阿奇霉素的抗菌外效应研究及临床进展

李金琴，童 瑾

（重庆医科大学附属第二医院呼吸内科，重庆 400010）

阿奇霉素是一个典型的15环大环内酯类化合物，通过与细菌核糖体50S亚基结合，阻碍细菌转肽过程，抑制依赖于RNA的蛋白质的合成从而达到抗菌作用。最近的研究表明它不仅是经典的抗生素，还有免疫调节、生物膜破坏、气道黏液调节、改变巨噬细胞表型和气道表面液体电解质的调节作用;并且长期低剂量阿奇霉素在慢性阻塞性肺疾病、支气管扩张症稳定期及哮喘患者治疗中是有益的。本文对阿奇霉素的抗菌外效益及其临床新进展给予了较全面总结。

1 阿奇霉素在慢性感染性肺疾病中抗感染外作用的临床研究

1.1 慢性阻塞性肺疾病

随着人口老龄化及环境污染的严峻性，慢性阻塞性肺病患病率增高，患病人数及死亡率增多，死亡原因目前居全球第4位，据世界卫生组织预计，至2020年将位居世界疾病经济负担的第5位。而慢性阻塞性肺疾病中，全球近41% ～60%的慢性阻塞性肺病的费用与该疾病急性加重有关，特别是需要住院治疗的严重急性发作［1-3］。在近40 d内没有急性发作的慢性阻塞性肺疾病患者的缓解期，给予长期低剂量阿奇霉素250 mg qd口服可明显降低平均急性加重次数;延长第一次急性加重的平均时间［4］。而严重慢性阻塞性肺疾病的患者长期口服阿奇霉素500 mg tiw，急性加重次数及住院治疗次数较对照组均显著降低;累积年度住院天数显著缩短;治疗组的铜绿假单胞菌定植及住院率也明显减少［5］。250 mg qd和500 mg tiw两个剂量的阿奇霉素对慢性阻塞肺疾病都具有缓解其急性加重的作用，而500 mg tiw的效果更明显。目前临床中，阿奇霉素的应用面临如下问题:是否根据其病情程度不同而选择对应的剂量;是否存在最适宜阿奇霉素剂量，即最佳抗炎效果并最小不良反应;与常规长效糖皮质激素和长效β受体激动剂的联合使用比较，预防慢性阻塞性肺疾病的急性发作利弊如何。上述结论有待进一步的研究与探讨。

1.2 支气管扩张症

目前对支气管扩张症的治疗，主要针对急性发作期的感染。而每次急性恶化均存在肺功能降低及再次恶化增加的风险，故对恶化的预防尤为重要。长期低剂量使用抗生素则是不错的预防方法。长期口服500 mg biw和250 mg tiw阿奇霉素均可减少支气管扩张症患者的急性恶化次数痰量、改善肺功能、明显提高质量和活动耐量及抑制临床痰微生物分离［6-7］，但临床长期使用也存在增加耐药菌及不利于控制长期病死率的风险。

1.3 哮喘

成人和儿童呼吸道病毒感染与大多数哮喘急性发作（80%）有关。有研究表明鼻病毒（RV）感染的哮喘患者的干扰素（IFN）-β和IFN-λ基因及蛋白质表达水平低;而哮喘的恶性程度和IFN-λ水平呈负相关［8］。阿奇霉素能诱导气道上皮细胞的抗病毒反应，增加了RV1B及RV16引诱的干扰素刺激基因mRNA和蛋白表达;从而增加体内干扰素，减少哮喘的急性发作［9］。另有临床研究表明，哮喘患者中，给予吸入长效糖皮质激素与β2受体激动剂的基础上，口服阿奇霉素250 mg qd共半年。嗜酸粒细胞哮喘的急性发作次数及下呼吸道感染显著降低，而非嗜酸粒细胞哮喘（血浆嗜酸粒细胞＜200/μL）的上述指标无改变［10］。

2 对MUC5AC黏液调节作用的研究

阿奇霉素、克拉霉素和泰利霉素均可剂量依赖性地减少NF-κB的激活，干扰ERK和NF-κB之间信号通路，从而减少衣原体诱导的MUC5A黏液的合成［11］。就该作用点而言，阿奇霉素不比后两者更有优势。

人类呼吸道上皮细胞非典型流感嗜血杆菌通过激活 P38 MAPK，诱导 NF-κB 子单元的 P50、P65，并激活激活蛋白-1（activator protein-1，AP-1）子单元c-Jun从而上调黏蛋白的产生。阿奇霉素通过选择性抑制转录因子AP-1的活性而不是通过NF-κB，在mRNA和蛋白水平抑制非流感嗜血杆菌诱导的MUC5AC生成。由此可见，阿奇霉素更适合非流感嗜血杆菌的呼吸道感染的治疗［12］。

3 对支气管上皮防御性影响的研究

支气管肺上皮防御系统除机械屏障外，气道表层液体的电解质异常与感染亦有密切联系［13］。在囊性纤维化中，气道表层液体（airwaysurface liquid，ASL）的跨膜电导调节异常，导致ASL电解质异常（主要为其中的Cl－丢失）和水分减少，从而降低肺部对感染的防御［14］。阿奇霉素以剂量依赖的方式改变了培养细胞的蛋白质和诱导处理的封闭蛋白-1、封闭蛋白-4、闭合蛋白和黏附分子-A交界附着的紧密连结，增加气道上皮细胞的跨上皮电阻，有利于减少ASL中Cl－的丢失，增强肺防御能力［15］。

4 阿奇霉素对铜绿假单胞菌的抗菌外作用

4.1 阿奇霉素对铜绿假单胞菌的群体传感的抑制

当微生物种群获得某种细胞密度时就形成细胞间沟通也称为群体传感系统（quorum sensing，QS）。它可通过信号分子充当自身引诱物并引发各种各样的生物功能，比如控制铜绿假单胞菌毒力因子合成及生物膜的形成，该功能明显有利于细菌的发病机制及其对外界的抵抗［16］。阿奇霉素表现出广泛的群体传感敌对活动。通过抑制QS，使铜绿假单胞菌毒力因子合成下降和氧化应激反应受损，并可破坏其生物膜，从而降低该细菌的活性［17］。

QS有两个深入研究的系统:las和rhl。Ⅰ-蛋白（lasⅠ和rhlⅠ）产生N-高丝氨酸内酯（AHL）信号分子，即自身诱导物;R-蛋白（lasR和rhlR）是转录调节器，被AHL激活;其中AHL是由S-腺苷甲硫氨酸合成［18］。在低剂量的阿奇霉素治疗下，分泌菌素的aprA和lasA基因表达反应最明显，其有关群体感应系统调节的毒素全部下降，而其他分泌菌素（texoT，exoY和exoS）相关群体感应基因未改变。同时，S-腺苷甲硫氨酸合成酶（SAM）的mRNA亦发生改变，其中8/11基因表达（丝氨酸转化为SAM）下降，即转录AHL的mRNA（lasI和rhlI）上游被抑制。所以低剂量的阿奇霉素亦可通过抑制（lasⅠ和rhlⅠ）上游-AHL的mRNA表达，减少铜绿假单胞菌毒素的产生［19］。

4.2 阿奇霉素通过改变巨噬细胞表型减轻铜绿假单胞菌引起的急慢性炎性反应

巨噬细胞的功能分为经典的巨噬细胞的活性和选择性的巨噬细胞的活性。选择性的巨噬细胞的主要作用是:炎性反应后清除碎片、吞噬凋亡细胞并通过细胞间质蛋白产生协调组织重塑和修复。选择性巨噬细胞的激活在肺中对宿主防御和保护内环境起着显著作用［20］。阿奇霉素可引诱选择性巨噬细胞表型的改变，包括甘露醇受体和精氨酸酶1的表达上调，精氨酸酶1与可诱导的NO合酶竞争L-精氨酸，从而减少活性氧形式和增加细胞外基质蛋白的产生，抑制经典巨噬细胞的活性，减少炎性因子和趋化因子的释放及中性粒细胞的浸润，最终减轻炎性反应［21］。

5 阿奇霉素对病毒性肺炎的抗炎机制

阿奇霉素没有直接抗病毒的特性。在抗炎效应中，阿奇霉素可明显降低肺泡灌洗液中巨噬细胞、淋巴细胞和中性粒细胞的数量，其中中性粒细胞最为明显;并通过减少肺泡灌洗中炎性细胞的趋化因子、总免疫细胞及肺组织炎性细胞的积累，缓解多种病毒依赖的分泌介质减轻炎性反应。因此，病毒感染早期阿奇霉素的治疗能减轻急性和慢性气道炎性反应，同时阿奇霉素治疗有降低小鼠的病死率，延长生存率的趋势［22］。

6 阿奇霉素的最新治疗方式的临床研究

目前阿奇霉素主要通过口服或静脉注射方式用药。长期口服阿奇霉素的主要不良反应是耐药性，其次为胃肠道症状和听力障碍。这些不良反应是导致患者减少剂量或停药的主要原因，特别是老年患者［23］。阿奇霉素的雾化用药可潜在性减少上述不良反应，并将药物最大化输送到疾病目标点—肺。分别给予大鼠0.2 mg/kg阿奇霉素流体雾化与50 mg/kg口服做比较。药代动力学参数表示:雾化方式的阿奇霉素在巨噬细胞的曲线下面积（AUC）与血浆AUC比值（治疗可用性）明显高于口服方式，前者约为后者40倍。说明雾化方式的药代动力学效益比口服方式高。同时，雾化方式能尽可能减少阿奇霉素扩散到血液，从而减少其他系统不良反应。在药效动力学上，雾化方式给药虽剂量低，但阿奇霉素的AUC/MIC90（90%的最低抑菌浓度）仍大于5 h，并且雾化方式的有效治疗的需要剂量（RD）明显低于口服方式的RD。AUC/MIC90与RD值表明阿奇霉素在巨噬细胞中有效的抗菌效应从雾化方式获得的剂量小于口服。雾化阿奇霉素对于各种病原微生物引起的呼吸道感染不失为一种有效方式［24］。而100 mg/L阿奇霉素溶液配合 LC plus雾化器使用可使使药物效果得以最大化［25］。

目前研究已证实，长期低剂量阿奇霉素治疗对慢性阻塞性肺疾病、支气管扩张患者有明确的获益性，可表现为急性加重次数的减少，医疗成本和住院时间减少，患者生活质量的提高。阿奇霉素的抗菌外机制主要包括:通过减少衣原体诱导NF-κB的激活，干扰ERK和NF-κB之间的信号通路及流感嗜血杆菌诱导黏蛋白产生，减少黏液蛋白合成;抑制铜绿假单胞菌群体传感系统或其上游基因合成，从而减少细菌毒素产生，使其氧化应激反应受损，破坏生物膜;激活选择性巨噬细胞，增加肺泡表面层的电解质和水分含量，增强气道上皮防御能力。此外，阿奇霉素通过雾化吸入，可减少系统不良反应并使效果更大化。上述研究说明，阿奇霉素的抗菌外作用在临床治疗中存在巨大的潜力和发展空间，是一个有前景的“经典药物”。

［1］Vestbo J，Hurd SS，Agusti AG，et al.Global strategy for the diagnosis，management，and prevention of chronic obstructive pulmonary disease:GOLD executive summary［J］.AM J Respir Crit Care Med，2013，187:347-365.

［2］陈刚.慢性阻塞性肺疾病中的Sirtuins研究进展［J］.基础医学与临床，2014，34:1010-1013.

［3］李国安，蔡柏蔷，许景灿.慢性阻塞性肺疾病的全身反应［J］.基础医学与临床，2011，31:1176-1182.

［4］Richard KA，John C，William CB，et al.Azithromycin for prevention of exacerbations of COPD［J］.New Engl J Med，2011，365:689-698.

［5］Steven S，Gert L，Marc D.Preventing COPD exacerbations with macrolides:a review and budget impact analysis［J］.Respir Med，2013，107:637-648.

［6］Wong C，Jayaram L，Karalus N，et al.Azithromycin for prevention of exacerbations in non-cystic fibrosis bronchiectasis（EMBRACE）:a randomised，double-blind，placebocontrol tria［J］.Lancet，2012，380:660-667.

［7］Patricia CV，Peter SM，Catherine AB，et al.Long-term azithromycin for indigenous children with non-cystic-fibrosis bronchiectasis or chronic suppurative lung disease（Bronchiectasis Intervention Study）:a multicentre，double-blind，randomised controlled trial［J］.Lancet Respir Med，2013，1:610-620.

［8］Catherine H，Megan K，Joshua LK.Rhinovirus and asthma:a storied history of Incompatibility［J］.Curr Allergy Asthma Rep，2015，15:1-8.

［9］Slater M，Rivett DW，Williams L，et al.The impact of azithromycin therapy on the airway microbiota in asthma［J］.Thorax，2014，69:673-674.

［10］Guy GB，Christine VS，Paul J，et al.Azithromycin for prevention of exacerbations in severe asthma（AZISAST）:a multicentre randomised double-blind placebo-controlled trial［J］.Thorax，2013，68:322-329.

［11］Robert T，Juan RS，Tainya CC，et al.Nonantibiotic macrolides prevent human neutrophil elastase-induced mucus stasis and airway surface liquid volume depletion［J］.Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol.2013，304:746-756.

［12］Takeshi S，Shino S.Azithromycin inhibits mucus hypersecretion from airway epithelial cells［J］.Mediators Inflamm，2012，2012:1-6.

［13］Tauanne DA，Jafferson KL，Guilherme JM，et al.Effects of airway surface liquid height on the kinetics of extracellular nucleotides in airway epithelia［J］.J Theor Biol，2014，363:427-435.

［14］Chong DT，Carey H，Mansoureh S，et al.Cathepsin B contributes to Na+hyperabsorption in cystic fibrosis airway epithelial cultures［J］.J Physiol，2014，592:5251-5268.

［15］Valthor A，Thorarinn G，Gudmundur HG，et al.Novel effects of azithromycin on tight junction proteins in human airway epithelia［J］.Antimicrob Agents Chemother，2006，25:1805-1812.

［16］Michael AW，Nora RE，Joseph DM，et al.Small molecule disruption of quorum sensing cross-regulation in pseudomonas aeruginosa causes major and unexpected alterations to virulence phenotypes［J］.J Am Chem Soc，2015，137:1510-1519.

［17］Jasmine L，Lianhui Z.The hierarchy quorum sensing network in pseudomonas aeruginosa［J］.Protein Cell，2015，6:26-41.

［18］Ehsan S，Saeed T，Farajollah S，et al.Inhibition of quorum sensing in pseudomonas aeruginosa by two herbal essential oils from apiaceae family［J］.J Microbiol，2015，53:176-180.

［19］Xiaojia H，Huey-min H，Winfred GA，et al.Synergistic combination of marine oligosaccharides and azithromycinagainst pseudomonas aeruginosa［J］.Microbiol Res，2014，169:759-767.

［20］ Riccardo VD，Thomas RL，Alejandro N，et al.Delayed presence of alternatively activated macrophages during a francisella tularensis infection［J］.Microb Pathog，2015，78:37-42.

［21］Theodore JC，Susan EB，Brian SM，et al.Impact of azithromycin treatment on macrophage gene expression in subjects with cystic fibrosis［J］.J Cyst Fibros，2014，13:164-171.

［22］Avraham B，Cassandra LM，Sean PG.Azithromycin attenuates airway inflammation in a mouse model of viral bronchiolitis［J］.Respir Res，2010，90:1-11.

［23］Mohsen BK，Ali JF，Victoria K，et al.Oral azithromycin versus doxycycline in meibomian gland dysfunction:a randomised double-masked open-label clinical trial［J］.Br J Ophthalmol，2015，99:199-204.

［24］ Anthony JH，Dongmei L，Elizabeth D，et al.Inhaled azithromycin therapy［J］.J Aerosol Med，2006，19:54-60.

［25］KoheiT，Sumio C，Kazuhiro M.Aerosol-based efficient delivery of azithromycin to alveolar macrophages for treatment of respiratory infections［J］.Pharm Dev Technol，2013，18:1361-1365.