抗真菌药物在宿主细胞膜内的浓聚:预防真菌感染的新机制
2014-01-24樊星,胡炯,汪复
近20年来,高危血液疾病患者并发侵袭性真菌感染(IFI)的概率呈显著升高趋势,IFI是血液恶性疾病治疗后死亡的重要原因之一。由于IFI确诊困难,而延迟抗真菌治疗导致IFI相关病死率增高,因此对于IFI高危患者,预防性应用抗真菌药的临床研究能够降低IFI发生,从而提高患者的生存率。常用的预防药物包括口服氟康唑、伊曲康唑、伏立康唑和泊沙康唑等。泊沙康唑在体外有极好的抗真菌活性,有较强亲脂性,其血药浓度在较低水平(<0.5~1 mg/L)时即能发挥良好的预防真菌感染作用。
有学者推测抗真菌药物在细胞内聚集是抗真菌感染的决定因素。为验证这个推测,研究者将肺上皮细胞株(A549)及巨噬细胞株(RAW264.7)进行体外培养。泊沙康唑、伏立康唑等抗真菌药分别经DMSO稀释后加入上述细胞中,检测其抑制真菌和孢子生长的作用。结果显示,在高于1 mg/L的泊沙康唑作用的A549肺上皮细胞中,对烟曲霉生长的抑制作用可持续至少48 h;而在不含细胞培养体系中,未发现泊沙康唑对真菌生长具有显著抑制作用,提示只有上皮细胞内的泊沙康唑才对真菌生长有抑制作用。经泊沙康唑处理后的肺上皮细胞可抑制真菌发芽分生孢子的生长,泊沙康唑的抑制作用对处于活动期或休眠期真菌同样有效。
高效液相检测发现,泊沙康唑的细胞内药物浓度比细胞外浓度高近50倍。试验证实泊沙康唑的细胞内浓度及其释放量呈线性关系。采用共聚焦显微镜观察发现,2 mg/L泊沙康唑作用4 h即可抑制肺上皮细胞内的真菌生长,在不同真菌如黑曲霉、镰刀霉及根霉的实验及其巨噬细胞中均观察到同样结果,提示泊沙康唑在肺部吞噬细胞与非吞噬细胞中均能浓聚并达到最低抑菌浓度。在试验体系中加入抑制真菌细胞微菌丝形成和内吞作用的松胞素D后,细胞内吞作用被抑制,但泊沙康唑对真菌生长的抑制作用却并未受到影响,提示泊沙康唑具有独立的预防真菌生长作用,并不依赖于细胞内吞作用。试验结果表明,泊沙康唑在细胞膜中的浓度较细胞质中高10倍,说明泊沙康唑可在细胞膜内高浓度聚集,从而发挥抑制真菌生长和细胞保护作用。
药动学检测提示治疗水平的泊沙康唑可迅速抑制曲霉孢子生长至少达48 h。细胞内浓聚的泊沙康唑浓度在移除药物后6 h呈现快速下降,并在之后的48 h基本保持不变。以上试验结果较好地解释了短时间的泊沙康唑处理即能在真菌细胞内浓聚达到较高浓度,并抑制真菌生长至少48 h。本研究还发现泊沙康不仅能抑制上皮细胞中真菌的生长,并能降低曲霉对上皮细胞造成的细胞损伤。通过铬释放试验发现,暴露于泊沙康唑的上皮细胞能完全避免曲霉引起的细胞损伤,而伏立康唑有同样的保护作用。
上述研究表明,哺乳动物宿主细胞膜中泊沙康唑的浓聚介导了其主要的抗真菌作用,并且较低的泊沙康唑血浓度即可达良好疗效,提示泊沙康唑在临床预防作用中可能具有独特的优势。此外,本研究结果也提示评估和预测泊沙康唑预防及治疗疗效,需要研发更精细的方法检测细胞膜中的泊沙康唑药物水平,而非仅仅依赖常规的血药浓度监测方法。
Campoli P,Al Abdallah Q,Robitaille R,et al.Concentration of antifungal agents within host cell membranes:a new paradigm governing the efficacy of prophylaxis.Antimicrob Agents Chemother,2011,55(12):5732-5739.