结核分枝杆菌的研究进展

结核分枝杆菌的研究进展 摘要：结核分枝杆菌是一种引起人类结核病的病原菌，其致病机理也是与众不同的。本文对结核分支杆菌的生物学特性、致病机理做了简单的介绍，并对结核杆菌与巨噬细胞的相互作用、结核杆菌耐药机制、抗结核药物等的最新研究进展做了小结。 关键词：结核分枝杆菌  致病机制  耐药  抗结核药物 Advances in the study of Mycobacterium tuberculosis Abstract  Mycobacterium tuberculosis is a pathogen that can lead to Human tuberculosis and its its pathogenic mechanism is also different from many other.In this paper,we introduce the the biological characteristics and the pathogenic mechanism of Mycobacterium tuberculosis.Then we also make a summary of the research progressn of the interaction of Mycobacterium tuberculosis and macrophages,mechanisms of drug resistance in Mycobacterium tuberculosis and some new Antituberculous drugs. Key words  Mycobacterium tuberculosis;  pathogenesis;  Drug resistance; Antituberculous drugs 1、结核分枝杆菌的生物学特性 1、结核分枝杆菌的细胞结构 结核分枝杆菌是一种抗酸阳性棒状杆菌，主要包括人型、牛型、非洲型和鼠型，其中对人致病的主要是人型结核菌。结核菌细长略弯曲，大小约1～4×0.4μm，无鞭毛、无芽孢、不能产生内外毒素，专性需氧，培养要求高，生长缓慢。菌体成分主要有脂质、多糖、蛋白质等。 大量研究明结核杆菌属于兼性寄生菌，原因是首先在感染的巨噬细胞内复制，故称为胞内菌；然后，随着病变发展又会出现在坏死组织中即巨噬细胞外进行复制。结核杆菌的致病性与其在组织细胞内大量繁殖引起的炎症反应，菌体和细胞壁成分以及代谢物质的毒性和机体产生抗结核免疫反应等有关。结核杆菌的细胞壁厚，脂质含量高，胞质膜外为坚硬的肽聚糖(PG)层，在PG层与质膜之间含有多种具有免疫原性的蛋白质，而大量的分枝菌酸是包围在PG层的外面。 2、结核分枝杆菌基因组特点 结核杆菌菌株H37Rv基因组全长约4,411,529bp，具有特征性的是高鸟嘌呤G和胞嘧啶C即G＋C含量高达65.5％，其中编码蛋白的蛋白有3924个，占编码基因的91％，以GTG为起始密码子的基因占35％。而有明确功能的基因有2441个，不含有插入序列的假基因6个，另外目前还有606个基因还不知其明确功能。有研究通过基因芯片技术来比较结核杆菌基因组的组成特点，指出结核杆菌特有的129个开放读码框(ORF)，主要集中在16个缺失区域RD区内。其中共有61个ORF是在卡介苗BCG等所有的牛型分枝杆菌中缺失的。另外29个ORF在部分BCG菌株中是缺失的，可能与结核杆菌的减毒无直接关系，而余下的39个ORF(主要集中在3个RD区内)在所有的BCG菌株中都是缺失的，那么这些ORF可能与结核菌的毒力减低是直接相关的。结核杆菌能在宿主吞噬细胞内生存的能力，也为特异性T淋巴细胞提供了独特的糖脂抗原；而且从其基因组序列可以看出结核杆菌具有潜在的由一种代谢途径转变为其他代谢途径的能力，包括有氧呼吸(如氧化磷酸化)和厌氧呼吸(如硝酸还原反应)。 2、结核分支杆菌的致病机理 结核病的病原菌结核分枝杆菌是典型的胞内致病菌，通过进化获得一系列毒力成分，又通过多种机制抑制宿主免疫应答，逃逸免疫监视，导致结核病的发生。近年来的研究发现结核病可能的发病机制主要有以下几种：1)MTB与Toll样受体结合，引起抗炎症效应；2)MTB胞壁成分与树突状细胞表面受体结合，抑制树突状细胞成熟，使其无法激活初始T细胞；3)MTB通过抑制吞噬溶酶体成熟，来避免被融解和杀灭；4)MTB通过限制抗原提呈来阻止过度炎症反应；5)MTB抑制Y一干扰素信号转导，下调活化巨噬细胞杀灭MTB的活性；6)抑制巨噬细胞凋亡，避免重新受到免疫攻击；7)MTB分泌复苏促进因子，对MTB的潜伏感染和再活化有重要作用等。但结核病确切的发病机制尚不清楚，这给结核病的有效防治造成了极大困难。 结核分枝杆声致病机理研究的一个重要目标是弄清宿主免疫反应与细菌致病机理之间的相互作用关系。从临床症状可以得出结论，结核分枝杆菌成功感染需多个阶段：(1)在巨噬细胞中成功繁殖；(2)结核分枝杆菌能够修饰宿主的免疫反应，使宿主能够控制但不能根除细菌；(3)能够在宿主中相对不活跃地持续存在而保留被激活的潜力。感染的不同阶段涉及变化的环境，因此细菌一定有一套系统调控多个基因的表达，使细菌能适应不同的环境变化。目前对这三个阶段的分子水平的了解还较少，但是从有限的突变菌株和特性进行的分析表明，结核分枝杆菌的繁殖和持续感染机理确实与众不同。 3、结核分枝杆菌的研究进展 1、结核分枝杆菌与巨噬细胞相互作用的研究进展 结核杆菌作为兼性胞内寄生菌，染人体后，主要被巨噬细胞吞噬，未被机体免疫系统清除而潜伏下来的MTB也主要寄生于巨噬细胞内。Auricchio等研究发现，CpG寡脱氧核苷酸可通过增强磷酯酶D(MTB可以通过降低磷酯酶D的活性，抑制活性氧中间体和活性氮中间体的产生，下调主要组织相容性复合物II的表达，抑制吞噬溶酶体的成熟)的活性，增强巨噬细胞对MTB的反应，恢复巨噬细胞的天然防御机制。巨噬细胞可以通过自身凋亡来消除MTB赖以生存的环境，抑制其在宿主体内的进一步生长和繁殖。结核杆菌侵入机体，通过种种机制诱导巨噬细胞发生凋亡，发挥其抗结核活性。MTB影响巨噬细胞凋亡有几种途径，主要如Cas-pase酶途径、JAK2/STAT1途径、TNF-α途径、Bcl-2途径等。MTB也可以通过不同的方式逃避巨噬细胞的杀灭。 2、结核分枝杆菌耐药机制研究进展 抗结核的一线药物主要有利福平(RFP)、异烟肼(INH)、，链霉素(SM)等，但结核分枝杆菌对很多常用的一线药物都产生了抗药性。 MTB耐异烟肼：文献报道MTB耐INH可能与编catalase-peoxidase基因katG、NADH脱氢酶基因ndh、烯酸基载体蛋白还原酶基因ihhA、酮酰基酰基转移蛋自酶基因kasA以及烷基过氧化氢酶基因ah-pC的改变有关。有报道称，在耐INH的MTB分离株中有50%}70%的katG基因发生突变。 MTB耐利福平：MTB耐利福平的分子机制可能有两种，一是RFP直接作用于RNA聚介酶亚单位的编码基因，诱导少数高度保守的氨基酸密码子突变，导致空间结构发生改变，阻比RFP的结合，从而产生RFP耐药；其二、可能是细胞壁结构的改变降低了药物摄入，细胞壁的渗透屏障导致鸟胞内分枝杆菌复合群耐RFP，而在rpoB基因上没有突变的因素。 3、抗结核药物的研究新进展 目前，在TB新药研发上已取得一些可喜的成绩，研制出了一些对包括MDR-TB或XDR-TB在内的TB都非常有效的候选药物。同时出现了具有开发前景的3个TB药物研发新领域，即FAS II抑制剂(FAS20013)，TL-1抑制剂(SQ641)和PDF抑制剂(BB3497和PDF611)。处于Phase I-III的TB候选药物较有开发前景的有PA-824，OPC-67683，TMC207，LL-3858，SQ-109，已证实它们对MDR-TB或XD R-TB有效，可能将TB疗程从6个月缩短至4个月而成为一线TB药物，其中全新结构候选物PA-824，OPC-67683和TMC207很可能在5年内获准上市。而相比之下，硝基咪吟类具有一定的致突变性，而TMC207作用靶位唯一—MTB菌体ATP合酶，是最有开发前景最有希望最早获准临床应用的TB新药。   参考文献： [1] 秦欢, 罗军敏. 结核分枝杆菌耐药机制研究新进展[J]. 中国病原生物学杂志, 2013, 8(8): 759-761. 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