念珠菌病主要是由白念珠菌引起的急性、亞急性或慢性感染,臨床癥狀錯(cuò)綜復(fù)雜、急緩不一,嚴(yán)重威脅人類健康。目前臨床上常用的抗真菌藥物種類有限,抗菌譜窄、耐藥性高,是導(dǎo)致臨床治療失敗和念珠菌血癥死亡率高的重要原因之一,常用的系統(tǒng)抗真菌藥物主要包括三唑類、多烯類和棘白菌素類等。
常用抗白念珠菌藥物現(xiàn)況
1、多烯類藥物
多烯類化合物是大環(huán)內(nèi)酯類的有機(jī)分子,該類藥物有很強(qiáng)的抗真菌活性和較寬的抗菌譜,其中制霉菌素(nystation)和兩性霉素 B(amphotericin B,AmB)是臨床上常用的代表藥物。 制霉菌素對(duì)念珠菌有顯著的殺滅作用,但吸收差、不良反應(yīng)大,所以臨床上使用較少。 AmB 是深部真菌感染的抗菌譜最廣的有效藥物,但腎毒性及明顯的輸液不良反應(yīng)限制了其臨床應(yīng)用。另外白念珠菌生物被膜形成后,對(duì) AmB、制霉菌素的敏感性也明顯降低。近年來,AmB 含脂制劑的開發(fā)減輕了AmB 的腎毒性,我國應(yīng)用的含脂制劑主要是L-AmB,其抗菌譜、抗菌活性、臨床療效與AmB相仿,腎毒性降低,但價(jià)格偏高,所以 AmB 含脂制劑目前僅批準(zhǔn)用于不能耐受AmB 毒性反應(yīng),或出現(xiàn)與靜脈用藥相關(guān)的嚴(yán)重毒性反應(yīng),或AmB治療無效的患者。
2、三唑類藥物
三唑類抗真菌藥物是目前使用最為廣泛的一類抗真菌藥,其中氟康 唑(FCA)是臨床早期經(jīng)驗(yàn)治療念珠菌感染尤其作為高危人群預(yù)防念珠菌感染的首選藥物,使其在人體內(nèi)長期處于亞治療水平,引起耐藥性增加。伏立康 唑(VRC)作為新一代三唑類抗真菌藥物,具有抗菌活性更高、抗菌譜更廣、生物利用度更高等優(yōu)點(diǎn),對(duì)包括耐氟康 唑菌株等均有較強(qiáng)的活性。 CHIF-NET 2010-2014年中國多中心侵襲性酵母菌的研究報(bào)道,94%的白念珠菌對(duì)伏立康 唑最敏感,氟康 唑次之。隨著長時(shí)間的藥物濫用和不必要的藥物接觸,白念珠菌對(duì)唑類藥物的耐藥性正在增加,使得對(duì)唑類耐藥念珠菌患者的治療選擇受限,是全球范圍內(nèi)臨床醫(yī)生和患者面臨的日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
3、棘白菌素類藥物
目前,已上市的棘白菌素類藥物包括卡泊芬凈(caspofungin)、米卡芬凈(mycamine)、阿尼芬凈(anidulafunngin)??ú捶覂魧?duì)耐氟康 唑、伊曲康 唑的念珠菌有較好活性。米卡芬凈對(duì)念珠菌屬、耐唑類和耐兩性霉素 B 菌株有較好的抑制活性,且在治療嚴(yán)重念珠菌感染時(shí)毒性較小。阿尼芬凈具有更大的分布容積和更廣的抗菌譜,對(duì)白念珠菌的抗菌活性大大高于兩性霉素 B、伊曲康 唑和氟康 唑,對(duì)念珠菌屬最低抑菌濃度低于氟康 唑和卡泊芬凈。隨著臨床上的廣泛應(yīng)用,白念珠菌對(duì)此類藥物已出現(xiàn)不同程度的耐藥性,不過由于棘白菌素類與唑類藥物無明顯的交叉耐藥性,故臨床上常用棘白菌素類與三唑類或多烯類藥物聯(lián)合使用治療侵襲性念珠菌感染。
白念珠菌耐藥機(jī)制研究進(jìn)展
目前發(fā)現(xiàn)的白念珠菌的耐藥機(jī)制主要包括藥物靶點(diǎn)的改變、藥物外排泵的過表達(dá)、代謝途徑的改變及適應(yīng)性應(yīng)激反應(yīng)的啟動(dòng)等方面。
1、對(duì)唑類藥物的耐藥機(jī)制
①藥物靶點(diǎn)的改變。白念珠菌中唑類藥物靶酶基因ERG11的突變或過表達(dá)可使靶酶維持活性而產(chǎn)生耐藥。研究顯示,ERG11基因突變已發(fā)現(xiàn)有140個(gè)錯(cuò)義突變,并證實(shí)Y123F、K143R、F449V和G464S等多個(gè)突變位點(diǎn)與白念珠菌對(duì)氟康 唑耐藥有關(guān)。ERG11的點(diǎn)突變,特別是發(fā)生在105-165、266-287、405-488氨基酸之間的3個(gè)"熱點(diǎn)"區(qū)域,可以降低念珠菌對(duì)唑類藥物的敏感性。白念珠菌耐藥菌株中ERG11的過表達(dá)主要是由Upc2p的功能獲得性突變?nèi)?G648D、G648S、A643T、A643V、Y642F、G304R、A646V、W478C等導(dǎo)致。研究報(bào)道,ERG3是ERG11的上游基因,ERG3功能失活可導(dǎo)致白念珠菌對(duì)唑類藥物的耐藥。
②藥物外排泵的過表達(dá)。白念珠菌中藥物外排泵有2類:ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(CaCdr1和CaCdr2)和MFS轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(CaMdr1)。調(diào)控CaCdr1和CaCdr2表達(dá)的CaTAC1以及調(diào)控CaMDR1表達(dá)的CaMRR1發(fā)生突變使得藥物外排泵過表達(dá)從而導(dǎo)致白念珠菌對(duì)唑類藥物耐藥。ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體借助核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域與ATP結(jié)合獲取能量完成外排,其中CaCdr1是唑類耐藥的主要決定因素,臨床分離物中Cdr1的缺失可使唑類耐藥降低4~8倍。最近的研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白CaCdr6/Roa1的缺失使得TOR信號(hào)通路過度激活抑制了藥物的攝入,從而導(dǎo)致白念珠菌對(duì)唑類藥物的耐藥。研究還發(fā)現(xiàn)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白CaMlt1通過液泡攝取機(jī)制來調(diào)控白念珠菌對(duì)唑類藥物的耐藥。另外,介體復(fù)合物在Tac1介導(dǎo)的唑類耐藥中起著重要作用,Tac1功能獲得突變體中介體尾模塊的缺失減少了CDR1的轉(zhuǎn)錄,從而增加了對(duì)氟康 唑的敏感性。MFS 轉(zhuǎn)運(yùn)體依靠電化學(xué)梯度擴(kuò)散完成外排,在白念珠菌95個(gè)MFS轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白中,僅Mdr1參與了白念珠菌對(duì)唑類藥物的耐藥。白念珠菌Swi/Snf染色質(zhì)重塑復(fù)合物被認(rèn)為是Mrr1的主要共激活因子,在功能菌株的Mrr1獲得中,Swi/Snf復(fù)合物的催化亞基SNF2的缺失導(dǎo)致Mdr1激活和對(duì)氟康 唑耐藥的急劇降低。
③應(yīng)激反應(yīng)的調(diào)節(jié)。熱休克蛋白(Hsps)能夠通過calcium-calcineurin、MAPK以及 Ras1-Camp-PKA信號(hào)通路來調(diào)控白念珠菌對(duì)唑類藥物的耐藥。研究發(fā)現(xiàn),Hsp90的底物蛋白和 Hsp90翻譯后修飾過程可以作為上游調(diào)控因子緩解耐藥性,甾醇C-22 脫氫酶EGR5和磷脂酰肌醇-4激酶(PI4K)STT4能 夠參與調(diào)控Hsp90。此外,金屬離子應(yīng)激能夠影響白念珠菌對(duì)唑類藥物的敏感性。有研究報(bào)道,鐵離子的缺乏能夠?qū)е翪aERG11表達(dá)下調(diào)和ERG3上調(diào),從而提高菌株對(duì)唑類藥物的敏感性,鐵離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Ftr1、Ftr2和Ftr11參與鐵離子介導(dǎo)的藥物敏感性。有研究還發(fā)現(xiàn),CaUpc2和熱休克因子1(Hsf 1)參與鐵離子介導(dǎo)的藥物敏感性。白念珠菌對(duì)唑類藥物的耐藥還與生物膜的生成有關(guān)。另有研究顯示,白念珠菌生物膜產(chǎn)生過程中,CaERG25和CaERG11的表達(dá)水平增高,從而導(dǎo)致其對(duì)唑類藥物的耐藥。
2、對(duì)多烯類藥物的耐藥機(jī)制
念珠菌對(duì)多烯類藥物耐藥性的產(chǎn)生是通過降低藥物對(duì)膜的結(jié)合親和力或從膜中消耗麥角甾醇的酶的改變介導(dǎo)的。研究顯示,白念珠菌ERG2、ERG3、ERG5或ERG11發(fā)生突變能夠 導(dǎo)致菌株對(duì)AmB耐藥。AmB 耐藥念珠菌分離株的適應(yīng)性和存活率嚴(yán)重依賴于Hsp90的表達(dá)和功能。因此,在白念珠菌耐藥菌株中抑制Hsp90 的藥理學(xué)作用可以消除AmB抵抗。 白念珠菌在接觸AmB 后具有補(bǔ)償性抗氧化反應(yīng),與AmB耐藥念珠菌的研究表明,活性氧(ROS)積累顯著減少,蛋白質(zhì)碳酸化減少,線粒體基礎(chǔ)呼吸減少,過氧化氫酶的產(chǎn)量也有 顯著的增加。另外,Rlm和Smil等轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子可調(diào)控念珠菌生物膜基質(zhì)主要成β-葡聚糖的產(chǎn)生量,導(dǎo)致念珠菌對(duì)藥物耐藥。
3、對(duì)棘白菌素類藥物的耐藥機(jī)制
葡聚糖合酶既是棘白菌素藥物的靶標(biāo)也是耐藥位點(diǎn)。1,3-β-葡聚糖合成酶編碼基因FKS1的突變能夠?qū)е掳啄钪榫鷮?duì)棘白素類藥物耐藥,與此相關(guān)的突變主要為S645P和S645F,且在易感菌株該區(qū)域突變情況下,對(duì)應(yīng)菌株耐壓性升高,導(dǎo)致棘白菌素類藥物的抗菌效果顯著 降低。白念珠菌除FKS1基因與棘白菌素耐藥相關(guān)外,還表達(dá)了FKS2和 FKS3,最近研究 發(fā)現(xiàn),F(xiàn)KS2和 FKS3作為FKS1表達(dá)的負(fù)調(diào)控子,當(dāng)白念珠菌中缺失FKS2和 FKS3后, FKS1表達(dá)明顯上調(diào)進(jìn)而影響其對(duì)棘白素類藥物的敏感性。同時(shí),對(duì)臨床分離得到的白念珠菌耐藥株的檢測發(fā)現(xiàn),Ser645發(fā)生突變的頻率最高,目前已發(fā)現(xiàn) 3種突變,即S645P、S645F和S645Y,當(dāng)易感菌株中該區(qū)域發(fā)生突變,菌株會(huì)產(chǎn)生耐藥性。白念珠菌轉(zhuǎn)錄因子Cas5是影響真菌對(duì)棘白菌素耐受性的細(xì)胞因子,Cas5的純合缺失可降低FKS1介導(dǎo)的棘白細(xì)胞的耐藥性。此外,鎂離子的缺乏造成白念珠菌中組氨酸激酶基因NIK1的突變,進(jìn)而抑制Hog1的激活提高菌株對(duì)卡泊芬凈的敏感性。
4、對(duì)氟胞嘧啶的耐藥機(jī)制
對(duì)白念珠菌的基因組學(xué)研究證實(shí),5-氟胞嘧啶(5-FC)的耐藥性是由特殊菌株的隱性基因決定的,其中以FUR1基因突變最為常見。編碼UPRTase的FUR1基因在301位點(diǎn)突變,降低了5-FC轉(zhuǎn)化為具有細(xì)胞毒性代謝產(chǎn)物的能力,以及編碼胞嘧啶脫氨酶的FCA1基因發(fā)生突變可能導(dǎo)致藥物攝入減少,均可影響有毒化合物的代謝和在胞內(nèi)的聚集而導(dǎo)致耐藥等。此外,胞嘧啶滲透酶、胞嘧啶脫氨酶功能缺陷或胸苷酸合酶活性改變也可能產(chǎn)生耐藥。
參考資料
[1]張欠欠,羅傳玉,陳嘉琪等.白念珠菌感染現(xiàn)狀及抗真菌藥物研究進(jìn)展[J].中國真菌學(xué)雜志,2021,16(05):356-360.
[2]張欠欠,封小川,張凱玄等.白念珠菌對(duì)臨床常用抗真菌藥物耐藥機(jī)制研究進(jìn)展[J].中國真菌學(xué)雜志,2022,17(03):251-254.
作者簡介:小米蟲,藥品質(zhì)量研究工作者,長期致力于藥品質(zhì)量研究及藥品分析方法驗(yàn)證工作,現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司,從事藥品檢驗(yàn)分析及分析方法驗(yàn)證
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