分析。表明酶催化殘基與選定配體之間的氫鍵相互作用和電荷從鍵到反鍵軌道的轉移增強了CRE-LdtMt2復合物的結合和穩定性[14]。厄他培南是治療MDR-TB合適的選擇，厄他培南半衰期較長，每日單次腸外給藥即可[15]，因此厄他培南更有利于家庭護理或日間醫院管理。但是CRE類藥物給藥部位選擇局限，可能誘導人體共生細菌產生更強的耐藥性，藥物價格昂貴。因此，給藥途徑受限和過高的醫療成本限制了CRE在經濟欠發達國家和地區臨床抗結核治療中的運用。

5 惡唑烷酮類

利奈唑胺(Linezolid，LZD)是惡唑烷酮類代表性抗生素。臨床上該藥主要應對革蘭陽性球菌感染的治療[16-18]。此類藥物通過抑制細菌蛋白質的合成，從而阻止細菌生長繁殖，達到殺菌作用。LZD在許多藥物試驗方案中已證明具有治療XDR-TB的功效。從全球11個國家進行的12項研究中收集的數據進行系統回顧和薈萃分析顯示，含有LZD的方案在治療MDR-TB成功率為82%，具有顯著療效[19]。有研究表明LZD聯合異煙肼和利福平對抗MTB效果優于單獨使用[20]，但是具體的聯合用藥方案和臨床驗證仍有待進一步確認。由于LZD的危害性和耐受性較差，過半的患者出現了包括血液系統、神經系統和消化系統的藥物不良反應。因此LZD需要進行高質量的臨床研究，尤其是針對個體代謝治療方案的研究[21]，以便更好地幫助臨床選擇劑量，在滿足療效的同時盡量減少不良反應。

6 新型抗結核藥——青蒿素

盡管目前抗結核藥物仍以西藥為主，但是近年關于傳統中藥抗結核的相關研究也時見報道。目前已有報道認為苦參、大蒜、獨山瓜馥木、益母草[22]和青蒿素等中藥都具有抗MTB的作用。其中對于單體青蒿素及衍生物的研究較為深入，10年前國內學者研究證實青蒿琥酯及雙氫青蒿素(DHA)能逆轉MTB的耐藥性，增加藥物對耐藥性MTB菌株的敏感性。2017年韓國有學者通過體外實驗發現青蒿素和青蒿琥酯可以明顯抑制H37Rv菌株的生長[23]。可以作為新一代安全、有效治療結核病的新型抗結核藥物的候選藥物，建議其作為一種有效阻斷或抑制MTB耐藥性的增強劑。這需要通過動物研究和臨床試驗進一步研究其有效性和安全性。值得一提的是青蒿素衍生物也在動物實驗和體外實驗中被證實對MTB有較好的抑制作用，且對人白血病單核巨噬細胞無明顯細胞毒性，說明青蒿素衍生物是具有極大潛力的抗結核先導化合物。2019年印度學者發表了題為《雙氫青蒿素及其衍生物：一類新的抗結核藥物》的文章，通過DHA轉化的8個酰基衍生物，分析評估其對MTB H37Rv強毒株的作用[24]。結果表明，納入研究的8種衍生物均具有一定的抗MTB活性，但其中12-O-間-茴香基二氫青蒿素抗菌活性最高。此外，研究者還證實了一線抗結核藥物異煙肼和利福平與12-O-間-茴香基二氫青蒿素的協同抗結核活性，其中與利福平的協同作用更為明顯。因此可大膽推測青蒿素類新型抗耐藥結核藥物將具有更低的全身毒性和更高的治愈率，必將為開發價廉、無害抗結核新藥奠定基礎。

7 納米類抗結核藥物

近年來，納米技術在抗結核方面取得突破性成果，通過納米抗結核藥物的藥效學、藥物代謝動力學性能,可將藥物直接遞送至靶細胞,提高藥物的生物相容性、溶解度、細胞攝取率、治療指數的同時減少毒副作用。如將利福平封裝于不同粒徑的納米葉酸液晶態微粒中，調節多項參數以控制利福平的釋放，可使利福平濃度持續平穩釋放25 d。動物實驗發現納米利福平在大鼠體內藥物有效活性、藥物濃度穩定時間、最大血藥濃度均有明顯改善。基于此結果，國內學者曾婭莉團隊設計將DHA及其衍生物納米化后抗結核的研究，該納米藥物體外對MTB尤其是耐藥性MTB的抑制效果較好，初步探討了納米青蒿素衍生物抗DR-TB的機制與破壞MTB的細胞壁通透性的關系，該團隊將進行納米化DHA的動物實驗，期待在不久的將來能夠得到突破性科研成果。

8 展 望

當前結核病的治療、抗結核藥物的研究主要集中在西醫西藥上。研究人員一方面從MTB產生耐藥性的分子和基因機制入手，從源頭上找突破口，另一方面著力于藥物改進與開發，對近幾年展現出巨大潛力的部分抗耐藥結核新藥進行更深層次的研究，主要加強抑菌性能和減少毒副作用。在此基礎上進行抗結核新藥動物藥物代謝和毒力實驗，為結核新藥研發奠定堅實基礎。近年中藥對于結核病的治療方興未艾，比如新近發現的青蒿素及其衍生物在抑制XDR-TB方面的效果值得關注。因此，在繼續傳統西藥與體外抗結核研究的同時將視野轉移到頗具潛力的中藥或/和聯合西藥治療結核的新研究，挖掘此類藥物的潛在抗菌效能。如將青蒿素及其衍生物(納米化/非納米化)與新型抗結核藥物DLM/CFZ/LZM等聯合運用于DR-TB的治療，這或將為人類抗擊結核病尋找到新的突破口。