王秀媛

作者單位：301800 天津，天津市寶坻區(qū)中醫(yī)醫(yī)院檢驗科

結(jié)核病是一種傳染性疾病，其病原菌為結(jié)核分枝桿菌。臨床上常應(yīng)用抗生素來治療該疾病。近年來，抗生素的廣泛應(yīng)用和不合理使用，導(dǎo)致耐藥結(jié)核菌株的出現(xiàn)。耐藥結(jié)核菌株的產(chǎn)生和播散，已成為21世紀(jì)結(jié)核病控制難題之一。因此，需深入了解結(jié)核桿菌耐藥機(jī)制，并作出相應(yīng)的藥物調(diào)整，以遏制耐藥結(jié)核病的蔓延[1]。結(jié)核分枝桿菌和其他細(xì)菌一樣具有復(fù)雜的耐藥機(jī)制，可分為固有性耐藥和獲得性耐藥。本文就結(jié)核分枝桿菌的耐藥機(jī)制綜述如下。

1 固有性耐藥機(jī)制

1.1 結(jié)核分枝桿菌細(xì)胞壁滲透性下降 分枝菌酸、阿拉伯半乳聚糖和細(xì)胞壁黏肽三種成分共同組成結(jié)核分枝桿菌的細(xì)胞壁。細(xì)胞壁內(nèi)類脂質(zhì)含量非常高，使親水性抗生素進(jìn)入細(xì)胞壁間隙較慢，這一物理屏障成為結(jié)核分枝桿菌第一道抵制藥物的防線。細(xì)胞壁滲透性下降，藥物不容易通過高疏水性細(xì)胞壁間隙，這樣就降低了藥物的有效性，成為結(jié)核分枝桿菌耐藥機(jī)制中最常見的一種[2]。

1.2 藥物外排泵 外排泵屬于細(xì)胞重要功能性膜蛋白，是代謝鏈組成的重要部分，當(dāng)有藥物進(jìn)入細(xì)胞時，外排泵充分發(fā)揮外排作用，將藥物從胞內(nèi)排除。研究發(fā)現(xiàn)，外排泵在分枝桿菌耐藥機(jī)制中發(fā)揮重要作用：當(dāng)藥物進(jìn)入胞內(nèi)時，外排泵會將胞內(nèi)藥物泵出胞外，這樣胞內(nèi)藥物濃度顯著降低，可能不能達(dá)到發(fā)揮作用的有效濃度，無法對分枝桿菌的生長等生理過程進(jìn)行抑制，從而導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生[3]。以蛋白氨基酸同源性為劃分依據(jù)，藥物外排泵可分為多個類型。目前已發(fā)現(xiàn)的外排泵類型主要有易化超家族、耐受小節(jié)分裂區(qū)家族、ATP結(jié)合盒超家族、小耐多藥性家族等[4]。

2 獲得性耐藥機(jī)制

2.1 異煙肼 異煙肼是酰肼類藥物，其主要作用機(jī)制是對結(jié)核桿菌菌壁分枝菌酸的生物合成進(jìn)行抑制，通過抑制該反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)菌的疏水性、增殖性和耐酸性均喪失，使細(xì)胞無法適應(yīng)外部環(huán)境，導(dǎo)致細(xì)胞最終破裂、死亡。此外，異煙肼的另一作用機(jī)制為可以結(jié)合細(xì)菌胞內(nèi)的一些輔酶，導(dǎo)致輔酶不能很好地發(fā)揮生理作用，致使細(xì)菌D N A和R N A的合成被干擾，從而達(dá)到殺菌目的。與結(jié)核分枝桿菌耐異煙肼有著密切關(guān)系的基因包括kasA、katG、inhA、ndh等。

katG基因表達(dá)的過氧化氫酶-過氧化物酶可氧化異煙肼藥物前體為異煙酸，后者可與enoyl-A C P還原酶發(fā)生反應(yīng)，阻止結(jié)核桿菌合成胞壁枝菌酸，導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂。當(dāng)katG基因發(fā)生點突變、部分缺失、堿基對插入等時，過氧化氫酶-過氧化物酶活性降低或缺失，異煙肼活化障礙，是導(dǎo)致異煙肼耐藥的主要原因[5]。第315位密碼子位點突變多為蘇氨酸、天冬酰胺、異亮氨酸、精氨酸代替蘇氨酸；第463位密碼子突變多表現(xiàn)為亮氨酸代替精氨酸突變?yōu)榱涟彼?。此外還可見k a t G基因第104位精氨酸、第108位組氨酸、第148位亮氨酸等突變[6]。

inhA基因編碼enoyl-ACP還原酶，后者是異煙肼的作用靶點?；罨漠悷熾峦ㄟ^N A D H輔助因子與inhA酶的活性部位相結(jié)合，導(dǎo)致該酶失活，分枝菌酸生化合成途徑受阻。當(dāng)inhA基因發(fā)生突變時，可通過降低異煙肼與N A D H的親和力導(dǎo)致異煙肼耐藥。i n h A基因突變率較高位點主要在280位、94位、90位。inhA基因的突變頻率低于katG基因，且產(chǎn)生較低的異煙肼耐藥性[7]。inhA基因突變還會引起與異煙肼結(jié)構(gòu)相近的抗結(jié)核藥物乙硫異煙肼產(chǎn)生耐藥性變化[8]。

2.2 利福平 利福平主要通過于結(jié)核桿菌依賴DNA的RNA聚合酶β亞單位(rpoB）作用而發(fā)揮抗結(jié)核作用，阻斷細(xì)菌的轉(zhuǎn)錄過程，使用細(xì)菌死亡。大約90%～95%的利福平耐藥菌株存在rpob基因突變。該基因突變可降低R N A聚合酶的穩(wěn)定性，使利福平不能與結(jié)核桿菌的rpoB結(jié)合，導(dǎo)致結(jié)核桿菌對利福平耐藥。

r p o b基因突變95%發(fā)生在密碼子第507～533位點，突變類型包括點突變、缺失或插入等，以第531位亮氨酸、色氨酸代替絲氨酸，第526位酪氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸代替組氨酸最為常見。531位和526位密碼子突變是導(dǎo)致利福平高水平耐藥的主要原因。rpoB基因其他位點也可發(fā)生突變，如第511、516、518、522位點，但發(fā)生頻率低于第531和526位，且導(dǎo)致利福平和利福噴丁低水平耐藥[9]。研究表明，RNA聚合酶的其他亞基也可發(fā)生突變，并可能通過改變分枝桿菌細(xì)胞壁的滲透屏障引起利福平耐藥，仍需進(jìn)一步深入研究[10]。

2.3 吡嗪酰胺 吡嗪酰胺在結(jié)核桿菌菌體內(nèi)的吡嗪酰胺酶作用下，轉(zhuǎn)化為吡嗪酸而發(fā)揮抗菌作用。此外，吡嗪酰胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)類似于煙酰胺，可影響脫氫酶，抑制結(jié)核桿菌利用氧的過程，從而導(dǎo)致細(xì)菌的正常代謝受阻，細(xì)菌死亡。多項研究結(jié)果均支持，結(jié)核分枝桿菌耐吡嗪酰胺的主要原因與吡嗪酰胺酶的編碼基因pncA突變有關(guān)[11]。pncA基因包含561個堿基，點突變較常見，突變位點繁多，較為分散，多達(dá)50多個突變位點可能與吡嗪酰胺耐藥有關(guān)，但主要集中在第3～17位、132～142、61～85等[12]。

2.4 鏈霉素 鏈霉素的抗菌作用主要是與結(jié)核分枝桿菌核糖體的30s亞單位相結(jié)合，干擾細(xì)菌m R N A的翻譯，從而阻礙蛋白質(zhì)。其中，r p s L基因主要編碼核糖體蛋白S12，第43和88位密碼子是其主要突變位點，由精氨酸代替賴氨酸；rpsL基因中第43位密碼子的突變頻率最高，且往往導(dǎo)致高水平耐藥。Rrs基因主要編碼16SrRNA，第491、512、519位點是其主要突變位點[13]。然而，有約三分之一的低水平耐鏈霉素菌株中，rpsL和rrs基因并沒有發(fā)生突變，提示鏈霉素耐藥可能還有其他基因共同參與[14]。

2.5 乙胺丁醇 乙胺丁醇屬阿拉伯糖類似物，其作用機(jī)制是與阿拉伯糖基轉(zhuǎn)移酶進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)而影響阿拉伯甘露聚糖和阿拉伯半乳聚糖的合成，最終導(dǎo)致細(xì)胞壁合成受到影響，細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)酸積累，隨著積累增多導(dǎo)致細(xì)胞死亡。因阿拉伯糖基轉(zhuǎn)移酶對結(jié)核分枝桿菌內(nèi)存在，故乙胺丁醇也成為抗結(jié)核的重要藥物。近年來發(fā)現(xiàn)結(jié)核桿菌對乙胺丁醇也出現(xiàn)耐藥性，對其耐藥機(jī)理進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，阿拉伯糖基轉(zhuǎn)移酶的編碼基因embABC操縱子過分表達(dá)點或突變導(dǎo)致藥物失去作用位點是主要的耐藥機(jī)制[15]。

2.6 喹諾酮類 喹諾酮類藥物主要通過抑制結(jié)核分枝桿菌的活性，從而停止D N A復(fù)制。D N A回旋酶由gyrA和gyrB基因編碼，這兩種基因突變不利于喹諾酮類藥物與D N A回旋酶的結(jié)合，引起耐藥性。gyrA基因往往導(dǎo)致中至高度耐藥，gyrB基因突變主要引起低水平耐藥。gyrA基因的突變位點主要集中在第90、91、94位密碼子。但仍有高達(dá)58%的對喹諾酮耐藥的結(jié)核桿菌菌株未出現(xiàn)g y r A、g y r B基因突變，其耐藥機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

3 展望

結(jié)核病的病原菌為結(jié)核分枝桿菌，臨床對于該疾病的治療主要為抗生素類藥物治療，但隨著抗菌藥物的廣泛使用，細(xì)菌耐藥性是目前臨床面臨的一項重大難題。細(xì)菌耐藥性的出現(xiàn)為疾病治療帶來了巨大的考驗。針對結(jié)核病，耐藥結(jié)核菌株的出現(xiàn)，特別是耐多藥菌株和廣泛耐藥菌株的出現(xiàn)給疾病的預(yù)防、治療帶來更多困難，目前針對耐藥機(jī)制的研究已經(jīng)有了初步進(jìn)展，也為耐藥機(jī)制的進(jìn)一步研究和研發(fā)針對耐藥機(jī)制的特效藥物提供了指導(dǎo)和方向，對疾病預(yù)防和治療具有重要意義。但結(jié)核菌耐藥機(jī)制多變且復(fù)雜，目前并未完全掌握其機(jī)制，仍需更進(jìn)一步研究。