几种极具潜力的抗耐药结核新药研究进展*

王国兵，古秀娟，邓建军,2 综述，曾娅莉,2△ 审校

(1.西南医科大学临床检验系，四川泸州 646000；2.四川绵阳四○四医院临床检验科 621010)

结核分枝杆菌(mycobacterium tuberculosis，MTB)是威胁人类健康的病原体之一。遏制全球结核病流行，提高人民的生活质量将是人类可持续发展目标的重要构成，但结核病防控形势不容乐观。最新全球结核病疫情报告指出2018年全球新确诊结核病患者约1 000万例，发病率为0.13%，其中耐多药结核病(multidrug-resistanttuberculosis，MDR-TB)和广泛耐药结核病(extensivelydrug-resistanttuberculosis，XDR-TB)占21%，MDR-TB/XDR-TB治疗疗程长、成本高、药物毒副反应大、病情进展快、致死率高。目前常规抗结核药物极易产生耐药性，毒副作用明显，所以新型抗结核药物的研发应运而生，其抗菌效果和毒副作用将成为研究热点。本文就目前几种极具代表性的抗耐药结核候选药的抗菌机制和临床研究进展综述如下。

1 二芳基喹啉类

贝达喹啉(Bedaquiline，BDQ)是2012年获批用于耐药性结核病(drug-resistant tuberculosis，DR-TB)的治疗。该药主要作用于MTB内部三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate，ATP)合成酶的质子泵，限制质子正常运动，抑制ATP合成酶活性以达到杀菌作用。BDQ易使MTB产生耐药性，目前已知与BDQ耐药相关的基因有atpE、Rv0678和pepQ[1]。有研究发现BDQ通过使MTB ATP合成酶的结合位点和整体结构变形来阻碍MTB的离子穿梭。配体结合腔的三重突变(L59 V、E61D和I66 M)是新发现的BDQ耐药菌株的特征[2]，直接限制了BDQ的抗菌潜力。2017年关于428例MDR-TB的多中心研究显示，在15个国家或地区使用含BDQ的治疗方案治疗成功率高达77%[3]。服用该药的患者存在诸多毒副反应(如白细胞计数减低、胃肠道不适、血尿酸增高和肝功能损害等)，且有5.8%的病例因无法耐受而放弃[3]。有学者利用喹啉类药物的特殊结构，从其衍生物入手进行喹啉类抗耐药结核药物新的分子设计从而改进分子结构，使用Molinspiration软件计算其理化参数后进行相关验证研究[4]。目前对喹啉类抗耐药结核药物研究目的明确，将从BDQ耐药结核菌株基因和喹啉类衍生物分子设计两大方向深入，必将彻底优化BDQ结构和功能，加强抗耐药结核疗效并改善毒副作用。

2 硝基咪唑类

地拉曼尼(Delamanid，DLM)是由日本大冢制药研发的新型抗结核药物，可抑制分枝菌酸的合成进而发挥抗菌作用。2014年该药在日本、欧洲等地获批上市。研究显示DLM对MTB 90%抑菌浓度(minimum inhibitory concentration that inhibits 90% growth，MIC90)为0.012 mg/L，远低于利福平(MIC900.288 mg/L)和异烟肼(MIC900.099 mg/L)等一线抗结核药物。最新一项针对DLM基因研究发现，抑制细胞壁合成的基因表达较弱，而影响细菌有氧呼吸的高程度诱导基因存在明显表达。证明致使细菌呼吸道中毒是DLM杀菌的重要机制[5]。为验证DLM的临床有效性，在纳入研究的多重耐药肺结核患者中，服用DLM大于180 d的患者痰培养转阴率高达74.5%[95%置信区间(confidence interval，CI)为67.7%～80.5%]；而服用DLM 60 d的结核菌阳性患者转阴率远低于服用180 d的患者，仅为55.0%(95%CI为48.3%～61.6%)。最近在南非Khayelitsha地区完成的青少年耐利福平的结核病(RR-TB) 使用含BDQ、DLM或二者兼有的非注射用药方案的回顾性研究,包括从2015年2月至2018年6月开始此方案治疗22例青少年RR-TB患者,治疗结局为：成功治疗17例(77%)，随访失败2例(9%)，治疗失败2例(9%)，死亡1例(5%)。说明DLM的免注射疗法对青少年DR-TB有效且耐受性良好[6]。在毒副作用方面，胃肠道不适和失眠常见，也有研究表明DLM主要引起QT间隔延长，但没有因此直接触发患者心脏意外[7]。总体上看DLM是目前MDR-TB治疗的有利补充，鉴于充分的利用前景，科研人员应深入对其抗菌基因机制和毒副作用的进行研究和改良，相信必将给MDR-TB患者带来福音。

3 酚噻嗪类

氯法齐明(Clofazimine，CFZ)最开始是对麻风病的治疗有积极作用的一种吩嗪类药物，最新研究表明其具有缩短结核治疗周期的潜力。作为一种常规抗耐药结核药物，其具有很多有待被发现的新功效，老药新用价值颇高。CFZ的作用机制尚未充分阐明，目前比较明确的有以下3点：(1) CFZ通过与甲基萘醌争抢电子而产生还原型CFZ，最终通过释放活性氧而产生抗菌作用；(2)CFZ可以抑制K+的吸收，并可通过干扰菌膜正常电位而致使MTB生电反应紊乱，以此发挥抗菌作用；(3)CFZ的半衰期(t1/2)较长，抗菌效能持久。基于以上3种抗菌原理，在巴西进行的最大的CFZ临床研究[8]取得了超过60%的成功率，认为CFZ与吡咯烷胺治疗效果相当。 2019年中国首都医科大学DU等[9]报道了一项前瞻性、随机与多中心的研究。对照组患者接受18个月的常规治疗方案，而试验组患者接受含有CFZ的12个月的治疗方案。尽管试验组与对照组在各自治疗期内的结核杆菌痰培养转阴率差异不显著。但是，在治疗结束后3个月，试验组患者中68.7%痰培养转阴，而对照组患者中仅有55.9%痰培养转阴，两组差异明显，反映出CFZ对MTB具有良好的抗菌活性。但CFZ治疗引发胃肠道不适、色素沉着、神经系统疾病[10]等健康威胁突出，因此，提高安全性和疗效的研究将持续推进。2019年中国疾病预防控制中心的研究报告[11]认为CFZ和莫西沙星的联合应用具有很好的协同作用，二者联合可能是治疗MDR-TB的一种有潜力的药物方案。

4 碳青霉烯类

目前碳青霉烯(Carbapenems，CRE)类药物是临床治疗革兰阴性杆菌感染效果确切的药物[12-13]，在棒酸参与下可破坏MTB细胞壁，从而达到抑菌作用。CRE的主要代表药物有美罗培南、亚胺培南和厄他培南。最新研究表明CRE对MTB-L，D-转肽酶5(LdtMt5)有良好的抑制作用，LdtMt5受抑制的MTB菌株生长异常，研究证实亚胺培南和美洛培南的高活化自由能(ΔG)使其与LdtMt5结合不足。因此现在研究重点在于降低CRE药物ΔG来抑制LdtMt5的效果。1，D-转肽酶2(LdtMt2)是MTB中的必需蛋白，在疾病的慢性阶段负责毒力生长。有研究使用了一个混合的两层ONIOM[B3LYP / 6-31G +(d)：AMBER]模型来广泛研究LdtMt2与4个CRE(biapenem，imipenem，美罗培南和tebipenem)的结合相互作用，确定药物-酶复合后的分子机制。所有复合物的ΔG、焓(ΔH)和熵(ΔS)表明，碳青霉烯类化合物对Ldt Mt2具有合理的结合作用。为了进一步明确CRE-LdtMt2复合物的分子间相互作用的性质，对复合物的QM区(卡培培南和Ldt Mt2的活性残基)进行了深入分析。表明酶催化残基与选定配体之间的氢键相互作用和电荷从键到反键轨道的转移增强了CRE-LdtMt2复合物的结合和稳定性[14]。厄他培南是治疗MDR-TB合适的选择，厄他培南半衰期较长，每日单次肠外给药即可[15]，因此厄他培南更有利于家庭护理或日间医院管理。但是CRE类药物给药部位选择局限，可能诱导人体共生细菌产生更强的耐药性，药物价格昂贵。因此，给药途径受限和过高的医疗成本限制了CRE在经济欠发达国家和地区临床抗结核治疗中的运用。

5 恶唑烷酮类

利奈唑胺(Linezolid，LZD)是恶唑烷酮类代表性抗生素。临床上该药主要应对革兰阳性球菌感染的治疗[16-18]。此类药物通过抑制细菌蛋白质的合成，从而阻止细菌生长繁殖，达到杀菌作用。LZD在许多药物试验方案中已证明具有治疗XDR-TB的功效。从全球11个国家进行的12项研究中收集的数据进行系统回顾和荟萃分析显示，含有LZD的方案在治疗MDR-TB成功率为82%，具有显著疗效[19]。有研究表明LZD联合异烟肼和利福平对抗MTB效果优于单独使用[20]，但是具体的联合用药方案和临床验证仍有待进一步确认。由于LZD的危害性和耐受性较差，过半的患者出现了包括血液系统、神经系统和消化系统的药物不良反应。因此LZD需要进行高质量的临床研究，尤其是针对个体代谢治疗方案的研究[21]，以便更好地帮助临床选择剂量，在满足疗效的同时尽量减少不良反应。

6 新型抗结核药——青蒿素

尽管目前抗结核药物仍以西药为主，但是近年关于传统中药抗结核的相关研究也时见报道。目前已有报道认为苦参、大蒜、独山瓜馥木、益母草[22]和青蒿素等中药都具有抗MTB的作用。其中对于单体青蒿素及衍生物的研究较为深入，10年前国内学者研究证实青蒿琥酯及双氢青蒿素(DHA)能逆转MTB的耐药性，增加药物对耐药性MTB菌株的敏感性。2017年韩国有学者通过体外实验发现青蒿素和青蒿琥酯可以明显抑制H37Rv菌株的生长[23]。可以作为新一代安全、有效治疗结核病的新型抗结核药物的候选药物，建议其作为一种有效阻断或抑制MTB耐药性的增强剂。这需要通过动物研究和临床试验进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动物实验和体外实验中被证实对MTB有较好的抑制作用，且对人白血病单核巨噬细胞无明显细胞毒性，说明青蒿素衍生物是具有极大潜力的抗结核先导化合物。2019年印度学者发表了题为《双氢青蒿素及其衍生物：一类新的抗结核药物》的文章，通过DHA转化的8个酰基衍生物，分析评估其对MTB H37Rv强毒株的作用[24]。结果表明，纳入研究的8种衍生物均具有一定的抗MTB活性，但其中12-O-间-茴香基二氢青蒿素抗菌活性最高。此外，研究者还证实了一线抗结核药物异烟肼和利福平与12-O-间-茴香基二氢青蒿素的协同抗结核活性，其中与利福平的协同作用更为明显。因此可大胆推测青蒿素类新型抗耐药结核药物将具有更低的全身毒性和更高的治愈率，必将为开发价廉、无害抗结核新药奠定基础。

7 纳米类抗结核药物

近年来，纳米技术在抗结核方面取得突破性成果，通过纳米抗结核药物的药效学、药物代谢动力学性能,可将药物直接递送至靶细胞,提高药物的生物相容性、溶解度、细胞摄取率、治疗指数的同时减少毒副作用。如将利福平封装于不同粒径的纳米叶酸液晶态微粒中，调节多项参数以控制利福平的释放，可使利福平浓度持续平稳释放25 d。动物实验发现纳米利福平在大鼠体内药物有效活性、药物浓度稳定时间、最大血药浓度均有明显改善。基于此结果，国内学者曾娅莉团队设计将DHA及其衍生物纳米化后抗结核的研究，该纳米药物体外对MTB尤其是耐药性MTB的抑制效果较好，初步探讨了纳米青蒿素衍生物抗DR-TB的机制与破坏MTB的细胞壁通透性的关系，该团队将进行纳米化DHA的动物实验，期待在不久的将来能够得到突破性科研成果。

8 展 望

当前结核病的治疗、抗结核药物的研究主要集中在西医西药上。研究人员一方面从MTB产生耐药性的分子和基因机制入手，从源头上找突破口，另一方面着力于药物改进与开发，对近几年展现出巨大潜力的部分抗耐药结核新药进行更深层次的研究，主要加强抑菌性能和减少毒副作用。在此基础上进行抗结核新药动物药物代谢和毒力实验，为结核新药研发奠定坚实基础。近年中药对于结核病的治疗方兴未艾，比如新近发现的青蒿素及其衍生物在抑制XDR-TB方面的效果值得关注。因此，在继续传统西药与体外抗结核研究的同时将视野转移到颇具潜力的中药或/和联合西药治疗结核的新研究，挖掘此类药物的潜在抗菌效能。如将青蒿素及其衍生物(纳米化/非纳米化)与新型抗结核药物DLM/CFZ/LZM等联合运用于DR-TB的治疗，这或将为人类抗击结核病寻找到新的突破口。