抗结核药的研究进展与临床评价

赵伟杰，郭振勇(1.北京市结核病胸部肿瘤研究所，北京市 101149;.北京胸科医院，北京市 101149)

结核病(TB)是目前单纯感染死亡率最高的传染性疾病，每年全球约1 600万人患病，200万人死亡。虽然结核病的短程化疗曾使人类在与结核病的斗争中取得了令人瞩目的成就，但是由于近年来不断出现的耐药结核病，HIV引起的宿主防御系统的破坏致使潜在感染复发以及使人群更易患结核的HIV的不断出现，使得我们有效控制结核面临更 大的挑战。虽然结核并非不可治愈，但较长的疗程(6～9个月)使患者的依从性差，耐药结核的增加要求发展新药不但要着眼于药物的抗耐药结核分枝杆菌的活性，还要求能缩短疗程;而当病灶中结核杆菌出现不代谢、滞留或静止状态时，只能杀死生长期细菌的药物对这些细菌不敏感，使得结核难于根治。结核病仍是目前单纯感染死亡率最高的传染性疾病，每年全球因这些原因大大增加了治愈难度。然而，在过去的30年中没有发现一种具有全新结构或全新作用机制的抗结核药。因此，研究开发新型抗结核药、实现对结核病的有效控制迫在眉睫。本文主要介绍了几类目前具有前景的全新合成以及现有药物结构修饰的抗结核药。

1 有发展前景的候选新药及临床评价

1.1 二芳基喹啉(DARQs)

二芳基喹啉化合物(diarylquinoline)是Johnson＆Johnson(J＆J)药厂的研究人员在比利时进行药物筛选时得到的［1］，在对其结构改造后获得一种对分枝杆菌活性最强的化合物R207910(即 TMC207)，对结核分枝杆菌(MTB)的 MIC为0.030 μg·mL-1，耐药发生频率为 1 ×10-7～1 ×10-8。其作用靶点是ATP合成酶的质子泵，分枝杆菌的 F1F0质子 ATP合成酶是ATP合成及膜电位传导的关键酶，是全新的药物作用靶点，TMC207能阻止结核杆菌利用ATP合成酶产生能量，导致ATP耗竭［2］。因为它和目前临床所用的抗结核药的作用机制不同，所以对多耐药结核(MDR-TB，至少耐利福平 RFP和异烟肼INH)同样具有活性。在小鼠体内，用TMC207或莫西沙星(Mfx)单独使用，不论是治疗1个月或2个月，TMC207均显著强于MXF。RFP-INH-PZA(RHZ)方案中加入 TMC207治疗2个月后，RHZ组脾肺活菌数分别为1.9 lg CFU、1.0 lg CFU，而RHZ+TMC207组脾为0.1 lg CFU，肺达到无菌状态。对于MDR-TB，WHO推荐使用AMK-ETH(乙硫异烟胺)-Mfx-PZA(AEtMZ)方案，在小鼠结核模型中用此方案，TMC207加入或取代 Mfx、ETH，即 AEtZ+TMC207、AMZ+TMC207、AEtMZ+TMC207均在2个月肺、脾达到无菌状态。比较加入和不加入TMC207的方案，不论是治疗1个月还是2个月，其活性均有显著提高，在以TMC207代替方案中，亦得出相同结果［3］。Ⅰ期临床试验结果未显示该药有明显的不良反应，Ⅱ期临床试验表明对 MDR-TB同样具有活性。对于MDR-TB感染的患者，TMC207联合二线药物治疗时，痰菌培养转阴率高于安慰剂与二线药物连用的效果，分别为47.6%和8.7%，所以 WHO推荐使用 AMK-ETH-MXF-PZA(AEtMZ)方案治疗 MDR-TB［4］。

1.2 硝基咪唑类

1.2.1 硝基咪唑吡喃类(NAPs):NAPs最初是作为抗肿瘤治疗中的放射增敏剂进行研究的，后来发现其具有抗TB活性，对具有显著抗MTB活性同时又具有基因诱变性的化合物CGI-17341进行3位取代，获得一个最有开发前景的化合物PA-824，PA-824虽体外活性不是最强，但体内疗效最好，且具备最佳的药动学特性［5］。PA-824具有双重作用机制，既抑制MTB的蛋白质合成，又抑制细胞壁霉菌酸合成。急性毒性试验证明单次给药剂量在1 000 mg·kg-1时才产生毒性;长毒试验在剂量为500 mg·kg-1时才会产生毒性;NIAID的研究人员亦证明PA-824没有遗传毒性。PA-824对多种结核分枝杆菌和临床分离的耐利福平菌株的MIC为0.015～0.25 μg·mL-1，对多耐药菌株也相当敏感，与当前的抗结核药物没有交叉耐药［5］。在短期动物感染模型中，50 mg·kg-1即表现出强的抗菌活性，100 mg·kg-1显示出最高的抗菌活性，与Mfx、INH活性相当，与RFP活性相当或略强。在长期动物感染模型中，PA-824与 INH、RFP、Mfx、加替沙星(Gfx)单药治疗活性相当;但加入标准化疗方案的疗效并未显示较标准化疗方案更好，提示是否可以联合包括1～2种一线药和新作用机制药物的化疗方案提高敏感和多耐药结核的疗效。在与RIF、INH和PZA联用在强化治疗期和维持治疗期均表现出强的活性，表明 PA-824对非复制期的 MTB有体内杀菌活性［5，6］。Ⅰ期临床试验结果表明单次口服 1 500 mg后，其Cmax为 3.0 μg·mL-1，血浆消除半衰期为 16 ～20 h，且耐受性良好［7］。

1.3 氟喹诺酮类

目前作为结核病的二线治疗药物，因与现用抗结核药不交叉耐药，并且不抑制其他药物活性，用于复发和 MDR-TB的治疗。C8位甲氧基氟喹诺酮莫西沙星(Mfx)和加替沙星(Gfx)在体内外均有较高的抗结核活性，在小鼠结核模型中与异烟肼活性相当。对 MTB的 MIC为0.125～0.5 μg·mL-1，对耐药菌株的 MIC为2～4 μg·mL-1;Mfx与 INH和 PZA联用对小鼠体内的杀菌活性比标准化疗(RHZ)更有效，4个月即可治愈，无复发［9，10］。这些研究提升了用 Mfx代替 RHZ方案，以缩短结核病治疗时间的希望。在初期人体试验中，Mfx与 INH有相近的早期杀菌活性，且具有良好的耐受性。口服Mfx 400 mg，Cmax值达 3.2 ～ 4.5 μg·mL-1，t1/2为 12 ～ 13 h，AUC 为31 ～ 48 μg·h·mL-1;防突变浓度 MPC90为 1.2 μg·mL-1，MPC/MIC为2.4～10，预示选择出耐药突变株的可能性很小［11］。标准治疗方案加入Mfx后，可将患者痰菌培养转阴的时间缩短，甚至缩短治愈疗程［12］。在药物相互作用方面，Mfx与 INH有协同作用，与 RFP无相加作用，所以有人认为用 Mfx替代RFP而不是 INH 将更有利［13］。

Gfx对结核分枝杆菌的活性与 Mfx相似，比左氧氟沙星(Lfx)低4倍，对快速增殖期结核分枝杆菌的抗菌活性优于Lfx，对静止期的抗菌活性较弱。在小鼠体内活性与Mfx相似，与ETH和PZA(或EMB)联用可用于MDR-TB的治疗。将加替沙星加入标准化方案可以增加方案的抗菌活性［12］，但是由于其副作用限制了临床的应用［14］。

此类药物通过结合50s核糖体亚基的23srRNA抑制细菌早期核蛋白体的合成，对结核分枝杆菌的 MIC为2～4 μg·mL-1，在小鼠模型中亦有抗结核活性。利奈唑胺(Linezolid)是FDA批准的首个用于治疗单一或多种耐革兰阳性菌的唑烷酮类，对 H37Rv的 MIC 为 0.016 μg·mL-1，对包括一线药的耐药株 MIC≤1 μg·mL-1［15］。Cmax 为 18.3 μg·mL-1，AUC 为140.3 μg·h-1·mL-1，MPC90为 1.2 μg·mL-1，AUC/MPC90达116.9，表明其选择出耐药突变菌株的可能性极小。在100 mg·kg-1给药剂量时，在支气管黏膜、肺泡巨噬细胞、上皮表面衬里浓度分别为 10.7、8.1、25.1 μg·mL-1［11］。在近期的临床研究中，大多数MDR-TB患者用利奈唑胺与其他抗结核联用治疗得到治愈，但治疗MDR-TB时间的延长会引起显著的毒性，例如贫血和末梢神经炎［16］。因此，其治疗安全性及产生耐药的程度还需更广泛的研究。将利奈唑胺结构中吗啉基用硫代吗啉基取代得到化合物 DU-100480，其对 H37Rv的MIC≤0.125 μg·mL-1，与其他抗结核一线药无交叉耐药。由于其比较严重的不良反应，所以主要用来治疗其他药物治疗无效的MDR-TB患者，平均治疗7周后，痰菌培养转阴，平均73%完成了治疗，无死亡病例［17］。

1.5 利福霉素衍生物［18］

利福霉素衍生物主要包括利福喷丁(Rifapentin，RPT)、利福布汀(Rifabutin，RBU)、利福拉吉(Rifalazil，KRM-1648)、FCE及CGP系列。利福拉吉与RPT有相似的抗菌机制，因脂溶性更高，更易穿透细胞膜磷脂层进入细胞，能在细胞中大量聚集，聚集作用是RIF的40～70倍。对结核分枝杆菌的MIC是 RIF的16～512倍，RBT的2～8倍，在 MM6巨噬细胞中的MIC为0.001 5 μg·mL-1，对缓慢生长的 M-TB也有良好的抗菌活性，与RBT有交叉耐药性，有文献称KRM-1648对不同受试者的MIC90可达10倍以上。在小鼠模型中，KRM-1648治疗40 d，细菌存活率为25%，而 RFP治疗细菌存活率为100%。KRM-1648在动物体内的抗菌活性特征是:在肺中，较RIF、RBU强很多，且好于对肝、脾的疗效;在肝、脾中与RPT相当，强于 RIF，且表现出明显的剂量效应曲线。KRM-1648-INH治疗MTB感染的小鼠至无菌状态比RFP-INH所用时间由12周缩短至6周;用 KRM-1648-INH治疗12周，停药6个月未发现复发，治疗结束时即使用的塞米松诱导2周也未导致MTB重新生长，Carolyn等认为KRM-1648-INH治疗至少需要10周。以KRM-1648与INH或PZA联用明显优于与EMB或Lfx的联用，而将 PZA加入 KRM-1648-INH方案中，在治疗初期有益，但不能缩短疗程。因其剂量在100 mg以上时会产生流感样症状和暂时的剂量依赖性白细胞和血小板计数减少，而暂停临床试验。

1.6 卡普拉霉素B

由链霉菌属MK730-62F2分离出来的全新结构的抗生素，抑制分枝杆菌细胞壁的合成，对牛型分枝杆菌的 MIC为3.13 μg·mL-1，对结核分枝杆菌敏感株(n=22)及多耐药株(n=12)的 MIC 为 6.25 ～12.5 μg·mL-1，对鸟分枝杆菌和胞内分枝杆菌亦有良好活性。在小鼠体内显示较好疗效，且静脉滴注 ＞200 mg·kg-1未显示毒性，目前正在进一步开发中［19］。

1.7 吩嗪类［20］

氯苯吩嗪于1962年始用于治疗麻风病，因结构特殊，近年重新评价其抗结核和MAC活性，目前作为三线药用于MDR-TB的治疗。该药通过与结核杆菌DNA结合抑制转录，从而抑制MTB的生长。因严重不良反应(如因结晶沉着引起器官损伤，皮肤、头发变红，皮损部位呈棕黑色等)而限制其使用，其类似物 B4157、B4169、B4128有较好的抗结核活性。2007年1月TB Alliance与中国医科院药物研究所及我所共同开发此类化合物，力争从中筛选出安全、有效的新型抗结核药。

1.8 其他类

吡咯类中的BM212抗结核活性是同类中最强的，对敏感和耐药结核分枝杆菌的MIC为0.7～1.5 μg·mL-1，说明此化合物与一线抗结核药无交叉耐药;对胞内结核杆菌亦有杀菌活性，MIC为0.5 μg·mL-1。目前有学者已经合成 BM212的衍生物，其 对 MTB 的 活 性 更 强，MIC 为 0.4 μg·mL-1［21］.LL3538是Lupin公司开发的新的吡咯类化合物，目前处于1期临床试验阶段。

二胺类化合物的代表是SQ-109，是乙胺丁醇的修饰物，对结核分枝杆菌的 MIC为0.1～0.69 μg·mL-1，在小鼠体内抗结核模型中，1 mg·kg-1相当于 100 mg·kg-1乙胺丁醇的疗效，加入RHZ方案是一种非常好的化疗方案［22］，正在进行Ⅰ期临床试验。

色胺酮是我国化学家从大青叶中分离出的一种吲哚奎宁唑酮生物碱，对结核分枝杆菌敏感株及多耐药株的MIC分别为 1.0 μg·mL-1和 0.5 ～ 1.0 μg·mL-1，其类似物 PA-505 的MIC 为 0.015 μg·mL-1，但体内实验不理想［23］。

2 新药的研发策略

目前，开发抗结核药的目的主要有3个:(1)开发能将治疗周期从目前的6～9个月缩短至2个月的新药，以增强患者得治疗依从性。(2)开发对MDR-TB有疗效的新药，此类新药须具有新的作用机制，以用于耐药结核的治疗。(3)开发可有效治疗潜伏状态细菌感染的新药，用于有效预防那些HIV阴性的个体和结核菌素皮肤试验阳性的HIV感染者感染TB。

寻找新的活性化合物一般遵循2个互补的筛选策略:筛选抗全细胞的化合物;筛选作用于某特定生物化学靶位的化合物，两种筛选方法各有优缺点。在使用筛选抗全细胞的化合物的方法时，选择作用于病原体独有靶位的化合物尤为重要;而筛选作用于某特定生物化学靶位的化合物时，关注其是否能穿过细胞膜(对结核分枝杆菌来说可以通过改进先导化合物的化学性质来增强通过细胞壁的能力)或绕过潜在的微生物防卫系统(如酶降解、外排泵)，则显得更加关键。

目前进行的抗结核新药或新疗法的研究包括:新药试验;不同药物联用缩短疗程;补充或增强现有药物的疗效;研制新的药物输送系统以减少给药次数;研究新的作用靶位。研究方法包括:对现有药物的化学改造;基于结构的药物设计和体内、外筛选鉴定新的化合物;新药联用的评价和治疗中的给药次序;采用微阵列分析法和分子生物学手段鉴定药物靶位［23，24］。

3 结论

近几年，随着耐药结核和HIV的流行形势日趋严峻，抗TB新药研发受冷落的状况有了很大的改善。1998年结核分枝杆菌全基因组测序的完成，使将M.tuberculosis特有的基因作为新的药物作用靶点成为可能;组合化学与DNA芯片技术结合进行高通量药物筛选，将大大降低开发成本。而非营利性的产品开发合作组织——TB Alliance正在通过与全球范围的公(私)伙伴的合作，进行历史上最全面的抗结核备选药物组合的开发工作，并致力于确保被批准的新疗法患者可负担得起、容易获取并被普遍采用。同时，全新作用机制抗结核药物的筛选，结核治疗靶向给药系统的研究，滞留菌群生物学特征的研究等各项科研工作的深入开展，将很有希望在不远的将来将6个月的疗程缩短至几周，并在全世界范围内提高对TB的控制力。

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