Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ。Ｅｍｅｒｇｅｎｃｅ ｏｆ ｍｕｌｔｉｄｒｕｇ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ
ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ（ＭＤＲ—ＴＢ）ａｎｄ
ａｓ
ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ ｄｒｕｇ—
ａ
ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ ｆＸＤＲ．ＴＢ）ａｒｅ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ｗｏｒｌｄ ｗｉｄｅ．ＭＤＲ—ＴＢ ｉＳ ｄｅｆｉｎｅｄ
ｄｒｕｇ．ｒｅｓｉｓｔａｎｔ
ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ，ＸＤＲ．ＴＢ）。ＭＤＲ．ＴＢ是指由耐异烟肼和利福平两种或以上抗结核药物的结核分枝杆菌引起的结核病。ＸＤＲ．ＴＢ是 指不仅对一线抗结核药物耐药，而且对主要的二线抗结核药物中的至少３种也耐药的结核分枝杆菌引起的结核病。抗结核的一 线药物分别为异烟肼、利祸平、吡嗪酰胺、链霉素和乙胺丁Ｊ醇。与异烟肼的耐药相关的基冈主要有ｋａｔＧ，ｉｎｈＡ等。它们的突变 会引起结核分枝杆菌对异烟肼的耐药。ｒｐｏＢ、ｐｎｃＡ及ｅｍｂＢ基冈的突变分别是导致结核分枝杆菌对利福平、吡嗪酰胺、乙胺ｒ醇 产生耐药性的主要原因。耐链霉素的结核菌主要突变基
ｒｐｓＬ基因，其次是朋基因，它们的突变也会导致耐药性的产生。对药
物耐药机制的深入研究极大地推动了抗结核药物的研发及化学治疗方案的发展。 关键词：抗结核一线药；耐药；分子机制 中图分类号：Ｒ９７９．１十４ 文献标识码：Ａ
Ｆｉｒｓｔ ｌｉｎｅ ａｎｔｉｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ ｄｒｕｇｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｄｒｕｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ
ｅｎｚｙｍｅ ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ ｉｎ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏ—ｄｒｕｇ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｍｕｔａｎｔｓ ｒｅｓｕｌｔ ｈｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅ ｔｈｅ
ｄｒｕｇ．Ｗｅ
ｍａｊｏｒ
ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ
ｏｆＭｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ
Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ
ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ
Ｊｉａ Ｐｉｎｇ—ｐｉｎｇ，Ｙｕ Ｌｉ—ｙａｎ ａｎｄ Ｃｅｎ Ｓｈａｎ （Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００５０）
万方数据
．４８８．
抗结核一线药物及结核分枝杆菌的耐药分子机制贾平平等
ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ，ＸＤＲ．ＴＢ）的涌现，更是对全球公共卫 生安全构成了严重威胁，大大增加全球结核病控制 的负担。据ＷＨＯ资料显示，中国现有的耐药结核 病患者数占全球２０％左右，结核病依然是中国三大
分枝杆菌恢复对药物的敏感性，而该基因的缺失则 可提高其对异烟肼的耐药性［３－４】。然而，在临床分离 耐药株中，妇ｆＧ的突变比缺失更为常见，大多数的 突变发生在１３８位密码子和３２８位密码子之间，其中
收稿日期：２０１０－ｌＯ．０８
年新发生约９００万病人，每年死亡人数高达３００万。 而耐多药结核病（Ｍｕｌｔｉｄｒｕｇ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ
ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ， ｄｒｕｇ—ｒｅｓｉｓｔａｎｔ
ＭＤＲ—ＴＢ）／广泛耐药结核病（Ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ
基金项目：十一五“新药创制”科技重大专项基金（编号：２００９ｚｘ０９３０３—００５）；周家自然科学基金（编号：３０８７００２６） 作者简介：贾平平，女，１９７９年出生，硕士。’通讯作者，Ｔｅｌ：８６—０１０－６３０３７２７９；Ｅ・ｍａｉｌ：ｓｈａｎｃｅｎ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｔｏｍ
ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ ｔｏ ｆｉｒｓｔ １ｉｎｅ ａｎｔｉ—ＴＢ ａｇｅｎｔｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ
Ｆｉｒｓｔ ｌｉｎｅ ａｎｔｉ．ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ ｄｒｕｇｓ；Ｄｒｕｇ—ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ
近年伞球范围内，发达国家和发展中国家都出 现结核病流行的大回升。据统计，全球已有１／３（约 ２０亿）人感染了结核菌，现有结核病人约２０００万，每
１．１作用靶点．ｋａｔＧ ｋａｔＧ基因编码一个含７４４个氨基酸的８０ＫＤａ的蛋 白，具过氧化氢酶一过氧化物酶活性【ｔ】。异烟肼作为 一种前药进入细胞，在分枝杆菌过氧化氢酶．过氧化 物酶（ＫａｔＧ）作用下氧化脱氢生成亲电子形式，这种 经过ＫａｔＧ活化的异烟肼形式能与分枝菌酸生化合成 途径中的烯酰基还原酶一ＮＡＤＨ复合体结合，并抑制 其活性，干扰分枝菌酸合成，发挥抗菌作用。对异 烟肼耐药性的产生是由于ｋａｔＧ基因的突变导致过氧 化氢酶一过氧化物酶活性降低或丧失，使异烟肼不 能转换成活性形式，导致耐药【２】。研究表明，ＫａｔＧ 的增加，可以使异烟肼耐药的耻垢分枝杆菌和结核
中国抗生素杂志２０１ １年７月第３６卷第７期
４８７
文章编号：１００１．８６８９（２０１ １）０７．０４８７．０５
抗结核一线药物及结核分枝杆菌的耐药分子机制
贾平平余利岩岑山’
（中国医学科学院医药生物技术研究所，北京１０００５０）
摘要：近年来涌现出了耐多药结核病（Ｍｕｌｔｉｄｒｕｇ．ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ，ＭＤＲ－ＴＢ）／广泛耐药结核病（Ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ
ＴＢ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ
Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ
ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ ｓｔｒａｉｎ（ＭＴＢ）ｔｈａｔ ｉＳ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｔｏ ａｔ ｌｅａｓｔ ｔｈｅ ｔｗｏ ｂｅｓｔ ｆｉｒｓｔ—ｌｉｎｅ ｍｅｄｉｃａｔｉｏｎｓ．ｉｓｏｎｉａｚｉｄ ａｎｄ ｒｉｆａｍｐｉｃｉｎ．ＸＤＲ－ ＴＢ ｉｓ ＴＢ ｓｈｏｗｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ａｔ ｌｅａｓｔ ｒｉｆａｍｐｉｃｉｎ ａｎｄ ｉｓｏｎｉａｚｉｄ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｈｅ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ＭＤＲ—ＴＢ，ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｔｏ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ａｔ ｌｅａｓｔ ｔｈｒｅｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｘ ｍａｉｎ ｃｌａｓｓｅｓ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄ．１ｉｎｅ ｄｒｕｇｓ．Ｔｈｅｒｅ
ｎｄｈ。
１５位密码子发生的突变频率最高１５１。３０％～６０％的异
烟肼耐药株会发生３ ｌ ５位密码子丝氨酸（Ｓｅｒ）一苏氨 酸（Ｔｈｒ）｜５－７１还可发生天冬酰胺（Ａｓｐ）、异亮氨酸（１ｉｅ）或 精氨酸（Ａｒｇ）的变异【２】。此位点变异是通过对ｋａｔＧ活 性位点的甲基化，阻碍了异烟肼与ｋａｔＧ的结合，导 致酶失去活化异烟肼的能力，但仍保留５０％过氧化 氢酶一过氧化物酶活性ｉｓ・９１。ｋａｔＧ其它位点上的突变 如：１０４位精氨酸（Ａｒｇ）、１０８位组氨酸（Ｈｉｓ）、１３８位天 冬酰胺（Ａｓｎ）、１４８亮氨酸（Ｌｅｕ）、２７０位组氨酸（Ｈｉｓ）、 ２７５位苏氨酸（Ｔｈｒ）、３ １２位色氨酸（Ｔｒｐ）和３８１位天冬氨 酸（Ａｓｐ）等密码子突变对于酶的稳定性和催化能力也 非常重要，可以导致结核菌对异烟肼产生不同程度 的耐药性１６，１０－１１１。 １．２作用靶点．ｉｎｈＡ ｉｎｈＡ基因编码一个相对分子量为３２ＫＤａ的蛋白 质，其功能为依赖ＮＡＤＨ一烯酰基乙酰载体蛋白还 原酶（ＩｎｈＡ），与分枝菌酸生物合成有关，能催化短链 脂肪酸前体形成分枝菌酸，是异烟肼的作用靶点。 异烟肼进入菌体后，在分枝杆菌ＫａｔＧ的作用下转变 成异烟酰肼的活性形式，通过ＮＡＤＨ辅助因子结合 至１］ＩｎｈＡ活性部位，干扰分枝菌酸合成而发挥抗菌作 用。但是ｉｎｈＡ的突变阻止了其对ＩＮＨ．ＮＡＤＨ复合物 的活化，使异烟肼失去效力，从而产生耐药。ｉｎｈＡ 的突变通常发生在１６－８０５碱基范围内，且多为点突 变和缺失突变【１２．１３】。研究发现，ｉｎｈＡ基因的突变率 较高的位点主要在９４位密码子丝氨酸（Ｓｅｒ）一丙氨酸 （Ａｌａ），１６，２１，４７位密码子异亮氨酸（Ｉｌｅ）一苏氨酸 （Ｔｈｒ），２ｌ位密码子异亮氨酸（Ｉｌｅ）一缬氨酸（Ｖａｌ），７８ 位密码子缬氨酸（Ｖａｌ）一丙氨酸（Ａｌａ），９５位密码子异 亮氨酸（Ｉｌｅ）一脯氨酸（Ｐｒｏ）【６，１４］，其中９４位密码子丝氨 酸（Ｓｅｒ）一丙氨酸（Ａｌａ）比较常见。该位点密码子的突 变会使其编码的ＩｎｈＡ蛋白与ＮＡＤＨ的亲和力下降， 从而抑制分枝菌酸的生物合成【”】。 ２利福平（ＲＰＦ） 利福平自１９７２年首次作为抗结核药物以来，一 直发挥着巨大的杀菌效力，它是目前一线抗结核药 物中最重要的药物之一。利福平抗菌谱广且作用强 大，对静止期和繁殖期的结核菌均有作用，能增加 链霉素和异烟肼的抗菌活性。它通过作用于结核分
ａｒｅ
ｆｉｖｅ ｆｉｒｓｔ—ｌｉｎｅ ａｎｔｉｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ ｄｒｕｇｓ：
ｔｏ
ｉｓｏｎｉａｚｉｄ（ＩＮＨ），ｒｉｆａｍｐｉｃｉｎ（ＲＩＦ），ｐｙｒａｚｉｎａｍｉｄｅ（ＰＺＡ），ｅｔｈａｍｂｕｔｏｌ（ＥＭＢ）ａｎｄ ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｉｎ（ＳＭ）．Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｆｏｒ鼬Ｆ
ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．ｅｍｂＢ ｆｏｒ ＥＭＢ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．ｐｎｃＡ ｆｏｒ ＰＺＡ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｒｐｓＬ
ｏｒ
ｆｉｒｓｔ ｌｉｎｅ ａｎｔｉ．ＴＢ ｄｒｕｇｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ １ｉｎｋｅｄ ｔｏ ｍｕｔａｔｉｏｎｓ ｉｎ ａｔ ｌｅａｓｔ ７ ｍａｉｎ ｇｅｎｅｓ：ｋａｔＧ．ｆｎｈＡ ｆｏｒ ＩＮＨ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ。ｒｐｏＢ
ห้องสมุดไป่ตู้
ａｎｄ肿ｆｏｒ
ＳＴＲ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｓｅ
ｇｅｎｅｓ ｅｎｃｏｄｅ ｅｉｔｈｅｒ ｄｒｕｇ—ｔａｒｇｅｔｉｎｇ ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｉｎ ｄｒｕｇ－ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｔａｒｇｅｔ ａｎｄ ｉｎａｃｔｉｖｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
３
传染病之一，防治仍然面临着严峻的挑战。２００７—
２００８年全国结核病耐药基线调查显示：我国肺结核 病人中耐多药率为８．３２％，广泛耐药率为０．６８％。据 此估算，我国每年新发耐多药（ＭＤＲ）肺结核患者１２ 万例，而人员迁移流动、城市居住条件拥挤不堪等 现况加剧了它的发生。 目前结核病最常用的诊断方法已有１００多年的历 史，抗结核病药物在过去５０年间没有变化，遏制耐 药结核病蔓延需要创新理念，而更深入地了解抗结 核药物以及结核分枝杆菌的耐药机制对于更好地预 防和控制结核的蔓延是非常必要的。本文就抗结核 一线药物及其相应作用靶点综述如下。 ｌ异烟肼（ＩＮＨ） 异烟肼（又称雷米封）于２０世纪早期首次被合成， 但是真正发现其具有抗结核菌活性却是在１９５１年。 异烟肼的发现使结核病的治疗发生了根本性的变 化。异烟肼的杀菌特性在于它可以抑制结核分枝杆 菌菌擘分枝菌酸成份的合成，从而使结核杆菌丧失 多种能力（耐酸染色、增殖力和疏水性）而死亡。异 烟肼还能与结核分枝杆菌内的一些辅酶结合，起到 干扰脱氧核糖核酸和核糖核酸合成的作用，从而达 到了杀灭结核菌的目的，而且对代谢活力强的结核 菌作用更强。在这５０多年的使用历史中，虽然有的 病人所感染的结核菌已经产生了耐药性，但它仍然 是治疗结核病的一个不可或缺的主药。与异烟肼耐 药相关的基因主要有：ｋａｔＧ、ｉｎｈＡ、ａｈｐＣ、ｋａｓＡ和