氟喹诺酮类药物的抗结核作用

作者单位:101149北京市结核病胸部肿瘤研究所 综述氟喹诺酮类药物的抗结核作用陆宇 朱莉贞 段连山据WHO管理抗结核药物的有关人士称,今后10年内肺结核患者将增加3000万,使用现有的抗结核药物只能减少1500万人的死亡,另一半人的生命完全取决于能否开发抗结核新药。

所以需要抗结核新药迫在眉睫[1],抗结核新药的开发研究乃当务之急。

自第一个具有6 氟和7 哌嗪取代的诺氟沙星被开发进入新喹诺酮即氟喹诺酮阶段以来,喹诺酮类药物飞速发展,具有广谱、高效、低毒的新品种不断出现。

由于氟喹诺酮类药物具有抗分支杆菌活性,引起了人们的极大兴趣,使它们成为抗结核新药研究中的一个主要动向。

其中,环丙沙星(ciprofloxacin,CPFX,C)、氧氟沙星(ofloxacin,OFLX)、左氟沙星(lev ofloxacin,LVFX)、司帕沙星(sparfloxacin, SPFX)、莫昔沙星(moxifloxacin,MXFX)等研究较多且已部分用于临床,现将它们的抗结核作用综述如下。

一、作用机制氟喹诺酮类药物主要作用于细菌(结核分支杆菌)的脱氧核糖核酸(DNA)旋转酶(拓扑异构酶)。

DNA拓扑异构酶是可通过所谓超螺旋,解旋,打结,连结等催化反应来改变DNA构型的一种酶。

DNA旋转酶有2个由旋转酶A基因编码的亚单位(GyrA),它们能使双股DNA链在细菌染色体上断开,并在超螺旋后将染色体重新封接。

此外还有2个由旋转酶B基因编码的亚单位(GyrB),它们在A亚单位将原来的DNA链重新封接后使DNA链形成负超螺旋。

氟喹诺酮类药物能抑制DNA旋转酶A亚单位,从而抑制细菌DNA的复制和转录,达到抗菌目的。

氟喹诺酮除直接作用于DNA旋转酶外,最近又发现拓扑异构酶!是它们的第二个作用靶位。

二、体外活性1 抑菌活性:环丙沙星及氧氟沙星对结核分支杆菌具有很好的活性,1986~1992年许多研究者使用了相当数量的菌株证明两者的体外活性大致相同。

在7H11琼脂培养基及7H12肉汤培养基中对无论敏感及耐药结核分支杆菌还是临床分离菌株的最低抑菌浓度(MIC)环丙沙星分别为0 125~2 g/ml、0 25~2 g/ml;氧氟沙星分别为0 5~1g/ml、0 25~2 g/ml[2]。

在Ogawa鸡蛋培养基上,环丙沙星的MIC是0 5~1g/ml,氧氟沙星是0 63~1 25 g/ml[3]。

两者的MIC均远低于各自在血清及组织中可获得的浓度,且均明显低于诺氟沙星、二氟沙星、依诺沙星、培氟沙星、氟罗沙星、氨氟沙星,而它们对结核分支杆菌的MIC都大于4 g/ml。

左氟沙星是氧氟沙星的L型光学异构体,其具有更宽的抗菌谱且对多种细菌的抗菌活性是氧氟沙星的2倍。

在7H11培养基中,左氟沙星抗结核分支杆菌的MIC50、MIC90均为0 39 g/ml,氧氟沙星的MIC50、MIC90均为0 78 g/ml。

在7H12培养基中对敏感菌及耐药菌,左氟沙星的MIC为0 25~1 g/ml,氧氟沙星为0 5~2 g/ml;对巨噬细胞中的结核分支杆菌,左氟沙星的MIC是0 5 g/ml,氧氟沙星是1 g/ml,这两药均有在巨噬细胞内聚积的趋势,聚积能力无显著差别,所以左氟沙星无论是对细胞内或细胞外结核分支杆菌的抑菌活性均是氧氟沙星的2倍[4]。

Immamura等认为它们抗微生物活性的差别在于两者抗DNA旋转酶的活性不同。

1991年Rastoji等、Ji等分别发现司帕沙星对结核分支杆菌有更高体外活性。

在7H11培养基中,司帕沙星对H37R V结核分支杆菌的MIC是0 25 g/ml,环丙沙星、氧氟沙星为1 g/ml;对18株临床分离株的MIC50、MIC90,司帕沙星分别为0 25 g/ml、0 5 g/ml;环丙沙星、氧氟沙星为1 g/ml、2 g/ml;左氟沙星为0 5 g/ml、1 g/ml[5]。

可见司帕沙星抗结核分支杆菌的MIC低于环丙沙星、氧氟沙星的2~4倍,低于左氟沙星的1倍。

此外,新开发的氟喹诺酮有显示更强大抗结核活性的品种。

如Du 6859a对结核分支杆菌的MIC90为0 2 g/ml,低于氧氟沙星的4~8倍,强于司帕沙星;Bay y 3118对结核分支杆菌的MIC为0 06~0 13 g/ml;莫昔沙星(Bay128039)的体外抗结核活性与司帕沙星相当[6],均具有一定的开发潜力。

2 杀菌活性:氟喹诺酮对结核分支杆菌的最低杀菌浓度(MBC)是MIC的2倍时呈现杀菌作用。

氟喹诺酮类药物的抗结核分支杆菌作用均为杀菌作用。

氧氟沙星、环丙沙星在7H12培养基上的MBC是2 g/ml[2],左氟沙星在7H11培养基上的MBC是1 g/ml,在巨噬细胞中的MBC是2 g/ml,氧氟沙星在巨噬细胞中的MBC是4 g/ml[4],司帕沙星的MBC是0 5 g/ml。

它们各自的MBC/MIC均为2~4。

几种氟喹诺酮类药物的抗结核活性比较见表1。

3 体外与其他抗结核药的相互作用:环丙沙星在与标化抗结核治疗合用的试管试验中发现,环丙沙星与链霉素(SM)、异烟肼(INH)、乙胺丁醇(EMB)、吡嗪酰胺(PZA)等无关,与利福平(RFP)有拮抗性。

氧氟沙星与其他抗结核药并用时,不提高其MIC,也不因合并应用其他亚抑菌浓度的抗结核药而改变,即氧氟沙星与其他抗结核药之间既无协同作用也无拮抗作用,可能为相加作用[3]。

左氟沙星与一线或二线抗结核药2药或3表1 几种氟喹诺酮的抗结核活性比较药物MIC( g/ml)MIC50( g/ml)MIC90( g/ml)MBC( g/ml)环丙沙星0 5~20 5~20 5~41~2氧氟沙星0 5~20 5~1 30 5~41~2左氟沙星0 25~0 50 25~0 51 00 5~1司帕沙星0 12~0 50 250 5药组合应用时,可提高药物的活性,左氟沙星与其他抗结核药可能呈协同作用[7]。

4 耐药性:结核分支杆菌对氟喹诺酮产生自发突变率很低,且各品种间大致相同,为1/106~107。

耐药全发生在染色体上,只有个别报道发生在质粒上。

所有耐药株的MIC增加2~32倍,且对所有的氟喹诺酮有交叉耐药性。

但耐氟喹诺酮的结核分支杆菌对其他抗结核药仍敏感,耐HR的结核分支杆菌对氟喹诺酮亦敏感,即氟喹诺酮与其他抗结核药之间无交叉耐药性。

三、体内活性在小鼠实验性结核治疗中发现,氟喹诺酮在体内的抗结核活性呈剂量依赖。

环丙沙星因胃肠吸收差,使其体内抗结核活性弱于氧氟沙星。

而氧氟沙星150mg/k g每周6次灌胃给药显示轻微的治疗作用,300mg/kg每周6次灌胃给药则显示中等的活性[8]。

药动学研究估计小鼠150mg/kg的曲线下面积(AUC)为48 8 g h/ml,与人体400mg每12小时的AUC41 2∀6 98 g h/ml[9]相似,有理由估计小鼠150mg/kg、300mg/kg分别相当于人体400mg、800mg的剂量,而后者是临床最大耐受剂量。

所以,可以理解氧氟沙星的最大耐受量800mg/d 在治疗人体结核病时显示的是中等强度的治疗活性。

Klemens等[10]研究显示左氟沙星对小鼠实验性结核病200mg/kg的活性是同剂量氧氟沙星的2倍,300mg/kg的活性与E MB、PZA相似,但低于司帕沙星100mg/kg及INH25mg/kg的活性。

但JI等[11]的实验结论是左氟沙星300mg/ kg的体内活性大于INH25mg/kg的活性。

这两种现象的差别由菌株,毒力及体内用药方案的不同所造成。

因为许多研究显示:人体或鼠的左氟沙星药代动力学与氧氟沙星相似,也没有证据说明氟喹诺酮的副作用与抗DNA旋转酶的活性有关,所以左氟沙星的临床最大耐受剂量与氧氟沙星相似,为800mg/d。

用左氟沙星800mg/d治疗人体结核病相信会出现理想效果。

司帕沙星在动物实验中的最小有效剂量是12 5mg/kg,仅为氧氟沙星的1/6~1/8[5]。

用50mg/kg对小鼠结核的治疗作用足以控制病情的发展,且较氧氟沙星300mg/kg的作用更强,与RFP相似,强于INH、PZA[7]。

动力学研究显示,司帕沙星在小鼠50mg/kg、100mg/kg分别相当于人体200mg、400mg的剂量。

所以,为达到最佳治疗结核的效果,司帕沙星应给以400mg/d。

最近又发现莫昔沙星的体内抗结核活性较司帕沙星更强大,研究者认为仅有莫昔沙星在100mg/kg的治疗作用等同于INH25mg/kg的作用[6]。

四、药代动力学特征1.吸收:氟喹诺酮类药物,口服后吸收迅速,生物利用度:环丙沙星为50%~70%,氧氟沙星为90%,新品种高达100%[12]。

服药后1~3小时内出现血浆峰浓度,临床剂量范围内它们的峰浓度(C max)与AUC与剂量呈线性增加关系。

氟喹诺酮类药物稳态浓度与单剂给药后获得浓度相近,并且在多次用药后,在血清或各种体组织液中无临床上明显的蓄积作用。

这些都有利于肺结核的长程治疗。

食物对氟喹诺酮的吸收几乎无影响,仅引起达峰时间(T max)稍延迟及C max和AUC的较小降低,所以为减少胃肠反应可饭后服用。

抗酸剂、硫酸亚铁和其他含金属阳离子的药物因能与氟喹诺酮分子中的功能团形成不溶性的蛰合物,不能为肠道吸收,均可降低氟喹诺酮类药物的生物利用度,应避免它们之间的同时使用。

2 分布:氟喹诺酮与血浆蛋白结合率低,司帕沙星为37%,环丙沙星为30%,氧氟沙星为20%,蛋白结合与浓度和pH无关[13]。

由于蛋白结合程度低,所以向体液和组织中渗透作用大,并且改变这种结合不会过分影响大多数氟喹诺酮的药代动力学。

氟喹诺酮体内分布广泛,分布容积大于2L/kg且具有深部组织结合及细胞内渗透作用。

氟喹诺酮能集中在人肺泡巨噬细胞和多形核白细胞中且浓度高[14],结核分支杆菌能在巨噬细胞内生存和繁殖,所以氟喹诺酮能发挥它们的胞内杀菌作用。

氧氟沙星还能与PZA在巨噬细胞中产生协同作用。

氟喹诺酮在肺组织、呼吸道粘膜组织中有蓄积性,浓度均超过结核分支杆菌的MIC,感染部位的组织浓度对血药浓度的比值较正常组织中高。

在痰、支气管粘膜、肺等组织的药浓度/血清浓度为2或更高。

3.代谢及排泄:氟喹诺酮类药物通过在肝脏(细胞色素P450系统的氧化反应)代谢转化或由肾排泄被清除,某些代谢物进入肠肝循环,通过粪便排出。

氧氟沙星、环丙沙星、左氟沙星和司帕沙星很少被代谢并且几乎以原型消除在尿中,氧氟沙星、左氟沙星的生物半衰期(T1/2)约3~5小时,司帕沙星的T1/2为17小时,环丙沙星则部分通过肝代谢,部分通过肾排泄清除,其T1/2为3~5小时。

几种氟喹诺酮类药物的主要药代动力学参数见表2。

4.药物的相互作用:可能通过氟喹诺酮干扰细胞色素P450系统而减慢茶碱在体内清除,当合用环丙沙星时出现茶碱中毒症状甚至惊厥,故临床应避免茶碱同时合用环丙沙星或进行血药浓度监测,但茶碱与氧氟沙星合用则相对安全。