细菌多重耐药外排泵抑制剂研究进展

文章编号:100128689(2007)0420211206

细菌多重耐药外排泵抑制剂研究进展

刘忆霜　肖春玲3

(中国医学科学院　中国协和医科大学　医药生物技术研究所,　北京100050)

摘要:　细菌耐药性,尤其是多重耐药性(m ulti 2drug resistance ,M DR )已经成为非常严重的医疗问题,而多种类型细菌外排泵(efflux pump s )的存在是细菌多重耐药的重要机制,因此寻找有应用前景的外排泵抑制剂(efflux pump inh ibito rs ,EP I )是十分必要且迫切的。目前已经发现外排泵抑制剂的作用机制分为:(1)干扰外排泵组装;(2)阻断外排泵能量来源;(3)阻碍底物通过外排通道;(4)机制未知。本文按照作用机制对已经发现的细菌多重耐药外排泵抑制剂的特点进行分述。

关键词:　细菌多重耐药性;　外排泵;　抑制剂中图分类号:R 378 文献标识码:A

Advances i n the research on

bacter i a l m ulti -drug resistance eff lux pu m p i nh ib itors

L iu Y i 2shuang and X iao Chun 2ling

(Institute of M edicinal B i o techno logy ,Pek ing U ni on M edical Co llege ,

Ch inese A cadem y of M edical Sciences ,　Beijing 100050)

ABSTRACT B acterial resistance to an tib i o tics ,esp ecially the m u lti 2drug resistance (M DR )has becom e a seri ou s p rob lem of healthcare .T he ex istence of vari ou s k inds of efflux pum p s is one of the i m po rtan t m echa 2n is m s of bacterial resistance .It is ex igen t to discover the efflux pum p inh ib ito rs w h ich cou ld be u sed in clin ic .So far ,vari ou s k inds of efflux pum p inh ib ito rs have been discovered .T heir m echan is m s of acti on are (1)in ter 2fering the assem b ling of efflux p um p s ,(2)b lock ing the energy supp ly of efflux pum p s ,(3)h indering the tran 2sit of sub strates th rough the efflux tunnel and (4)unknow n m echan is m .A cco rding to the m echan is m s of acti on ,the characters of bacterial m u lti 2drug resistance efflux p um p inh ib ito rs discovered by far w ere summ a 2rized in th is review .

KEY WOR D S B acterial m u lti 2drug resistance ;　Efflux p um p ;　Inh ib ito r

收稿日期:2006208208 修回日期:2006211208

作者简介:刘忆霜,男,生于1982年,在读博士研究生。 3通讯作者,E 2m ail :xiaocl 318@

伴随着抗生素的广泛使用,各种类型的耐药菌不断出现,抗感染治疗面临着严峻的挑战。细菌外排作用是细菌产生耐药性的重要途径。目前已经发现了5个外排泵类型,它们是:A T P 结合盒超家族(A T P 2b ind 2ing cassette sup erfam ily ,ABC ),小多重耐药家族(s m all m u ltidrug resistance fam ily ,S M R ),主要易化子超家族(m ajo r facilitato r superfam ily ,M FS ),多药及毒性化合物外排家族(m u ltidrug and tox ic com 2pound ex tru si on fam ily ,M A T E )和耐药节结化细胞分化家族(resistance nodu lati on cell divisi on fam ily ,

RND )[1]

。从底物特异性上看,外排泵又分为特异性外

排泵和多重耐药外排泵。前者如包括肠杆菌和铜绿假单胞菌在内的多种革兰阴性菌表达的T et A 2E ,G ,H 外排泵,对四环素类抗生素有特异外排作用;后者分布更为广泛,如铜绿假单胞菌M exAB 2Op r M 外排泵,金葡菌N o r A 外排泵[2]等等。多重耐药外排泵底物谱广,并且可以外排大量的结构迥异的抗生素及其他有毒物质,例如铜绿假单胞菌M exAB 2Op r M 外排泵的外排底物有大环内酯类、喹诺酮类、四环素类、Β2内酰胺类抗生素以及氯霉素、林可霉素、新生霉素等等。

多重耐药外排泵广泛存在于各种病原菌中,对细菌的药物敏感性以及细菌性感染的临床治疗影响很

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112・中国抗生素杂志2007年4月第32卷第4期

大。例如过量表达M exAB2Op r M外排蛋白的铜绿假单胞菌菌株比M exAB2Op r M的基因敲除菌株的左氧氟沙星M I C高64倍[3],临床分离的高表达N o r A外排泵的金葡菌株较野生菌株对诺氟沙星和环丙沙星M I C 分别提高了16倍和8～16倍[4]。同时,外排泵的存在降低了胞内抗生素浓度,低浓度抗生素环境中易产生耐药突变株。

目前已经发现了一些具有细菌外排泵抑制活性的化合物,但目前还没有一种能够用于临床治疗,外排泵抑制剂类药物的研发工作任重而道远。本文概述了迄今发现的具有细菌多重耐药外排泵抑制活性的化合物以及它们的作用特点。

1　干扰外排泵组装的外排泵抑制剂

Globom ycin是一种链霉菌来源的环肽结构的抗生素,它是脂蛋白信号肽酶L spA的抑制剂,通过抑制L spA从而抑制含有L spA剪接位点的膜融合脂蛋白前体的加工。大肠埃希菌(E scherich ia coli)和产气肠杆菌(E n terobacter aerog enes)组成性表达RND型外排泵A cr AB2To lC的组件A cr A前体含有L spA的剪接位点,在globom ycin的作用下不能形成成熟的A cr A,也不能和外排泵的其他组分结合形成外排泵,抑制了外排泵的作用。文献报道75Λm o l L globo2m ycin能够使表达A cr AB2To lC的产气肠杆菌的氯霉素M I C降低至原值的1 4,其外排泵抑制能力与CCCP(100Λm o l L)相同,低于PAΒN(100Λm o l L,M I C降低至原值的1 8)[5]。

2　阻断外排泵能量来源的外排泵抑制剂(图1)除ABC型外排泵是依赖A T P水解驱动外,其余四种外排泵S M R、M FS、M A T E和RND均由质子动力势驱动[1]。对细菌多重耐药外排泵抑制剂的研究发现,以阻断外排泵能量来源为机制的外排泵抑制剂主要针对质子动力势,按照作用机制又分为解偶联剂和离子载体两种类型。这类抑制剂在抑制细菌外排泵的同时也会抑制机体正常的质子动力势驱动的生理反应,缺乏特异性,因此难以用于临床治疗。

2.1　解偶联剂

(1)化学合成来源的抑制剂　羰基2氰2间2氯苯腙(carbonyl cyan ide m2ch lo rophenylhydrazone,CCCP)。分子解离状态下,负电荷分布于分子中的多个原子,分子周围的电场很弱,可在磷脂膜两侧自由扩散,传递质子以破坏跨膜电化学梯度,因此它是很强的解偶联剂。CCCP作为外排泵抑制剂对S M R型外排泵(如大肠埃希菌Q acE)、M FS型外排泵(如金葡菌N o r A)、M A T E 型外排泵(如多形拟杆菌N o r M)和RND型外排泵(如铜绿假单胞菌M exAB2Op r M,大肠埃希菌A cr AB和A crEF,产气肠杆菌A cr AB2To lC,空肠弯曲杆菌Cm e2 ABC)等均有抑制作用[5～10]。例如,100Λm o l L的CC2 CP可以使表达A cr AB2To lC的产气肠杆菌的氯霉素M I C降低至原值的1 4[5]。

(2)临床药物来源的抑制剂　兰索拉唑(lan sop ra2 zo le)和奥美拉唑(om ep razo le)临床上用于治疗消化性溃疡。已证明它们可以抑制金葡菌N o r A外排泵,在100Λg m l浓度下可使N o r A高表达株的诺氟沙星、环丙沙星和左氧氟沙星M I C降低至原值的1 4～1 8,推测其机制与CCCP相似[4]。此外,兰索拉唑还可以抑制和N o r A同源的粪肠球菌(E n terococcus f aeca lis)Em eA 外排泵[11]。

2.2　离子载体

由链霉菌产生的valinom ycin和n igericin均为钾离子载体。V alinom ycin能与K+配位结合形成脂溶性复合物,穿过质膜,将膜外K+运送到膜内,从而破坏膜电位∃Ω。N igericin可以使H+和K+交换,破坏pH梯度。两者均可以干扰跨膜电化学质子梯度,抑制外排泵。文献报道它们可以抑制金葡菌Q ac A外排泵,在4Λm o l L浓度下使细胞内乙啡啶的积累量提高约3倍[12],它们还可以抑制肺炎链球菌(S trep

tococcus

1:羰基2氰2间2氯苯腙;　2:兰索拉唑;　3:奥美拉唑;

4:V alinom ycin;　5:N igericin

图1 阻断外排泵能量来源的外排泵抑制剂

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・细菌多重耐药外排泵抑制剂研究进展　刘忆霜等