中国结核病年鉴(2017)
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第二章 抗结核药物及药物靶点

摘要:2017年国内的抗结核药物和药物靶点研究取得了不少进展,有不少新亮点。对现有药物的作用机制和创新组合用药开展了研究工作,同时在新的药物靶点的研究中也有新的发现,在中药抗结核机制和临床的应用上有不少进展,新型技术的应用也为抗结核药物和药物靶点研究注入了新的活力。这些进展对于新型抗结核药物的开发和结核病的治疗和控制都有重要意义。
关键词:药物靶点;联合用药;中药;免疫调节
结核分枝杆菌( Mycobacterium tuberculosisM. tb)耐药性的出现及其在全球和我国不断加剧的趋势给结核病的预防和控制提出了严峻的挑战,虽然目前有部分抗结核新药上市,因此抗结核新药和药物靶点的研发愈加迫切。2017年对抗结核药物和药物靶点的研究有长足进展,主要集中在对耐药机制的调控研究,联合用药研究,中药抗结核药物的研究和临床应用,新型检测技术对结核分枝杆菌的检测分析和为药物靶点研究的助力等,对新型耐药结核病检测技术和结核菌分散技术也有一些研究和新的发现。本文对2017年主要的研究进展进行简单概括和总结。
一、抗结核候选药物的研究
1.新型抗结核药物BBD的筛选和研究
抗结核药物的开发亟待加强,通过在现有的化合物和药物的高通量筛选是一种切实可行的方法。bisbiguanide dihydrochloride(BBD)新型药物是一种潜在的治疗癌症药物,通过高通量筛选发现其具有抗结核机制。金文龙等 [1]通过高效液相以及药物代谢动力学实验等开展了筛选药物BBD的研究。结果发现BBD能够穿越细胞膜,而且随着宿主药物浓度的提高,细胞内的药物浓度也能够显著提高;BBD穿过细胞膜屏障后直接进入胞内对胞内寄生的分枝杆菌产生抑制作用。BCG蛋白质组表达差异分析显示,BBD主要影响细菌的膜系统和核糖体相关蛋白,尤其是对核糖体的氧化磷酸化等代谢通路有显著抑制作用。药物代谢动力学实验表明,用药期间血浆药物浓度最高为BBD体外MIC的3.5倍,半衰期约为4小时。本研究结果表明BBD具有抑制胞内结核杆菌生长的作用,因此有潜力成为新型抗结核药物,尤其是针对耐药结核菌,从而扩大了BBD的适用范围。BBD的研究也提示在研发抗结核新药的过程中,筛选药物的作用靶点应尽量位于致病菌的高度保守且具有核心功能区域,这样会显著降低抗药性突变株的出现率和存活率。
2.结核分枝杆菌对真核细胞泛素系统的挟持和调控
泛素(ubiquitin,Ub)是真核生物中的一种由76个氨基酸组成的小分子量蛋白,能够通过共价结合的方式连接到底物蛋白分子的赖氨酸残基上而介导靶蛋白的降解。该分子在细胞增殖和死亡、囊泡运输、转录调控、DNA损伤修复及感染免疫等生理过程中发挥重要的调控作用。因为 M. tb是一种极其成功的胞内病原菌,可通过多种策略实现免疫逃逸,从而在宿主巨噬细胞中长期存活。在宿主细胞对 M. tb的防御过程中,柴琪瑶等 [2]的研究发现泛素系统(ubiquitin system)在激活宿主炎症免疫反应、细胞自噬、吞噬体成熟和细胞死亡等天然免疫功能及相关信号通路中发挥了重要的调控作用。而另一方面,近年的研究表 M. tb等胞内病原菌可通过分泌效应蛋白(effector proteins)挟持并利用宿主泛素系统进而抑制宿主的免疫功能,这些病原-宿主互作的界面有望成为抗结核药物研发的新靶点。
3.联合用药的研究
(1)对休眠结核分枝杆菌的联合用药研究:
休眠型 M. tb潜伏在人体内,对现有抗结核药物存在表型耐药。体外研究表明,耐药的休眠型 M. tb一旦复苏,又可恢复对抗结核药物的敏感。利用这一特点,为了寻找促进结核杆菌复苏的小分子,杨再昌等 [3]筛选发现了采用活性跟踪分离方法,从独山瓜馥木分离得到能促进休眠型结核杆菌复苏的化合物1,鉴定为β-谷甾醇-9,12-十六碳二烯酸酯。化合物1在浓度为16μg/m l时开始显示促复苏活性,呈明显的量效关系。异烟肼、乙胺丁醇、利福平和吡嗪酰胺单独用药时,不能杀死休眠型结核杆菌,化合物1(32μg/ml)与异烟肼联合用药,培养14、21天后检测,休眠型 M. tb被杀死,化合物1可增强利福平对休眠菌的杀灭作用,但分别与乙胺丁醇和吡嗪酰胺联合时,均表现为拮抗作用。化合物1能激活休眠型 M. tbKat G酶,使细胞内O 2含量升高,导致休眠型 M. tb复苏。结果说明独山瓜馥木根的乙醇提取物具有促进 M. tb复苏的作用性,复苏后的菌株更易在联合用药的情况下被杀死,使其对异烟肼、利福平重新恢复敏感性,这为消除休眠型持留菌提供了新的思路。
(2)异烟肼联合重组结核疫苗对 M. tb感染豚鼠的治疗效果提升:
为评价异烟肼联合重组结核疫苗AEC/BC02(BCG-CpG复合佐剂,即BCG-CpG-DNA+~)对 M. tb感染豚鼠的治疗效果,卢锦标等 [4]小鼠动物实验来验证异烟肼联合重组结核疫苗联合用药治疗方案对 M. tb治疗效果进行评价。按不同治疗方式分成4个组:AEC/BC02组,采用疫苗进行肌肉免疫;INH组,采用异烟肼10mg进行灌胃治疗;INH+AEc/BC02组,先采用异烟肼进行灌胃治疗2周后,再采用AEC/13C02疫苗进行肌肉免疫;生理盐水(NS)组,作为阴性对照,仅注射NS。以豚鼠肝、脾、肺脏病变指数评分评价脏器病变,并计算各脏器活菌载量。结果证明异烟肼和AEc/BC02疫苗联合使用优于单一治疗方式,能够明显减轻动物脏器病变,降低脾脏和肺脏的活菌载量,为抗结核药物和疫苗的联合应用开展了有益的研究。
4.中药抗结核研究进展
(1)儿茶素类化合物具有一定的抗结核活性:
绿茶作为世界范围内流行的一种饮品,具有多种公认的生物活性。目前普遍认为,绿茶的这种辅助治疗作用与绿茶中茶多酚的主要成分儿茶素类化合物有关。儿茶素最初由儿茶得名,是一种黄烷醇型黄酮化合物。绿茶中的儿茶素类化合物具有多种生物活性,对多种疾病有一定的辅助疗效。多项研究显示,儿茶素类化合物具有抗结核作用。陈思元等 [5]通过总结目前的研究结果发现其机制包括抑制二氢叶酸还原酶活性、影响分枝菌酸及细胞壁的合成、下调富含色氨酸天冬氨酸的膜蛋白(TACO)基因表达以抑制结核分枝杆菌的胞内寄生,降低氧化应激水平,下调结核分枝杆菌85B蛋白和宿主肿瘤坏死因子α(TNF-α)表达,从而改善炎症水平。有研究显示,喝绿茶可降低结核分枝杆菌感染风险,儿茶素类化合物可辅助治疗结核病并与抗结核药物有协同治疗作用,但作者认为目前对其作用机制的研究还不够深入,需进一步探讨。
(2)复方竹节参联合抗结核药对骨结核的治疗具有临床效果:
骨结核病程较长,且脓肿溃烂穿破皮肤与外界相通后不易愈合,骨结核治疗长期服用西药,容易产生耐药性或肝功能损害。大量研究表明,中药不易引起肝功能损伤,不但具有明显抗结核作用,而且在扶正、增强免疫方面具有独特优势。采用中西医结合优势互补的方式治疗骨结核疾病,是目前临床公认的一个最佳选择。胡家美等 [6]通过对临床病人给予复方竹节参联合抗结核药治疗,比较两组治疗前后炎症因子及T淋巴细胞亚群水平变化。结果发现联合治疗组有效率明显高于对照组,发热消失、骨密度及红细胞沉降率(血沉)恢复、脓肿吸收时间明显优于对照组,且未出现严重不良反应。联合治疗组的CD3 +、CD4 +、CD4 +/CD8 +水平升高,CD8 +水平下降,与治疗前差异明显。研究者认为复方竹节参联合抗结核药治疗骨结核患者疗效显著,可增强患者免疫功能,抑制促炎症因子病理性升高,且无严重不良反应,安全性良好,值得临床推广。
(3)黄芪注射液联合抗结核药对肺结核的治疗作用:
在临床医学上,结核病治疗的常用药物为抗结核药物,但是这种抗结核药物具有较大的不良反应。研究发现,黄芪注射液联合抗结核药治疗结核疾病的治疗效果较好。陈芳等 [7]选择87例肺结核患者作为研究对象,将其分成对照组(43例)与观察组(44例),对照组单纯采用抗结核西药治疗,观察组在对照组抗结核治疗的基础上联合黄芪注射液治疗,比较两组患者的治疗效果。结果显示观察组患者的痰菌阴转率明显高于对照组,观察组患者的病灶总吸收率明显高于对照组,观察组患者的空洞闭合率明显高于对照组,不良反应发生率明显低于对照组。研究者认为肺结核患者采用黄芪注射液联合抗结核药物治疗的痰菌阴转率、病灶总吸收率、空洞闭合率均较高,不良反应发生率较低,值得临床借鉴与推广。
(4)中成药辅助干预治疗结核菌素试验阳性患者的疗效:
对结核病高危人群进行预防性服用抗结核药物治疗干预是降低结核病疫情的关键之一,但因为西药的不良反应较大,风险比较多。近年来,有学者发现中医药在缓解抗结核药不良反应上,尤其是减轻胃肠道反应方面的效果显著,尤其在中医学理论指导下,通过有效组分配伍优化达到强化抗结核治疗的主效应,减弱抗结核药物带来的不良效应。杨柳等 [8]通过对体检时发现结核菌素试验强阳性,且经抗结核预防治疗过程中出现胃肠道反应患者40例,按就诊顺序随机分为对照组和干预组,对照组常规治疗基础上给予安慰剂;干预组在常规治疗基础上给予玉屏风散颗粒口服,持续治疗2周。治疗期间观察胃肠道反应消失时间、抗结核药物应用时间;治疗前后采血测定血清T淋巴细胞亚群,进行随访评价生活质量综合评估问卷。结果发现对照组在胃肠道反应消失时间、抗结核药物应用时间上,均高于干预组,研究者认为中成药辅助治疗有利于缩短结核菌素试验阳性抗结核过程胃肠道反应缓解时间,提高机体免疫功能和生活质量。
二、抗结核药物靶点的筛选和研究
1.原核细胞类泛素蛋白酶体系统作为新的抗结核药物靶点研究
M. tb耐药机制复杂,与其他病原菌相比该菌具有独特且复杂的细胞壁结构,对 M. tb菌体构成极强的保护屏障。这种构造赋予 M. tb对多种抗结核药物天然的耐药性。 M. tb泛素样蛋白蛋白酶体系统(PPS)由 M. tb泛素样蛋白与 M. tb蛋白酶体组成。该系统介导的蛋白质降解过程中所需的辅助因子有Dop、PafA、Mpa。而目前PPS对单耐异烟肼 M. tb菌株细胞壁合成过程中的相关蛋白是否存在调节作用仍然缺乏研究。
张帅等 [9]通过刃天青显色法,比较单耐异烟肼结核分枝杆菌(对照组)与4种基因( PupDopPafAMpa基因)分别过表达和缺失单耐异烟肼结核分枝杆菌菌株异烟肼最低抑菌浓度(MIC)值的差异;比较加入改变细胞壁通透性试剂后,单耐异烟肼结核分枝杆菌(对照组)与4种基因分别过表达和缺失单耐异烟肼结核分枝杆菌菌株异烟肼MIC差值间的差异。结果发现单耐异烟肼结核分枝杆菌相比,异烟肼的MIC值过表达 DopPafAMpa基因株的差异均无统计学意义;过表达 Pup基因株异烟肼的差异有统计学意义;缺失 PupDopPafAMpa基因株异烟肼的MIC值降低的差异均有统计学意义。与加入改变细胞壁通透性试剂后单耐异烟肼结核分枝杆菌相比,异烟肼的MIC差值过表达 Pup基因株差异有统计学意义;缺失 PupDopPafAMpa基因株差异均有统计学意义;过表达 DopPafAMpa基因株的差异均无统计学意义。这些研究表明 M. tb的PPS可能是通过调控细胞壁的通透性,来影响 M. tb耐药性结核分枝杆菌泛素样蛋白蛋白酶体系统可能通过调控单耐异烟肼结核分枝杆菌细胞壁的通透性影响其耐药性。
朱荟云等 [10]的研究也发现结核分枝杆菌 PupDopPafAMpa基因的过表达均能增强单纯耐利福平结核分枝杆菌对利福平的耐药性,而 PupDopPafAMpa基因的缺失均能显著降低单纯耐利福平结核分枝杆菌对利福平的耐药性;同时发现PPS与药物外排泵抑制剂之间存在一定交互作用,PPS可能通过调控外排相关通路蛋白来影响结核分枝杆菌单纯利福平耐药性的产生。
2.新型抗结核候选药物的潜力靶点的发现
抗结核靶点的开发思路为研发更多新型抗结核药物提供了参考,耿叶慧等 [11]综合最近的抗结核靶点的研究发现新型抗结核候选药物的潜力靶点包括参与DNA合成、铁代谢、能量产生、膜转运和细胞壁生物合成等众多靶点。在众多的研究中表明科学家可通过全细胞和基因技术确证了部分靶点的活性和选择性,并通过体外和体内筛选验证了某些靶点的有效性。通过对DNA旋转酶B和拓扑异构酶Ⅰ抑制剂、MbtA抑制剂、QcrB和NDH-2抑制剂、ClpP抑制剂、MmpL3抑制剂、DprE抑制剂、FadD32和Pks13抑制剂等新型抗结核靶点的研究为新药的研发提供了重要参考。
3.非结核分枝杆菌的耐药性情况
分枝杆菌属群中,除结核分枝杆菌复合群(包括结核分枝杆菌、牛分枝杆菌、非洲分枝杆菌、田鼠分枝杆菌)和麻风分枝杆菌外,其余分枝杆菌统称为非结核分枝杆菌(nontuberculousmycobacteria,NTM)。张洁等 [12]为了解和分析北京地区NTM的菌种分布及耐药情况对,用PCR荧光探针法对北京结核病控制研究所菌株库中保存的2009年的1552株和2013年的1553株分枝杆菌菌株进行菌群鉴定,将所有鉴定为NTM的菌株用16S rRNA基因测序方法进行菌种鉴定,并用比例法对NTM菌株进行药敏试验。结果发现北京地区2009年和2013年NTM分离率分别为3.8%(59/1 552)和4.6%(71/1
553)。菌种为13种,包括胞内分枝杆菌、堪萨斯分枝杆菌、鸟分枝杆菌、脓肿分枝杆菌、偶然分枝杆菌、戈登分枝杆菌、蟾蜍分枝杆菌、瘰疬分枝杆菌、草分枝杆菌、耻垢分枝杆菌、母牛分枝杆菌、新金色分枝杆菌和熊本分枝杆菌等。NTM对异烟肼和对氨基水杨酸耐药性最高,可达98%;其他依次为链霉素、卷曲霉素、阿米卡星、左氧氟沙星和利福平等。研究证明北京地区NTM分离菌种以胞内分枝杆菌和堪萨斯分枝杆菌为主,NTM分离者以男性居多,NTM对常用的抗结核药物均具有较高的耐药性。

(刘毅 常蕴青 李传友)

参考文献
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