结核分枝杆菌耐药机制的研究进展

由于ＭＴＢ有相对的耐干燥、耐碱等特性，使得 它很难被清除，ＭＴＢ的抵抗力和耐药性也得益于它 的细胞壁结构。这种非常特殊的细胞壁同样破坏了 巨噬细胞的吞噬作用，也使得ＭＴＢ能在巨噬细胞 内得以存活。正是因为细胞壁在耐药和抵抗力中独 特的作用。科学家希单能通过找到潜在药物作用的 新位点或改变细胞壁的结构而增强ＭＴＢ对药物的 敏感性。 ２基因突变与ＭＴＢ耐药
ｍｉｌｌｉｏｎ ｐｅｏｐｌｅ ｄｉｅ ｏｆ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ ｅｖｅｒｙ ｙｅａｒ．Ｉｔ ｉｓ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｔｈａｔ ｎｅｗ ｃａｓｅｓ ａｒｅ ９．２ ｍｉｌｌｉｏｎ ｅａｃｈ ｙｅａｒ．Ｍｏｒｅ
ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ，ｏｎｅ ｔｈｉｒｄ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ’ｓ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｎｆｅｃｔｅｄ ｗｉｔｈ Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔＯ ＷＨＯ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ，ｐａｔｉｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｄｒｕｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ ｈａｖｅ ａｃｃｏｕｎｔｅｄ ｆｏｒ ２０％．ａｎｄ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｙｅａｒ ｂｙ ｙｅａｒ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａ ｃｌｅａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
此外，尽管有学者发现ｋａｓＡ、ｎｄｈ、ｅｆｐＡ、ｆｕｒＡ 等基因突变可能与ＩＮＨ耐药有关，但其作用机制等 有待进一步研究。 ２．２利福平（ＲＦＰ）耐药的分子机制 ＲＦＰ是用于 防治结核病的一线药物。通过与ＤＮＡ依赖的细菌 ＲＮＡ聚合酶ｐ亚基结合，干扰、抑制细菌ＲＮＡ的 合成。抑制细菌的生长繁殖，导致细菌的死亡。ＲＦＰ 有很强的杀菌能力，它能有效地杀灭细胞内外的 细菌。
ＲＦＰ耐药的产生主要是因为当ｒｐｏＢ基因发生 突变时。ＲＮＡ聚合酶８一亚单位酶活性改变，ＲＦＰ不 能与细菌ＲＮＡ聚合酶８一亚单位结合而表现为耐 药。ｒｐｏＢ基因突变一般是单个碱基突变或数个碱 基联合突变。也有碱基的插入和缺失，共３０多种，主 要的突变位点发生在５０７－－－５３３位密码子，其中最常 见的突变位点是５３１、５２６、５１６位［６｜。 ２．３链霉素（ＳＭ）耐药的分子机制 ＳＭ是防治结 核病的一线药物，是氨基环醇糖苷类抗菌药物．主要 作用于核糖体３０Ｓ亚基，抑制肽链的延长．影响蛋白 质的合成，发挥抗菌作用，但ＳＭ仅对吞噬细胞外的 ＭＴＢ具有杀菌作用。研究表明耐ＳＭ菌株有ｒｐｓＩ． 或ｒｒｓ基因的突变。其中以ｒｐｓＩ。基因突变为主，突 变主要位于４３位密码子（Ｌｙｓ—Ａｒｇ）【７ Ｊ。 ２．４吡嗪酰胺（ＰＺＡ）耐药的分子机制 ＰＺＡ是一 线的抗结核常用药物，ＰＺＡ对人型ＭＴＢ有较好的 抗菌作用．而对非ＭＴＢ不敏感。而且其抗菌作用 易受环境影响。只在酸性环境有较强的杀菌作用．对 中性和碱性环境中的结核菌几乎无抑菌作用。这可 能与吡嗪酸有关。一般认为是ＭＴＢ的吡嗪酰胺酶 将ＰＺＡ转化成具有活性的吡嗪酸而发挥杀菌作朋。 研究表明ｐｎｃＡ基肉的突变造成吡嗪酰胺酶活性降 低或丧失，这是导致ＭＴＢ对ＰＺＡ耐药的主要原
ｏｆ Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ ｃａｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ａ ｒａｐｉｄ．ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｔｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｂｕｔ
ａｌｓｏ ｆｉｎｄ ａｎｔｉｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ ｄｒｕｇ ｔａｒｇｅｔｓ，ｄｅｖｅｌｏｐ ｎｅｗ ａｎｔｉｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ ｄｒｕｇｓ。ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ，ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ
ｔｈｅ ｂｕｒｄｅｎ ａｎｄ ｓｕｆｆｅｒｉｎｇ ｏｆ ｐａｔｉｅｎｔｓ．
［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓｌ
Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓＩ Ｄｒｕｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；Ｃｅｌｌ ｗａｌｌ；Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ
ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｉ Ｅｆｆｌｕｘ ｐｕｍｐ
目前对于结核分枝杆菌（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ，ＭＴＢ）耐药性机制研究很多，但主要有 ３种观点：①细胞壁结构与组成变化，使细胞壁通透 性改变。药物通透性降低．产生降解或灭活酶类。改 变了药物作用靶位。②可能存在耐药质粒或转座子 介导的耐药；在ＭＴＢ中己经发现了活跃的药物外 排泵系统，外排泵能将菌体内药物泵出，使得胞内药 物浓度不能有效抑制或杀死分枝杆菌。从而产生耐 药性。③结核杆菌耐药性的产生多见于其基因组上 编码药物标靶的基因或药物活性有关的酶基因突变
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．综述．
结核分枝杆菌耐药机制的研究进展
孙勇 李传友许绍发
【摘要】在人类的传染病中，结核病死亡率最高。每年约有２００万人死于结核病Ｉ而且估计每年有 ９２０万的新发病例，更为严重的是全世界１／３的人口都感染过结核分枝杆菌。据ＷＨＯ统计，目前全世 界耐多药结核患者已占２０％．而且这个数字在逐年递增。因此．明确结核分枝杆菌耐药机制不仅能够建 立快速、灵敏、准确的检测方法，更重要的是能找到抗结核药物靶点，开发新的抗结核药物。控制结核病 疫情．减轻患者的负担与痛苦。
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ。Ｂｅｉｊｉｎｇ １０１１４９，Ｃｈｉｎａ
Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ：ＬＩ Ｃｈｕａｎ—ｙｏｕ，Ｅｍａｉｌ：ｌｉｃｈｕａｎｙｏｕ６６８８＠ｈｏｔｍａｉｌ．（Ｄ研 ＸＵ Ｓｈａｏ－ｆａ，Ｅｍａｉｌ：ｘｕｓｈａｏｆａ＠２６３．ｎｅｔ
［Ａｈｔｍｃｔ］ Ｉｎ ｈｕｍａｎ ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ ｄｉｓｅａｓｅｓ，ｔｈｅ ｍｏｒｔａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ ｉｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ，ａｂｏｕｔ ｔｗｏ
表ｌ 结核分枝杆菌药物作用机制与耐药突变频率
万方数据
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位点上。 ２．１．３ ｏｘｙＲ—ａｈｐＣ基冈 ｏｘｙＲ基冈作为一个调节 蛋白．它即是氧压的感应器义是基肉转录的活化剂， ｏｘｙＲ基因控制编码解毒酶基因如触酶一过氧化物酶 （ＫａｔＧ基因编码）和烷基氢过氧化物酶（ａｈｐＣ基冈 编码）的表达。研究表明。在ＭＴＢ复合体中的 ｏｘｙＲ基冈发生大量的移码突变和缺失、失活，使其 成为一个无活性的假基因。当ａｈｐＣ基因的启动子 突变时，ａｈｐＣ表达上调。弥补了ｏｘｙＲ基因缺陷，产 生ＩＮＨ耐药。一般研究者发现在ＩＮＨ耐药菌株中 ｏｘｙＲ启动子序列的突变常伴随着ＫａｔＧ活性的不 足。因此，一般将ａｈｐＣ基因突变作为ＫａｔＧ损伤的 标志。
基因学的研究表明。基因变异是ＭＴＢ产生耐药 性的主要机制。例如碱基的插入、缺失、置换等。抗菌 药物作川靶点的突变，使其结合靶点的能力下降。从 而导致其对抗结核药物的耐药。下面对几种主要的 抗结核药物的耐药分子机制进行详细的阐述（表１）。 ２．１ ＩＮＨ耐药的分子机制 ＩＮＨ是防治结核病的 一线用药，对各种ＭＴＢ都有杀菌作用，可杀灭细胞
Ｉ）（）ｌｌ １０．３７６０／ｃｍａ．ｉ．ｉｓｓｎ．１６７３－４３６Ｘ．２０１０．０２４．００９ 基金项目ｌ同家重大科技专项（２００８ＺＸｌ０００３—００５） 作者单位１１０１１４９北京市结核病胸部肿瘤研究所细菌免疫 学室（孙勇、李传友）．胸外科（许绍发） 通信作者ｌ李传友．ＥｍａｉｌｌＩ．ｃｈｕａｎｙｏｕ６６８８＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｒｎ
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透性，导致药物进入高疏水性细胞擘间隙比较慢，这 便筑成了ＭＴＢ对药物的第一道防线。
有些抗结核药物是以细胞壁为靶点的，例如异 烟肼（ＩＮＨ）和乙硫异烟胺抑制合成分枝菌酸，乙胺 丁醇（ＥＭＢ）则主要干扰阿拉伯糖的合成，ＭＴＢ细 胞壁的变化使得药物作用靶位改变，从而导致耐药 的发生。Ｖｅｌａｙａｔｉ等∞３用透射电子显微镜观察了 ＭＴＢ的细胞壁。发现广泛耐药结核和耐多药结核菌 株的细胞壁厚度分别是（２０．２±１．５）ｎｍ和 （１７．１±１．０３）ｎｍ，而敏感株的细胞壁厚度仅为 （１５．６±１．３）ｎｍ（Ｐ＜０．０１），这说明细胞壁与 ＭＴＢ耐药性是密切相关的。
内外的ＭＴＢ。其作用机制可能有多种方式：①研究 表明ＩＮＨ实际上是一个药物前体．它可以被ＭＴＢ 的触酶一过氧化物酶激活。抑制细胞壁中磷脂和分枝 菌酸的生物合成，导致细胞壁的通透性增强，使分枝 杆菌失去抗酸性而死亡。②ＩＮＨ在菌体内被氧化 为异烟酸，取代烟酰胺。形成烟酰胺腺核苷酸的同系 物，干扰酶的活性，使之失去递氢作用，因而抑制 ＭＴＢ的生长。③ＩＮＨ与ＭＴＢ的某些酶所需铜离 子结合，使酶失去活性而发挥抗菌作用。ＭＴＢ耐 ＩＮＨ主要与下列基因突变有关。 ２．１．１ ＫａｔＧ基因 ＫａｔＧ基冈是触酶一过氧化物酶 的编码基因。研究认为ＫａｔＧ基冈的变异导致 ＭＴＢ触酶一过氧化物酶活性降低或缺失，从而引起 ＩＮＨ耐药。２０世纪９０年代早期，Ｚｈａｎｇ等【１４３将 ＫａｔＧ基冈克隆导入耐ＩＮＨ的耻垢分枝杆菌町恢复 ＩＮＨ敏感性，使ＫａｔＧ基因成为第１个发现并被验 证的ＭＴＢ耐药基因。最常见ＫａｔＧ基凶随机耐药 突变的ｆ移点是３１５位密码子（Ｓｅｒ－－Ｔｈｒ）【３ｊ。 ２．１．２ ｉｎｈＡ基冈 ｉｎｈＡ是烯酰基还原酶的编码 基因，其编码的ＮＡＤＨ依赖的烯酰基还原酶催化 不饱和脂肪酸转化为饱和脂肪酸的还原反应，参与 长链脂肪酸的合成。分枝杆菌利用该产物合成的超 长链ａ脂肪酸组成其细胞壁。ＩＮＨ进入菌体后，在 分枝杆菌触酶一过氧化物酶的作用下氧化脱氢生成 亲电子形式。这种形式能与分枝菌酸生化合成途径 中的烯酞基还原酶一还原型烟酞胺二核昔酸复合体 结合。干扰分枝菌酸合成而发挥抗菌作用。ｉｎｈＡ基 因突变主要发生在其启动子区的一１５和一２４两个
【关键词】结核分枝杆菌；耐药机制；细胞壁；分子机制；外排泵
Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ ｄｒｕｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｌｕｍ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ＳＵＮ Ｙｏｎｇ，ＬＩ Ｃｈｕａｎ—ｙｏｕ，ｘｕ
Ｓｈａｏ－ｆａ．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｙ。Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ ａｎｄ Ｔｈｏｒａｃｉｃ Ｔｕｍｏｒ
万方数据
因。ｐｎｃＡ基闪突变位点较多且较为分散，有多达 ５０多个位点突变可能与ＰＺＡ耐药有关。其中突变 位点主要分布在１８～５７氨基酸，８２～１２８氨基酸， 发现耐药株２４位密码子（Ｇｌｙ—Ａｓｐ）、１６０位 （Ｔｈｒ—Ｌｙｓ）、５１位（Ｈｉｓ—Ｐｒｏ）有不同的突变。 研究同时发现第１０２位发生移码突变，导致１６７ ｂｐ 核酸缺失【８ｊ，而有些耐ＰＺＡ菌株没有发生ｐｎｃＡ基 因突变，这说明还存在其他的耐药机制，还有待更广 泛深入的研究。 ２．５ ＥＭＢ耐药的分子机制 ＥＭＢ是抗结核治疗 的一线药物。是一种阿拉伯糖类似物。ＥＭＢ通过抑 制阿拉伯糖基转移酶来阻断阿拉伯聚糖的合成。造 成阿拉伯半乳聚糖的合成障碍，增加了细胞壁通透 性。从而导致细菌的死亡。此外，ＥＭＢ还干扰磷脂 的新陈代谢和分枝菌酸的合成，导致细胞壁合成障 碍，抑制了细菌的繁殖。
许绍发．Ｅｍａｉｌｌ ｘｕｓｈａｏｆａ＠２６３．ｎｅｔ
万方数据
所造成。目前对结核杆菌耐药分子机制的研究主要 集中在各种药物的作用靶点及其相关基因的突变 上。本文就这三个方面与耐药机制关系作一综述。 １ ＭＴＢ的细胞壁的结构与组成变化
ＭＴＢ的细胞壁和其他细菌有着很大的差别，其 肽聚糖主要由Ｎ一乙酰葡萄糖胺和Ｎ一乙酰胞壁酸组 成，类脂质含量超过６０％，而革兰阴性细菌类脂质 含量仅占２０％左右。类脂质是一类复杂的复合物， 它赋予ＭＴＢ表面疏水性，含有分枝菌酸、索状因 子、多糖类、磷脂、蜡质Ｄ等［１】。分枝菌酸是ＭＴＢ 和棒状杆菌属独有的结构，主要由２２—２４碳短链和 ４０－６４长链分枝脂肪酸组成．分枝菌酸层能形成有 效的屏障。使ＭＴＢ免受溶菌酶、自由基等损伤。抵 抗亲水性化合物或抗生素的攻击。而阿拉伯半乳聚 糖层又能阻止疏水性分子的进入。此外。分枝杆菌 细胞壁上有选择性阳离子的孔蛋白．能有效控制或 阻滞亲水性小分子的扩散，大大降低了化合物的渗