抗真菌药物的作用机制

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 国外 医 药抗生 素分册 年 月第 卷第 期 抗真菌药物的作用 甘 亚 吕 丁 综述 国家医 药管理局 四 川抗菌素工 业 研 究所 成都 。。 近 二 十年来 , 真菌感染在免疫受损的病 人群 体 中发病率猛 增 , 其原 因包 括 感染 、 化疗 引 起 的嗜中性 白细胞减少 、 器 官移植 引起 的免疫 抑 制 、 广谱抗生素的滥用 以及激素的应用等等 , 特别 引人注意的是 感染 , 据 年世界卫生组织 报告 , 到 年 , 受 感 染 的 累 积 人 数 将 达 万 , 以 上 病人受真菌感染 , 即使未现 出严重 的症状 , 其 口 腔含 白色念珠菌 水平也很高 。 深部真菌感染 已经成为许多疾病 的主要死亡原 因之一 。 自发现第一个抗真菌抗生 素灰黄霉素以来 , 该领域取得 了长足 的进展 , 相继 有多类药物用于 临床 , 表现 出不 同程 度 的 治疗效 果 , 这些药物的抗菌作用大小 、 机理 以及 毒性等不 尽相 同 , 因此 , 研究抗真菌药物的作用机制 , 了解 其毒性机理及 耐药菌的产生 , 可 以为寻找更好 的 高效 、低毒 、 广谱的药物提供分子水平上 的重要依 据 。 抗真菌药物按结构类 型 大 致 可 分 为 抗 生 素 类 、 吻咙类 、 烯丙胺类 、 吗 啦类 、 苯胺类 、 硫代氨基 甲酸醋类 、 哩类 包括咪哩和三 哇 。 按其作用机制 大致可分为干扰真菌细胞质膜 , 影 响细胞 或 合成以及影响真菌细胞壁合成三种类型 。 本 文按此分类作一综述 。 干扰真菌细胞质膜 麦角街醇是真菌细胞质膜 的重要 成分 , 它是 一种准平面体分子 , 通过 与磷脂结合稳定磷脂相 , 从而增加膜的稳定性 。 麦角幽醇缺乏 以及非平面 山醇前体累积会导致真菌膜的破裂川 。 多烯大环 内酷类和哩类的抗真菌作用都与损害真菌质膜有 关 。 直接和麦角凿醇结合 , 影响膜 的稳定性 多 烯大环内醋类抗真菌药物包 括 两 性 霉素 图 及其衍生物 、 制霉菌素等 , 一般含碳数 目为 到 个 , 一 个共扼双键 习。 其作用 机 制认 为是直接和细胞质膜上 的麦角 幽醇结合 , 咫 又次 ’ 。谈誉。 · 图 两 性霉素的结构 经光谱学验证 , 亲和 力 比对哺乳动物细胞膜上 的 胆固醇大腼 。 分子的疏水部分即大环 内酷的未饱和部分以 范德华力和整个 山醇分 子结合 , 形成抗生 素 幽醇 复合物 , 破坏 了细胞质膜 的渗透性 , 膜结构改变越 显 著 , 以 浓度梯度调节方式扩散到细胞 中的微粒 大小及数量增长越多 。 幽醇 上 的双键对其亲 和 力影 响较大 , 由于 麦角山醇 存有双键 , 因此 整个分子构象 比胆 固醇更为平坦 , 这种平坦 的分 子构象有利于 与多烯大 环 内醋 的作 用 一 , 即 亲和 力更大 , 药物对真菌的选择性更高 。 分子的亲水部分即大环 内醋的多醇部分则在 膜上形成水孔川 , 损伤膜的通透性 , 使菌体 内氨基 酸 、 电解质等重要物质渗出而死亡 。 迄 今 为止 , 尽 管其 肾毒性 较 大 , 两 性 霉 素 仍然是 比较理想 的治疗深部真菌感染 的 药物 , 它与 一 胞 嗜咙联用 , 在临床上 取得 了良好 的治疗效果 ’习, 也有 与哇类联用 的报道川 。 为了 减小其毒性 , 获得更 高的生物利 用度 , 近年来 , 对 两性霉素 进行半合成研究 , 得到如硼 酸复合物 、 一 酞化衍生物 、 一 糖基化衍生物 、 一 氨酞基酷类 化合物等 一 系列衍生物 , 这些 衍 生物对真菌的选 择性更高 , 水溶性较 好 , 其中 去氧胆 酸 钠盐 已上 市 , 商品名为 困 。 同时结合对 其传统剂型 的改进 匕 〕, 主要是制成 以脂质为基础 的复合物 , 药动学研究表明脂质制剂 口服 吸收好 , 在体 内分 布 更 为 合理 , 毒性 试 验 显 示 毒性 低 于 。 其 中 脂 质 复 合物 在美 国获 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 国外医 药抗生素分册 年 月第 卷第 期 得批准 , 并允许在英国和卢森堡销售匡 。 影响麦角 凿醇合成 麦 角 街醇 的合成是个复杂 的过程 , 其生 源途 径如图 所示 。 以 乙 酞辅酶 起始合成麦角 幽醇 , 经过 近 步酶促反应 。生物合成麦角 山醇 中 , 抗真菌药物主 要 从 四 个环 节影 响或 作用 于 麦角 街醇 的生 物合 成 , 即抑 制 角鳖烯 环 氧化 酶 , 抑 制 一 去 甲基 酶 , 抑制 △ 一还原酶和 △一 △, 异构化酶 , 抑制 一 甲基 转移酶 。 抑制角鳖烯 转化 为 , 一 环 氧角鳖烯所 需 的角鳌烯环 氧化酶 角 鳖烯 环 氧化酶 与质膜 相 结 合 , 需 分 子 、 和 , 它不属 于 一 酶系 在角鳖 烯转化为刚性 街体环 的过程 中起着重要作用 ’。 。 烯丙胺类 、 苯胺类 、 硫代氨 基 甲酸醋类都能抑 制这 一步反应 , 引起角鳖烯在质膜上 累积 , 造成膜 的损坏 , 其代表化合物有蔡替芬 、 特 比 蔡 芬 、 布替蔡芬 和 托蔡 醋 , 图 。 乙 。辅 。 十 乙 。。。人 一 庶溉了各 · 一 、 一风 , 焦确酸香叶酌 焦成酸并戊烯西 甲经戊酸 一 一焦确酸 焦确酸金合欢醋 角盆烯 一 环权角盆烯 环合 一 去 甲基 一 甲基转移 一一 斗一 二 甲荃 一 峨 , 今 三烯麦角幽醉 一 甲叉双氢羊毛幽醉 羊毛 街醉 表幽醉 曹幽醉 , 一 二烯麦角幽醉 麦角 晰醇 图 麦角 田醇 的生物合成过程 不 同真菌种类步骤 可能改变 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 国外 医药抗生 素分册 年 月第 ”卷第 期 厉一 弱礴 特 比禁芬 禁替芬 少 。火 。 娜 闪丫冷替蔡芬 托蔡醋 待 比 杀 , , 了,‘ 刁挤笼图 特 比条芬与环 氧化酶作用时 , 蔡环部分和酶 与角 鳖烯结 合 部 位 作 用 , 而 侧链 和 邻 近 的脂 质部 分 结合 图 , 这 样就造 成酶构象 上 的改 变 , 从而降低 了它的活性甚至 灭活 。 由于哺乳动物的胆固醇合成中也存在角鳖烯 环氧化作用 , 因此该类化合物估计毒性较大 , 临床 使用 中多用于浅表性真菌感染治疗 。 抑制 一 去 甲基 酶 一 甲 叉 双 氢 羊 毛 田 醇 一 的 去 甲基 化 是 麦 角 街醇 合 成 图 特 比蔡芬与环 氧化 西 叮 ‘ 关键 的一步 , 具体途径如图 艺“ 该过程是 一 种合成 的单 氧化酶反 应 , 需底 物 专一 的 。酶系田 。 细 胞色 素 酶系能催化 大量生物底物 的氧化 , 能从氧分子 那里 获得极 强 的氧化力 , 其作用在轻基化和 相关 的引人氧的反 应 中较为重要 , 它的活性部位 含有一 个结合于 血红素叶琳基上的铁原子 , 与 结合后 以 高铁形 式 价 存在 , 并形成一个铁氧配合物 〔, 之二。 和 细胞 色素 作用 , 影 响 ‘ 去 甲基化 , 这 是哩类抗真菌剂的基本作用机 制川一 叼 。 自 世 纪 年代 以 来 、该类 药物 的作 用 机 制研究得 最 多 , 而哩类化合物的开发也成为抗真菌药物研 究 的热点之一 。 代表化合物有克霉哇 、酮康哩 、 氟康 挫 、 图 , 该类化合物结构上 的共 同点是 含有 个 的五元 杂环 间位有未被取代的 上有较大基团取代 。 哩 环 上 未被取代 和 朽 口卜琳 基 上 的 。 以 很高 的亲和 力按化学计 量 相 络合 , 成 为 的第六 个配体 , 形 成 的低 自旋络合物 , 表现 出 典 型 的 型 谱 特 征 最 大 吸 收 峰在 左 右 , 谷在 左右 , 从而使 与氧原子 的结 合减少 , 减 少 或丧失催化氧化能力 , ·‘们 , 造 成平面 街体 一 甲叉 双 氢羊毛 街醇的持续累积 , 它 不 能和 真 菌细 胞 质 膜 磷 脂 的 脂 酸 链 很 好 地 嵌 合 。’习, 经 电子顺磁共振 证实 , 这 一 结果使 细 胞质膜流 动性改 变 三, 减 少 真菌膜对 的穿 透性 , 致使细胞 内含磷化合物分解 , 细胞死亡川 。 , 取代基和血红素附近 的脱辅基蛋 白作用 它的大小和取向了药物分子 在 一 去 甲 基酶 血 红 素空穴 的 流 动性 , 从 而 决定 了抑 制作用 酶系 一 浅 几一 二甲 从 一 , ‘ 艺魂化转 》 次希左角 苦氏 图 , 一 甲又 双 五丰 毛 滋醉的 ‘ 去 甲基化 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 国外医 药抗生 素分册 年 月第 卷第 期 · 拿 陡,二 。。 、砂‘ ’弋自一和 叹夕 一康哇 克 噢 筑康噢 图 克霉哇等结构式 的大小 。 , 取代基较大的噢类可 以很牢地与血红 素空 穴或 一 去 甲基酶活性部位结合 , 强 烈 抑制羊毛 街醇 去 甲基化过程 。 哇类和 。 去 甲基酶作用的模式如图 。 哇类作 为抑制麦角 幽醇合成的抗真菌剂 , 作 用方式复杂 , 对哺乳动物的毒性 随哩类和 动物种 类的不 同而不 同 , 三 哩对真菌的选 择性 比咪哩 高 〕, 如氟康哇对真 菌细胞 一 去 甲基 酶 的 选择性 比对相应的哺乳动物酶系高 倍 〕。 哇类药物在临床上应用较多 , 氟康哩 口 服或 静注治疗 病 白色 念珠 菌感染 依 曲康 哩 用 于静注 , 抗菌谱广等等 , 但这些药物耐受性较差的 问题也表现 出来 , 真菌耐药性 的产生大致 可归结 于 麦角 幽醇生物合成基因的改变 细胞 内 容物的改变 通过渗透或流出历程 细胞色素 脱辅基蛋 白的变化 们 异构化酶序列 的改 变 · ”〕。 由醇合成的第二步 △“ ’去饱和酶的缺乏 , 是哇类产生耐药性的主要原因 图 ’ · ’‘一 〕。 一 一 是否为麦角 幽醇合成的中间 体 尚不 清楚 , 但 它 自身表现 出对真 菌有毒性 , 而 △“ , 去饱和 酶缺乏 , 导致 一 累 积 , 它可适合街醇需要 , 维持细胞存活卿 。 由于 哩类药物耐受性差 的问题 , 可 能会导致 别的抗真菌药物如 及其衍生物 、细胞壁合成 抑制剂显得更为重要 。 也有报道抗 白色念珠菌的非哇类 一 去 甲基 酶抑制剂 图 。 该 化 合 物 结 构 与 烯 胺 相 似 , 但 分 析 和 才 培养过 的细胞 的 山醇成分 , 表 明存在羊 毛 山醇和 一 , 证 明其 抗菌机制为抑制羊毛 街醇 。一 去 甲基化过程 〕。 麦角菌醉 一 一 契, 圈 哩类和 价 州 去 甲基酶作用模式 图 绪醇合成 中去饱 和酶块乏 哇类产生耐药 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 、 国 外 医药抗生索分册 年 月第 卷第 期 形沙娜 国 夕 、。 岛 抑制 一 甲基转移酶〔‘〕。 一 甲基转移过程如图 。 合成 当醇结 构 或 的类 似物 一 , , , 与酶 紧密 结 合 , 达 到抑制 月一 甲基 转 移的 目的 。 抑制△ 一还 原酶和 △ , 异构化酶 这 类 化 合 物 包 括 吗 琳 类 、 呱 呢 、 环胺 、 氮杂 街醇等高能碳正离子类似物 。 △,‘还 原 及 △“一 △, , 过 程 涉 及 碳 正 离 子 的 形 成 , 而 这些 类似物可 能起 “ 蒙骗 ”酶 的作 用 , 造成 一 在膜 上 累 积 , 引 起 壳 多 糖 不 规 则 沉 积 及 主 要 代 谢 扰 乱 , 膜 的 性 质 改 变 吕」。 据此原理 , , 一 环 氧角鳖烯环 化酶亦可 能 成 为 一 个 新 的抗 菌 靶 点 · , 已 经 合 成 氮 杂 类 似 物 、 单环 轻基 呱 吮等 , 实验表 明能抑制该 环 化酶 , 表现 出抗菌活性 · ‘ 。 影响 、 合成 灰 黄霉素是早 期 的抗真 菌剂 , 因其结构与鸟 镖吟类似 , 竞 争性抑制 鸟喋吟进人 分子 , 影 响 合成 。 该化合物也可能抑制哺乳动物细 胞 的合成 , 故尔毒性大 , 现 已不 常用 。 一 氟胞 嗜咙也是 早期 的抗真 菌药物 , 其作用 机制为进入敏感真菌细胞 , 在胞 嚓咙脱氨基酶 的 作 用下 , 转变 为 一 脉 喷吮 , 一 脉 嘀吮可能转化 为 一 脉 喃咤脱氧核昔 , 它与胸腺 心 陡核 昔合成 酶 的活性 中心 共价结合 , 使其失去催化活性 , 影响 合成 。 除此之外 , 一 氟胞嗜吮亦能干扰 合成 , 使真菌不能合成正常的蛋 白质川 。 一 氟胞嗜 陡毒性也较大 , 一般不单独使用 , 而和其它抗真菌 药物如 两性霉素 合用 。 叫 一 二 一 腻介 一 ‘ 丫勺臂公丫浑 ’ 一丫嗜杖一丫内八众八 ““ 一 一 一 丫产冲 归 入了产 、 、、 图 一 甲荃转移过 程 也通过干扰 合成而表现 出抗 真菌活性 」 图 。 影响细胞壁合成 真菌细 胞壁 中主要 大分子 是壳多糖 、 俘一 葡 聚 糖和 甘露糖蛋白 。壳多糖 有些真菌中是脱 乙酞壳 多糖 和件葡聚糖原纤维 构成 了决定细胞 壁强度 和形状的支架 , 而甘露糖蛋 白是空隙间的组分 , 使 细胞壁具有多孔性 、 抗原性 以及在 白色念珠菌细 胞壁 中的粘性川 。 已经有利用酶法筛选及半合成修饰得到真菌 细胞壁 , 一日一 一 葡聚糖合成抑制剂脂肤类化合物 、 。 、 。 及 其 衍 生物 、 、 一 、 壳 多糖合 成 酶 抑 制 剂 核 昔 肤 类 抗 生 素 、 等 以 及 甘露糖蛋 白合成酶抑制剂 幽 醇 结 构 带 有 氨 基 酸 侧链 的化 合 物 、 、〕 腾仁 勺‘ 星仃尹 ’ 灰 黄鑫 求 氟胞啼咙 ,人 辛吵卜 · 二 仁。 飞比 ‘ ‘ 二 ‘尹、、 图 等结 构 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 国外医药抗生 素分册 年 月第 卷第 期 注 , 卜 , 〕。 由于 哩类药物的耐药性及两性霉素的毒性 目 前 尚难克服 , 而真菌细胞有细胞壁 , 这种与哺乳动 物细胞结构的显著差 异 , 使得这类真菌细 胞壁合 成抑制剂选择性高 , 毒性较低 , 成为较理想有前景 的抗真菌药物 。 不 同种类的抗真菌剂作用于真菌不 同部位或 靶酶 , 以不 同的方式抑 制或杀灭真菌 , 有些药物还 表现 出作用 的多相性 , 咪哩类化合物如克霉哇 在 低浓度时 , 抑制 一 去 甲基 化 , 在 高浓 度 时 , 直 接 破坏 质膜 , 使其胞 内的磷酸盐和 十 向外渗透 , 抑 制胞 内大分子合成 ” 〕联苯节哇 〔 除 了 抑 制 ,‘ 一 去 甲基化 以外 , 还 可 抑 制 还 原酶 几联苯节哇低浓度下 , 特 异性抑制 角鳖烯 环氧化酶 , 高浓度时 , 直接损害真菌细胞质膜即 」。 采用一些先进 的生物技术分离基 因 , 结 合对 靶酶结构直接的生物物理分析 , 有利于 更加准确 、 详尽地描述抗真菌药物的抗菌机制 , 同时也可 能 发现新的作用靶点 , 对研究药物构效关系川及新 化合物的具有积极 的指导意义 。 参 考 文 献 , , 刘百 里 药物化学 北京 人 民卫生 出版社 , · , 唐建国译 国外 医药抗生素分册 , 赵更生 医用药理学 北京 人 民卫生出版社 , 、 , , , , , 〔 张佩瑛等 生 物有机 化学 北 京 北 京 医 科 大学 中 国协 和 医科大学联合出版社 , ‘ , , , , 、 连 , , 尸 口 、 、 , 一 乙 、 , , 魂 , 、 , 、 , 记 飞 , 】, , 刘国盛 医药情报 , ‘ · , , ·