抗结核一线药物及结核分枝杆菌的耐药分子机制分析

宛 洋

（沈阳市第十人民医院，辽宁 沈阳 110044）

经调查研究发现，当前全球已经有30%左右的人感染了结核菌，每年死亡人数近300万。而广泛耐药结核病和耐多药结核病的出现，更是严重威胁了公共生命安全，使结核病控制工作的负担进一步增加。而在国内，结核病作为主要的传染性疾病之一，相关的预防与控制工作十分艰巨。经国内调查发现，我国肺结核人群中共有0.68%的广泛耐药率和8.32%的耐多药率，而城市人口密度大和人员迁移流动等社会现象，进一步加剧了，耐药性，结核病发生率的上升[1-3]。

当前我国医学机构在诊断方法，以及药物治疗方面的手段并没有出现突破性的进展，对耐药结核病进行有效的预防与治疗，需要对现有的临床理念进行全方位的创新，对结核分枝杆菌和抗结核药物的耐药机制有一个更加深入的了解。

1 异烟肼

异烟肼出现于上世纪早期，但该药物的抗结核菌活性却发现于1951年，该临床价值的发现从根本改变了结核病的临床治疗方法。该药物能够对结核分枝杆菌起到一定的抑制作用，进而使该细菌丧失疏水性、增殖力和耐酸染色性直至死亡。该药物还能与，结核分枝菌发生作用，使结核菌被杀灭，尤其是在结核菌代谢活性能力较强的情况下其杀菌作用更加明显。虽然该药物在过去50年的应用历史中仍然需要面对耐药性方面的问题，但该药物仍然是最为有效的结核病治疗药物。

1.1 作用靶点-katG：katG基因具有过氧化物酶—过氧化氢酶活性，属于前药进入细胞的一种，在过氧化物酶—过氧化氢酶作用下产生新电子形式，异烟肼在经过活化作用的条件下，与分枝菌酸生化相结合，能够生成NADH-烯酰基还原酶，使其活性受到抑制，即能够发挥抗菌作用也能够对分析菌的合成造成干扰。katG基因突变诱导异烟肼产生耐药性，进而造成过氧化物—过氧化酶活性丧失或部分降低，异烟肼在该作用下无法产生活性形式。经调查研究发现，在KatG分泌量增加的情况下，能够造成异烟肼耐药的结核分枝杆菌和和耻垢分析杆菌的药物敏感性得到恢复。然而，katG在临床分离耐药株中经常出现突变，相比于缺失来说更加常见，突变位置主要在138位密码子和328位密码子之间，突变频率最高的是315位密码子，异烟肼耐药株经过苏氨酸和丝氨酸的作用能够造成精氨酸、异亮氨酸或冬酰胺的变异。katG活动位点出现甲基化的情况下会造成该点位的变异，然而过氧化物酶—过氧化氢酶酶仍然会保留50%左右的活性。使katG与异烟肼的结合受到阻碍，使异烟肼活化能力丧失。除了katG点位之外还包含以下突变点位，即381位天冬氨酸、275位苏氨酸、148亮氨酸、108位组氨酸以及104位精氨酸等，以上突变一定程度上会影响酶的催化能力与稳定性，使异烟肼在结核菌的作用下出现耐药性。

1.2 作用靶点：inhA基因经过编码后会生成32KDa分子量的蛋白质，在烯酰基乙—NADH的作用下inhA基因产生蛋白还原酶，这一系统的作用涉及到分析菌酸的合成，在结合催化短链脂肪酸的情况下会生成枝菌酸，即作用靶点。在菌体与异烟肼结合后，异烟肼在KatG的作用下会转化为活性形式，即能够起来抗菌作用也能够支分枝菌酸的合成造成干扰，使异烟肼产生耐药性。inhA通常表现为缺失突变和点突变，其突变位置主要为丙氨酸、脯氨酸、丙氨酸、缬氨酸和异亮氨酸、苏氨酸和丙氨酸，所产生的点密码子突变会造成HNDH与InhA蛋白的亲和力受到影响，使分枝菌酸生物合成受到抑制。

2 利福平

利福平的抗结构作用于1972年首次被发现，杀菌效果十分突出，是一种非常重要的抗结核药物。利福平具有很广的抗菌谱，对繁殖期与静止期结构菌有着十分强大的抑制作用，使异烟肼和链霉素抗菌活性得到提升。该药物在受到RNA聚合酶的作用下，能够对聚合酶的活性受到抑制，对分枝杆菌的RNA转录受到干扰，进而使蛋白质合成受到阻碍，起到良好的抗菌效果。RNA聚合酶由α、β、β'和σ亚基所组成，分别由rpoA、rpoB、rpoC和rpoD基因编码。全酶是由σ亚基和核心酶共同构成，核心酶由一条β'、一条β链和两条α链所组成，所产生的酶具有比较强的催化能力，在σ亚基的作用下能够实现异地启动转录，起到启动子的作用。利福平很容易受到耐药菌的影响，进而使异烟肼产生一定的耐药性，所生成的结核分枝杆菌会产多耐药性。经研究发现，rpoB基因突变是造成利福平耐药性的主要因素。rpoB编码氨基酸1178个开放阅读框架量3534bp，在密码子突变的情况下，会使结合点位出现结构性的改变，使利福平丧失杀菌能力。95%以上的突变出现于核心区域内，比如缺失突变、插入突变、错义突变以及点突变等。该突变发生位置通常为516、526和531密码子，其中最为常见的位点为缬氨酸、天冬氨酸、酪氨酸、亮氨酸。经研究发现，81bp与rpo B核心区域还会出现多核苷酸突变。经MIC测定表明，利福平的526和531突变与该药物的耐药性的相关性最大。

3 吡嗪酰胺

吡嗪酰胺能够将结核分支杆菌在半休眠期状态下会杀死，在一线抗结构药物与吡嗪酰胺共同使用的情况下能够大幅缩短患者的治疗期。该药物属性烟酰类药物的一种，同时也是抗结核前药的一种。然而，该药物的发挥对于作用环境有一定的要求，其抗菌作用只有在酸性条件下才能够发挥出来。吡嗪酰胺在酸性环境的作用下会唤醒吡嗪酸的活性，通过细胞膜，使吡嗪酸大量聚集于分枝杆菌细胞内，吡嗪酸在质子化作用下能够形成酸化的细胞质，使细胞内hH值得到一定程度的降低，使脂肪酸酶活性受到抑制，进而起到一定的杀菌效果。

经研究发现，结构分枝杆菌在受到pncA突变的作用下会产生吡嗪酰胺酶对结构分票杆菌耐药性的基础。pncA基因编码186个氨基酸，长558bp。pncA基因突变突变位点分散并且繁多，至少有175种突变形式，主要位于基因下游序列较宽的范围内，少数为缺失突变和投入突变，多数为点突变。

4 结束语

近来又出现了耐多药及广泛耐多药结核分枝杆菌，这些病源菌不仅对一线抗结核药物耐药。因此，进一步发现其他耐药机制和寻找新的抗结核药物变得刻不容缓。