结核分枝杆菌对于异烟肼耐药的分子机制研究进展

生相关。［8］
1 KatG（ 过氧化物酶） 基因 过氧化物酶（ katG） 是唯一能够激活异烟肼的酶，INH 进
入结核分枝杆菌细胞内，被 katG 激活氧化成异烟酸，异烟酸 作用于烯酞基还原酶，参与烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（ NAD，辅 酶 I） 的合成，干扰细胞壁中的分枝菌酸生物合成，使结核分 枝杆菌细胞壁的完整性及抗酸性受损。KatG 基因突变包括 完全缺失，点突变、碱基的插入和缺失，均可造成 KatG 基因 功能的下降 或 缺 失，势 必 影 响 KatG 对 INH 的 激 活，而 导 致 INH 耐药。 1. 1 KatG 基因部分突变： KatG 基因的突变是导致结核分枝 杆菌 INH 耐药主要成因，在耐药性相关的 katG 基因突变中， 基因 315 位氨基酸密码子突变的检出率最高，其中第 315 位 丝氨酸→苏氨酸（ Ser→Thr，AGC→ACC） 的突变频率最高。［9］ 此位点的基因突变使 katG 活性位点甲基化，因而其编码的过 氧化氢酶 － 过氧化物酶无法激活 INH，导致 INH 耐药［10］。有 研究报道 katG 基因 315 位点丝氨酸 →天冬酰胺 （ Ser→Asn， AGC→AAC） （ 18. 18% ，2 /11） ［11］，丝 氨 酸 → 异 亮 酰 胺 （ Ser → Ile，AGC→ATC） （ 2. 44% ，1 /41） 等等突变均可与异烟肼耐药 相关［12］。有研究对比了 katG315 位点基因突变发生率情况： 俄罗斯西北地区（ 93% ，191 /204） 、南非（ 64% ，80 /124） 、中国 （ 38. 6% ，39 /101） 印度（ 31% ，15 /49） 、新加坡（ 26% ，41 /160） 、 芬兰（ 7% ，4 /54） ［13］，KatG315 突变率差异可能是与所收集标 本来源的地域差别相关，另外标本量不足也会引起结果的误 差。有研究报道 KatG 第 329 位点基因突变天冬酰胺→缬氨 酸（ Asn→Val） ，该突变使重组 KatG 过氧化氢酶活性完全丧失 导致异烟肼耐药，这可能与天冬酰胺是极性、中性氨基酸，缬 氨酸是非极性、疏水性氨基酸，天冬酰胺→缬氨酸突变氨基酸 性质变化较大相关； 也可能与在分子结构中 329 位氨基酸的 位置相关［14］。异烟肼耐药菌株的 KatG 第 463 位点基因突变 精氨酸→亮氨酸（ Arg→Leu） ，有研究表明该突变并不改变过 氧化氢 － 过氧化物酶的活性，认为 KatG 基因中 Ｒ463 / L 突变 无意义［15 － 16］。因“主要多态性随机重复序列”引起 katG 基因 重排导致 katG 区域的不稳定而导致 katG 463 突变，该突变与 基因多态性相关。 1. 2 KatG 基因缺失： 仅有很小部分耐 INH 结核菌株 katG 基 因完全缺失，且该菌株对异烟肼高度耐药［17］。1992 年 Zhang 等发现高耐药性菌株（ M IC ＞ 50 pg / ml） 3 株［18］，完全为过氧 化氢酶阴性，有 2 株完全缺失 kat G 基因，提示是由于 katG 基 因的完全缺失导致其编码产物过氧化氢 － 过氧化物酶的活性 丧失造成对异烟肼高度耐药。KatG 是结核分枝杆菌的一种重
烯酰脂酰载体蛋白还原酶（ inhA） 和 β － 酮脂酰脂酰载体 蛋白合酶（ kasA） 属于Ⅱ型脂肪酸合酶（ fatty acid synthase Ⅱ， FAS Ⅱ） 系统，分别由 inhA 基因和 kasA 基因编码。FAS Ⅱ系 统多酶复合体与分枝菌酸的合成相关，分枝菌酸是结核分枝 杆菌细胞壁的关键成分，与枝菌酸长链脂肪酸合成和延伸相 关的酶学催化步骤是 INH 的攻击目标，故 INH 破坏了细胞 壁，细菌因耐酸性和疏水性丧失死亡。inhA 与 NADH 和 3 个 FAS － Ⅱ复合物结合，与 KasA，酰基载体蛋白 攻击于靶点后可使成熟的 枝菌酸不能产生，同 时 使 已 成 熟 的 枝 菌 酸 被 不 断 耗 尽。［19］ Inh A 和 Kas A 基因的共同过表达与异烟肼耐药相关，而 Inh A 表 达水平改变更能够影响 Kas A 表达水平［20］。InhA 活性位点 处的 NADH 与活化后的 INH 共价连接后，影响 InhA 还原酶活 性，起到阻碍分枝菌酸的生物合成杀菌作用； 而 INH 结构基因 突变则影响活化的 INH 与 NADH 的共价连接，从而破坏 INH 的作用产生耐药性［21］。KasA 和 acpM 基因分别编码码 β － 酮 脂酰脂酰载体蛋白合酶和酰基载体蛋白，活化的 INH 与这两 种蛋白共价连接，形成三元络合物 KasA － INH － AcpM，以阻 碍分枝菌酸生物合成； KasA 基因突变能够使 INH 与 KasA 和 AcpM 共价连接被破坏而致异烟肼耐药。［22］
4 ndh 基因等其他基因 还有许多基因被报道与结核分枝杆菌对异烟肼的耐药性
相关，如 ndh、iniA、iniB、iniC、accD6、efpA、furA、nal 等等。其中 ndh 基因编码 NADH 脱氢酶，ndh 基因突变使 NADH 氧化受抑 制，以致 NADH 增多，NAD + 减少，NADH / NA D + 比例改变使 INH 过氧化被抑制而致耐药。上述基因大多与异烟肼耐药关 系尚不十分明确，分子细节尚不清晰，仍需进一步探索研究加 以证实。
吉林医学 2014 年 5 月第 35 卷第 14 期
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要防御性毒力决定因子，对细菌生存起到重要的作用，katG 缺 陷易受到宿主产生的氧化胁迫攻击，故 KatG 发生完全缺失的 概率极小。
2 烯酰脂酰载体蛋白还原酶（ inhA） 和 β － 酮脂酰脂酰载体 蛋白合酶（ kasA） 基因
总之，结核分枝杆菌对异烟肼耐药分子机制十分复杂，涉 及诸多基因突变，其分子细节及基因作用至今未能够完全阐 明尚存有争议，还 有 待 进 一 步 研 究 探 索。以 助 于 实 现 对 异 烟 肼耐药的结核分枝杆菌致病病例临床上能更快的诊断和更有 效的治疗控制。
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