白念珠菌感染常用抗真菌藥物及其耐藥機制研究進展

       念珠菌病主要是由白念珠菌引起的急性、亞急性或慢性感染，臨床癥狀錯綜復雜、急緩不一，嚴重威脅人類健康。目前臨床上常用的抗真菌藥物種類有限，抗菌譜窄、耐藥性高，是導致臨床治療失敗和念珠菌血癥死亡率高的重要原因之一，常用的系統(tǒng)抗真菌藥物主要包括三唑類、多烯類和棘白菌素類等。

       常用抗白念珠菌藥物現(xiàn)況

       1、多烯類藥物

       多烯類化合物是大環(huán)內酯類的有機分子，該類藥物有很強的抗真菌活性和較寬的抗菌譜，其中制霉菌素（nystation）和兩性霉素 B（amphotericin B，AmB）是臨床上常用的代表藥物。 制霉菌素對念珠菌有顯著的殺滅作用，但吸收差、不良反應大，所以臨床上使用較少。 AmB 是深部真菌感染的抗菌譜最廣的有效藥物，但腎毒性及明顯的輸液不良反應限制了其臨床應用。另外白念珠菌生物被膜形成后，對 AmB、制霉菌素的敏感性也明顯降低。近年來，AmB 含脂制劑的開發(fā)減輕了AmB 的腎毒性，我國應用的含脂制劑主要是L-AmB，其抗菌譜、抗菌活性、臨床療效與AmB相仿，腎毒性降低，但價格偏高，所以 AmB 含脂制劑目前僅批準用于不能耐受AmB 毒性反應，或出現(xiàn)與靜脈用藥相關的嚴重毒性反應，或AmB治療無效的患者。

       2、三唑類藥物

       三唑類抗真菌藥物是目前使用最為廣泛的一類抗真菌藥，其中氟康 唑（FCA）是臨床早期經驗治療念珠菌感染尤其作為高危人群預防念珠菌感染的首選藥物，使其在人體內長期處于亞治療水平，引起耐藥性增加。伏立康 唑（VRC）作為新一代三唑類抗真菌藥物，具有抗菌活性更高、抗菌譜更廣、生物利用度更高等優(yōu)點，對包括耐氟康 唑菌株等均有較強的活性。 CHIF-NET 2010-2014年中國多中心侵襲性酵母菌的研究報道，94%的白念珠菌對伏立康 唑最敏感，氟康 唑次之。隨著長時間的藥物濫用和不必要的藥物接觸，白念珠菌對唑類藥物的耐藥性正在增加，使得對唑類耐藥念珠菌患者的治療選擇受限，是全球范圍內臨床醫(yī)生和患者面臨的日益嚴峻的挑戰(zhàn)。

       3、棘白菌素類藥物

       目前，已上市的棘白菌素類藥物包括卡泊芬凈（caspofungin）、米卡芬凈（mycamine）、阿尼芬凈（anidulafunngin）?？ú捶覂魧δ头?唑、伊曲康 唑的念珠菌有較好活性。米卡芬凈對念珠菌屬、耐唑類和耐兩性霉素 B 菌株有較好的抑制活性，且在治療嚴重念珠菌感染時毒性較小。阿尼芬凈具有更大的分布容積和更廣的抗菌譜，對白念珠菌的抗菌活性大大高于兩性霉素 B、伊曲康 唑和氟康 唑，對念珠菌屬最低抑菌濃度低于氟康 唑和卡泊芬凈。隨著臨床上的廣泛應用，白念珠菌對此類藥物已出現(xiàn)不同程度的耐藥性，不過由于棘白菌素類與唑類藥物無明顯的交叉耐藥性，故臨床上常用棘白菌素類與三唑類或多烯類藥物聯(lián)合使用治療侵襲性念珠菌感染。

       白念珠菌耐藥機制研究進展

       目前發(fā)現(xiàn)的白念珠菌的耐藥機制主要包括藥物靶點的改變、藥物外排泵的過表達、代謝途徑的改變及適應性應激反應的啟動等方面。

       1、對唑類藥物的耐藥機制

       ①藥物靶點的改變。白念珠菌中唑類藥物靶酶基因ERG11的突變或過表達可使靶酶維持活性而產生耐藥。研究顯示，ERG11基因突變已發(fā)現(xiàn)有140個錯義突變，并證實Y123F、K143R、F449V和G464S等多個突變位點與白念珠菌對氟康 唑耐藥有關。ERG11的點突變，特別是發(fā)生在105-165、266-287、405-488氨基酸之間的3個"熱點"區(qū)域，可以降低念珠菌對唑類藥物的敏感性。白念珠菌耐藥菌株中ERG11的過表達主要是由Upc2p的功能獲得性突變如 G648D、G648S、A643T、A643V、Y642F、G304R、A646V、W478C等導致。研究報道，ERG3是ERG11的上游基因，ERG3功能失活可導致白念珠菌對唑類藥物的耐藥。

       ②藥物外排泵的過表達。白念珠菌中藥物外排泵有2類：ABC轉運蛋白（CaCdr1和CaCdr2）和MFS轉運蛋白（CaMdr1）。調控CaCdr1和CaCdr2表達的CaTAC1以及調控CaMDR1表達的CaMRR1發(fā)生突變使得藥物外排泵過表達從而導致白念珠菌對唑類藥物耐藥。ABC轉運體借助核苷酸結合結構域與ATP結合獲取能量完成外排，其中CaCdr1是唑類耐藥的主要決定因素，臨床分離物中Cdr1的缺失可使唑類耐藥降低4～8倍。最近的研究發(fā)現(xiàn)，轉運蛋白CaCdr6/Roa1的缺失使得TOR信號通路過度激活抑制了藥物的攝入，從而導致白念珠菌對唑類藥物的耐藥。研究還發(fā)現(xiàn)ABC轉運蛋白CaMlt1通過液泡攝取機制來調控白念珠菌對唑類藥物的耐藥。另外，介體復合物在Tac1介導的唑類耐藥中起著重要作用，Tac1功能獲得突變體中介體尾模塊的缺失減少了CDR1的轉錄，從而增加了對氟康 唑的敏感性。MFS 轉運體依靠電化學梯度擴散完成外排，在白念珠菌95個MFS轉運蛋白中，僅Mdr1參與了白念珠菌對唑類藥物的耐藥。白念珠菌Swi/Snf染色質重塑復合物被認為是Mrr1的主要共激活因子，在功能菌株的Mrr1獲得中，Swi/Snf復合物的催化亞基SNF2的缺失導致Mdr1激活和對氟康 唑耐藥的急劇降低。

       ③應激反應的調節(jié)。熱休克蛋白（Hsps）能夠通過calcium-calcineurin、MAPK以及 Ras1-Camp-PKA信號通路來調控白念珠菌對唑類藥物的耐藥。研究發(fā)現(xiàn)，Hsp90的底物蛋白和 Hsp90翻譯后修飾過程可以作為上游調控因子緩解耐藥性，甾醇C-22 脫氫酶EGR5和磷脂酰肌醇-4激酶（PI4K）STT4能 夠參與調控Hsp90。此外，金屬離子應激能夠影響白念珠菌對唑類藥物的敏感性。有研究報道，鐵離子的缺乏能夠導致CaERG11表達下調和ERG3上調，從而提高菌株對唑類藥物的敏感性，鐵離子轉運蛋白Ftr1、Ftr2和Ftr11參與鐵離子介導的藥物敏感性。有研究還發(fā)現(xiàn)，CaUpc2和熱休克因子1（Hsf 1）參與鐵離子介導的藥物敏感性。白念珠菌對唑類藥物的耐藥還與生物膜的生成有關。另有研究顯示，白念珠菌生物膜產生過程中，CaERG25和CaERG11的表達水平增高，從而導致其對唑類藥物的耐藥。

       2、對多烯類藥物的耐藥機制

       念珠菌對多烯類藥物耐藥性的產生是通過降低藥物對膜的結合親和力或從膜中消耗麥角甾醇的酶的改變介導的。研究顯示，白念珠菌ERG2、ERG3、ERG5或ERG11發(fā)生突變能夠 導致菌株對AmB耐藥。AmB 耐藥念珠菌分離株的適應性和存活率嚴重依賴于Hsp90的表達和功能。因此，在白念珠菌耐藥菌株中抑制Hsp90 的藥理學作用可以消除AmB抵抗。 白念珠菌在接觸AmB 后具有補償性抗氧化反應，與AmB耐藥念珠菌的研究表明，活性氧（ROS）積累顯著減少，蛋白質碳酸化減少，線粒體基礎呼吸減少，過氧化氫酶的產量也有 顯著的增加。另外，Rlm和Smil等轉錄調節(jié)因子可調控念珠菌生物膜基質主要成β-葡聚糖的產生量，導致念珠菌對藥物耐藥。

       3、對棘白菌素類藥物的耐藥機制

       葡聚糖合酶既是棘白菌素藥物的靶標也是耐藥位點。1，3-β-葡聚糖合成酶編碼基因FKS1的突變能夠導致白念珠菌對棘白素類藥物耐藥，與此相關的突變主要為S645P和S645F，且在易感菌株該區(qū)域突變情況下，對應菌株耐壓性升高，導致棘白菌素類藥物的抗菌效果顯著 降低。白念珠菌除FKS1基因與棘白菌素耐藥相關外，還表達了FKS2和 FKS3，最近研究 發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)KS2和 FKS3作為FKS1表達的負調控子，當白念珠菌中缺失FKS2和 FKS3后， FKS1表達明顯上調進而影響其對棘白素類藥物的敏感性。同時，對臨床分離得到的白念珠菌耐藥株的檢測發(fā)現(xiàn)，Ser645發(fā)生突變的頻率最高，目前已發(fā)現(xiàn) 3種突變，即S645P、S645F和S645Y，當易感菌株中該區(qū)域發(fā)生突變，菌株會產生耐藥性。白念珠菌轉錄因子Cas5是影響真菌對棘白菌素耐受性的細胞因子，Cas5的純合缺失可降低FKS1介導的棘白細胞的耐藥性。此外，鎂離子的缺乏造成白念珠菌中組氨酸激酶基因NIK1的突變，進而抑制Hog1的激活提高菌株對卡泊芬凈的敏感性。

       4、對氟胞嘧啶的耐藥機制

       對白念珠菌的基因組學研究證實，5-氟胞嘧啶（5-FC）的耐藥性是由特殊菌株的隱性基因決定的，其中以FUR1基因突變最為常見。編碼UPRTase的FUR1基因在301位點突變，降低了5-FC轉化為具有細胞毒性代謝產物的能力，以及編碼胞嘧啶脫氨酶的FCA1基因發(fā)生突變可能導致藥物攝入減少，均可影響有毒化合物的代謝和在胞內的聚集而導致耐藥等。此外，胞嘧啶滲透酶、胞嘧啶脫氨酶功能缺陷或胸苷酸合酶活性改變也可能產生耐藥。

       參考資料

       [1]張欠欠,羅傳玉,陳嘉琪等.白念珠菌感染現(xiàn)狀及抗真菌藥物研究進展[J].中國真菌學雜志,2021,16(05):356-360.

       [2]張欠欠,封小川,張凱玄等.白念珠菌對臨床常用抗真菌藥物耐藥機制研究進展[J].中國真菌學雜志,2022,17(03):251-254.

        作者簡介：小米蟲，藥品質量研究工作者，長期致力于藥品質量研究及藥品分析方法驗證工作，現(xiàn)就職于國內某大型藥物研發(fā)公司，從事藥品檢驗分析及分析方法驗證