白念珠菌病的藥物治療及研究進(jìn)展

李雯婷 吳建華

(1.海軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,上海 200433;2.海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院皮膚科,上海 200433)

白念珠菌是一種條件致病菌,常見于口腔、腸道等,是正常腸道菌群中的一種微生物。在人體免疫力低下時(shí),白念珠菌可造成皮膚或黏膜感染,也可引起全身性的感染,侵入血液、心臟等組織,即造成侵襲性感染。白念珠菌已被2022年公布的WHO優(yōu)先真菌病原清單列為嚴(yán)重級(jí)別組的4種真菌之一。在我國(guó),侵襲性真菌的發(fā)病率持續(xù)上升,且白念珠菌是最常見的侵襲性念珠菌病致病菌[1]。此外,由于目前使用的傳統(tǒng)抗真菌藥物耐藥問題的發(fā)生等原因,尋找不同靶點(diǎn)的治療藥物非常值得關(guān)注。本文就治療白念珠菌病的傳統(tǒng)藥物及目前新的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 傳統(tǒng)藥物

1.1 多烯類

多烯類代表藥物有兩性霉素B及其脂質(zhì)體。兩性霉素B可用于治療侵襲性真菌感染、隱球菌病等。麥角固醇是真菌細(xì)胞膜特有的脂質(zhì)成分,多烯類藥物通過結(jié)合麥角固醇破壞真菌細(xì)胞膜,發(fā)揮殺菌作用。兩性霉素B對(duì)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的白念珠菌均有殺菌作用[2]。由于多烯類藥物還可以與膽固醇結(jié)合,而膽固醇是哺乳動(dòng)物細(xì)胞膜的成分之一,故多烯類藥物有全身毒性。兩性霉素B脂質(zhì)制劑在不降低兩性霉素B抗真菌作用的同時(shí)減少了其腎毒性和不良反應(yīng)的發(fā)生[3],已由中國(guó)國(guó)家藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)上市,用于治療侵襲性真菌病。

1.2 唑類

唑類代表藥物有三唑類藥物酮康唑、氟康唑、伊曲康唑、伏立康唑。唑類藥物作用于真菌羊毛固醇14α-去甲基酶,該酶也被稱為CYP51 (又名ERG11),屬于細(xì)胞色素P450單加氧酶(cytochrome P450 monooxygenase, CYP)超家族,唑類藥物通過干擾CYP51的活性抑制羊毛固醇向去甲基羊毛固醇轉(zhuǎn)化這一麥角固醇合成的關(guān)鍵步驟,從而抑制真菌細(xì)胞生長(zhǎng)。同時(shí)唑類藥物對(duì)人體CYP酶(如CYP3A4)也有抑制作用,因此存在肝毒性等不良反應(yīng)。氟康唑主要用于治療敏感的念珠菌引起的感染。由于白念珠菌中藥物的作用靶點(diǎn)突變或上調(diào),以及白念珠菌的外排泵基因表達(dá)增加等原因,唑類藥物耐藥性在增加[4]。

1.3 棘白菌素類

棘白菌素類代表藥物有卡泊芬凈、米卡芬凈。棘白菌素類非競(jìng)爭(zhēng)性抑制β-1,3-D- 葡聚糖合成,破壞細(xì)胞壁完整性,影響真菌細(xì)胞滲透壓,最終導(dǎo)致真菌細(xì)胞死亡。β-1,3-D-葡聚糖是白念珠菌含量較多的多糖,棘白菌素類對(duì)白念珠菌有較好的殺菌作用。美國(guó)傳染病協(xié)會(huì)推薦棘白菌素類為念珠菌血癥、疑似侵襲性念珠菌病的首選藥物。目前,白念珠菌對(duì)棘白菌素類耐藥可能是藥物作用靶點(diǎn)突變、白念珠菌生物膜形成等原因?qū)е耓4]。

1.4 氟化嘧啶類似物

氟化嘧啶類似物代表藥物為5-氟胞嘧啶(5-formylcytosine, 5-FC)。5-FC可干擾真菌DNA和蛋白質(zhì)的合成,它進(jìn)入真菌細(xì)胞后可快速轉(zhuǎn)化為5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil, 5-FU),進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為5-氟尿苷三磷酸(5-fluorouridine triphosphate, FUTP)。FUTP可代替尿苷酸與真菌RNA結(jié)合,改變相應(yīng)的氨基酰-tRNA,抑制蛋白質(zhì)合成;5-FU還可代謝成5-氟脫氧尿苷單磷酸(5-fluorodeoxyuridine monophosphate, FdUMP),FdUMP可抑制胸苷酸合成酶,胸苷酸合成酶是DNA生物合成的關(guān)鍵酶,因此5-FC可影響DNA的合成。5-FC對(duì)念珠菌屬感染有效,但由于固有耐藥菌株(約占白念珠菌分離株的10%)的流行和耐藥頻發(fā),5-FC通常不單獨(dú)使用,而與兩性霉素B聯(lián)用治療侵襲性念珠菌病[5]。

2 新型藥物及研究進(jìn)展

2.1 唑類

除傳統(tǒng)的三唑類藥物外,唑類藥物還有基于三唑類藥物設(shè)計(jì)合成的三唑衍生物。隨著作用于CYP51的新一代唑類藥物(即四唑類藥物)的研發(fā),四唑類衍生物也表現(xiàn)出相應(yīng)的抗真菌活性。

三唑衍生物 Rather等[6]設(shè)計(jì)合成了三種基于哌啶的1,2,3-三唑乙酰胺衍生物,分別命名為pta1、pta2和pta3,體外實(shí)驗(yàn)證明其對(duì)氟康唑敏感及耐藥的白念珠菌均有抑制作用。與氟康唑相比,pta藥物的最低抑菌濃度(minimal inhibitory concentration, MIC)值更低,其中pta1的MIC值最低,氟康唑敏感菌株MIC值為0.024 μg/mL,遠(yuǎn)低于氟康唑MIC值0.250 μg/mL。該類三唑衍生物可抑制真菌麥角固醇合成相關(guān)基因ERG11的表達(dá),從而抑制麥角固醇合成,同時(shí)對(duì)白念珠菌生物膜有抑制作用,并且可誘導(dǎo)耳念珠菌細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期停滯,由此,基于pta進(jìn)一步研究可能開發(fā)出具有多種作用機(jī)制的新型抗真菌藥物,最大限度減少耐藥性。用馬紅細(xì)胞對(duì)該三唑衍生物進(jìn)行的細(xì)胞毒性試驗(yàn)顯示,與溶血率為100%的陽性對(duì)照相比,其溶血范圍為10.75% ～ 30.09%,表現(xiàn)出低毒性,具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究[7]。因其毒性較低,已批準(zhǔn)進(jìn)行進(jìn)一步體內(nèi)實(shí)驗(yàn),可在動(dòng)物模型中研究其對(duì)念珠菌的抗真菌活性。

此外,Xie等[8]設(shè)計(jì)并合成的一系列含側(cè)鏈取代基的1,2,3-三唑-甲氧基化合物對(duì)人體CYP3A4酶的抑制作用較小,安全性良好,且其中兩種化合物體外對(duì)氟康唑耐藥的白念珠菌菌絲形成有抑制作用。進(jìn)一步研究顯示,末端苯環(huán)中的鄰位取代基團(tuán)可以提高化合物的抗真菌活性。

四唑類及衍生物 VT-1129、VT-1161(又稱oteseconazole,VIVJOATM)和VT-1598(由北卡羅來納州達(dá)勒姆的Viamet Pharmaceuticals研發(fā))是新一代唑類藥物,稱為四唑類藥物。四唑類藥物對(duì)真菌CYP51的選擇性高于人CYP3A4,可減少藥物不良反應(yīng)和藥物相互作用[9]。

VT-1129主要用于治療隱球菌感染,具有體外抗耐藥光滑念珠菌及克柔念珠菌的活性[10]。teseconazole是美國(guó)第1個(gè)美國(guó)食品藥品管理局FDA批準(zhǔn)的復(fù)發(fā)性外陰陰道念珠菌病 (RVVC) 的治療藥物,被指定用于治療沒有生殖能力但有RVVC病史的女性,但由于其對(duì)胚胎,胎兒或母乳喂養(yǎng)的孩子有潛在的毒性作用,孕婦和哺乳期婦女禁止使用該藥物[11]。研究顯示,VT-1161和VT-1598均對(duì)氟康唑耐藥的白念珠菌有良好的抑制作用,并且VT-1598的MIC50和MIC90分別為0.06 μg/mL和 0.25 μg/mL,較VT-1161( MIC50和MIC90分別為0.125μg/mL和1μg/mL)更低,但仍對(duì)68株分離株中的5種MIC值較大(>2 μg/mL),可能是因真菌麥角固醇合成相關(guān)基因ERG3突變或者其他原因?qū)е逻蝾悷o法發(fā)揮有效作用[9]。

有的四唑類衍生物也存在抗真菌作用,如Staniszewska等[12]研究合成的一系列含苯二氮卓類基團(tuán)的四唑類化合物,其中兩種化合物可抑制麥角固醇的合成,同時(shí)誘導(dǎo)細(xì)胞的意外性死亡,且因細(xì)胞壁屏障破損而抑制信號(hào)傳導(dǎo)通路,因此該種化合物有抗真菌作用,而對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞 無毒性作用。

2.2 長(zhǎng)效棘白菌素類

rezafungin又稱 CD101,是一種新型長(zhǎng)效棘白菌素類藥物,半衰期約為130 h[13]。該藥物通過抑制β-1,3-D- 葡聚糖合成來抑制真菌,無中間體產(chǎn)生,穩(wěn)定性強(qiáng),沒有肝毒性,且極少的部分經(jīng)尿排泄[14]。其殺菌作用有濃度依賴性,可進(jìn)行每周1次給藥,在治療前期達(dá)到更好的滅菌效果[13-14]。rezafungin體外對(duì)真菌有廣泛的抑制作用,體內(nèi)藥效學(xué)研究表明,其對(duì)念珠菌屬有很強(qiáng)的殺菌作用, 如其對(duì)白念珠菌、光滑念珠菌和近平滑念珠菌的中位24 h游離藥物AUC(area under curve,曲線下面積)/MIC指數(shù)分別為2.92、0.07、2.61[13],對(duì)多重耐藥菌耳念珠菌的24 h游離藥物AUC/MIC指數(shù)為1.88[15]。George等[16]進(jìn)行了一項(xiàng)多中心、雙盲、雙模擬、隨機(jī)3期臨床試驗(yàn)(ReSTORE研究,NCT03667690),顯示rezafungin組98例患者中的89例(91%)和卡泊芬凈組98例患者中的83例(85%)發(fā)生了至少1起治療突發(fā)不良事件,rezafungin組55例(56%)患者和卡泊芬凈組52例(53%)患者發(fā)生了嚴(yán)重不良事件。rezafungin組和卡泊芬凈組14 d治愈率分別為59%、61%; 30日全因死亡率分別為24%、21%,驗(yàn)證了rezafungin的安全性及不亞于卡泊芬凈的療效。

2.3 抗菌肽

抗菌肽是具有抗菌活性的短肽,廣泛存在于細(xì)菌、真菌、植物、無脊椎動(dòng)物、非哺乳脊椎動(dòng)物和哺乳動(dòng)物中,有抗菌及免疫調(diào)節(jié)的功能[17]。Octominin是一種源自長(zhǎng)蛸(Octopusminor)防御蛋白的合成肽,可以破壞生物膜,體內(nèi)外對(duì)白念珠菌均有抑制作用,經(jīng)Octominin處理后白念珠菌數(shù)量可迅速減少,生長(zhǎng)延遲約3 h[17]。進(jìn)一步研究表明,Octominin可以抑制多重耐藥的鮑曼不動(dòng)桿菌[18],且用殼聚糖納米顆粒包裹Octominin可增強(qiáng)其對(duì)白念珠菌及鮑曼不動(dòng)桿菌的抑菌效果[19]。此外,該抗菌肽可抑制巨噬細(xì)胞釋放促炎因子,可能有潛在的抗炎作用[20]。

AMP-17(Muscadomesticaantimicrobial peptide-17)是來源于家蠅(Muscadomestica)的重組蛋白,研究表明它可以通過抑制白念珠菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜形成而抑制真菌生長(zhǎng),遺傳分析結(jié)果顯示AMP-17處理后,白念珠菌細(xì)胞膜麥角固醇合成相關(guān)基因ERG6等表達(dá)下調(diào),但細(xì)胞壁合成相關(guān)基因FKS2表達(dá)上調(diào),推測(cè)可能由于真菌應(yīng)對(duì)AMP-17引起的細(xì)胞壁損傷而引起相關(guān)基因表達(dá)上調(diào)[21-22]。蛋白質(zhì)組學(xué)分析結(jié)果顯示,與氟康唑?qū)φ战M相比,AMP-17組中參與脂肪酸生物合成和代謝的差異表達(dá)蛋白下調(diào),且有氟康唑?qū)φ战M未出現(xiàn)的差異蛋白表達(dá),表明AMP-17與氟康唑的作用靶點(diǎn)不同,AMP-17可能作用于膜相關(guān)蛋白[21]。

人β-防御素(human beta-defensins, HBD)是主要由上皮產(chǎn)生的一種防御素,是一種陽離子抗菌肽。其中HBD-3對(duì)白念珠菌、細(xì)菌和病毒均有抑制作用。HBD-2和HBD-3都可以影響細(xì)胞膜的通透性且HBD-3效果更為顯著。實(shí)驗(yàn)顯示,將添加鈣黃綠素染料的白念珠菌與 HBD-2孵育引起的白念珠菌染料釋放在90 min時(shí)達(dá)到10.3%±2.8%,而HBD-3引起與HBD-2相比超過兩倍(24.2%±1.0%)的染料釋放[23]。研究顯示,女性陰道中存在白念珠菌時(shí)HBD-2的表達(dá)增加[24]。此外,HBD-2和HBD-3促進(jìn)腸黏膜上皮細(xì)胞之間緊密連接的形成,在白念珠菌感染期間對(duì)腸道起保護(hù)作用[25]。

2.4 含藥納米微粒

納米微粒在醫(yī)藥生物和食品工業(yè)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,如固體脂質(zhì)納米微粒(solid lipid nanoparticles, SLN)和納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體(nanostructured lipid carriers, NLC)均可用作氟康唑的載體,其中NLC可以更有效地逆轉(zhuǎn)念珠菌屬的唑類耐藥性[26]。另外,金屬氧化物納米微粒(nanoparticles, NPs)如氧化鐵納米微粒(iron-oxide nanoparticles, IONPs),也有抑制白念珠菌的作用。Yang等[27]實(shí)驗(yàn)顯示,含兩性霉素B的聚乳酸-羥基乙酸-聚乙二醇納米微粒(amphotericin B-loaded poly(lactic-co-glycolic acid)-polyethylene glycol nanoparticles, AmB-NPs)對(duì)兔陰道白念珠菌病模型的治療效果優(yōu)于AmB的治療效果,且低強(qiáng)度超聲介導(dǎo)AmB-NPs時(shí)兩者有協(xié)同作用,效果最好。Balabathula等[28]設(shè)計(jì)合成了用牛血清白蛋白包被的含兩性霉素B的IONP(iron oxide nanoparticles coated with bovine serum albumin and coated and targeted with amphotericin B, AMB-IONP),其體外對(duì)白念珠菌的抑制效果是AMB的16～25倍。由于AMB對(duì)真菌膜中的麥角固醇具有很強(qiáng)的親和力,可使微粒遷移到感染部位,緩慢溶解并停留。AMB-IONP通過以少量納米微粒靶向AMB,將其轉(zhuǎn)換為靶向藥物輸送系統(tǒng),透射電子顯微鏡驗(yàn)證了AMB-IONP通過胞吞進(jìn)入真菌細(xì)胞內(nèi)且進(jìn)行胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn),且會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體等其他細(xì)胞內(nèi)成分變形,液泡增加。其中液泡增加可能是AMB發(fā)揮作用導(dǎo)致麥角固醇前體在液泡內(nèi)堆積的表現(xiàn)。此外,體外實(shí)驗(yàn)顯示,AmB加入殼聚糖包被的IONPs (chitosan-coated iron oxide nanoparticles, IONPs@CS)中合成的IONPs@CS-AmB的MIC90為4 μg/mL,為AMB的8倍。對(duì)大鼠紅細(xì)胞的溶血試驗(yàn)顯示,濃度增加至100 μg/mL時(shí),IONPs@CS-AmB的溶血率僅為2%左右,其毒性較AMB更小。IONPs@CS-AmB與AMB-IONP類似,氧化鐵納米微粒可能通過使用交流磁場(chǎng)等進(jìn)一步開發(fā)研究,實(shí)現(xiàn)控制藥物釋放和靶向藥物治療局部真菌感染等[29]。

2.5 丁香酚類

丁香酚類藥物有抗氧化、抗炎、解熱、鎮(zhèn)痛、抗菌、抗病毒等多種生物學(xué)作用[30]。研究顯示丁香酚對(duì)真菌麥角固醇合成關(guān)鍵酶角鯊烯環(huán)氧化酶和CYP51均有抑制作用[31]。此外,丁香酚可以抑制白念珠菌毒力因子溶血素、磷脂酶及凝集素樣序列(agglutinin-like sequence, Als)黏附蛋白的活性[32]。其中溶血素、磷脂酶是影響白念珠菌毒力的水解酶,Als3影響白念珠菌的黏附,其缺失導(dǎo)致黏附功能的顯著降低,分子對(duì)接顯示丁香酚與 Als3 存在相互作用,且結(jié)合能力優(yōu)于肉桂醛等其他植物精油相關(guān)化合物[32]。體外實(shí)驗(yàn)顯示丁香酚可導(dǎo)致真菌細(xì)胞線粒體損傷,活性氧(reactive oxygen species, ROS) 形成,進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)胞膜損傷和細(xì)胞死亡,進(jìn)一步研究表明,非致死劑量下,丁香酚破壞菌絲形成的調(diào)節(jié)因子液泡和微管的結(jié)構(gòu),且是非ROS依賴的[33]。除抑制白念珠菌菌絲的形成外,丁香酚還可抑制白念珠菌生物膜的形成[33]。

此外,丁香酚相關(guān)衍生物也有抑制白念珠菌的作用。 Lone等[34]合成的新型丁香酚甲苯磺酸酯ETC-5、ETC-6和ETC-7可抑制白念珠菌細(xì)胞的黏附、蛋白酶和磷脂酶的分泌以及白念珠菌菌絲和生物膜形成。此外,ETC系列藥物還下調(diào)了白念珠菌ERG11基因的表達(dá)并抑制CYP51,從而破壞真菌細(xì)胞中的麥角固醇合成[35]。Magalhaes等[36]合成的源自丁香酚和類似物的葡萄糖基-1,2,3-三唑,同樣是通過抑制CYP51,從而達(dá)到抑制白念珠菌的效果。

2.6 其他非抗生素的抗真菌藥物

除抗生素藥物外,一些非抗真菌藥物也表現(xiàn)出抗真菌活性,或可用作抗真菌藥物或與抗真菌藥物聯(lián)合使用。

他汀類藥物與唑類藥物聯(lián)合使用有協(xié)同抗真菌作用[37]。他汀類藥物通過抑制3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶a還原酶來降低血液中低密度脂蛋白的水平,該酶在真菌中對(duì)麥角固醇生物合成中起關(guān)鍵作用,且他汀類可能產(chǎn)生法尼醇等抑制白念珠菌菌絲形成的分子,因此可能有抗真菌作用。但最近研究表明他汀類藥物與唑類和棘白菌素類靶點(diǎn)不同,不影響真菌細(xì)胞壁或細(xì)胞膜,其抗真菌機(jī)制還需進(jìn)一步探究,且他汀類藥物在孵育24 h后可有效抑制菌絲形成,而在孵育48 h后未觀察到對(duì)菌絲形成的抑制,該藥物還可促進(jìn)白念珠菌毒力因子的作用,在動(dòng)物模型中促進(jìn)白念珠菌的轉(zhuǎn)移[37]。在全身感染時(shí),他汀類藥物對(duì)肝、腎、脾臟組織都有保護(hù),但并非由于其抗真菌作用,而是抗炎作用,因此不應(yīng)在白念珠菌全身感染時(shí)單獨(dú)使用[37]。

金諾芬是FDA批準(zhǔn)用于治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的藥物,有抗風(fēng)濕、抗炎、抗氧化等作用[38]。研究顯示金諾芬可能是通過靶向硫氧還原蛋白系統(tǒng)[39]或靶向Mia40-Erv1通路[40]及抗生物膜的作用[39-40]發(fā)揮其抗真菌的活性。Lin等[41]研究顯示,金諾芬與非抗真菌藥物噴他脒聯(lián)合使用有協(xié)同抗真菌作用,這種聯(lián)合使用可能對(duì)抗真菌藥物研發(fā)以及抗多藥耐藥真菌感染提供新的方法。

3 總結(jié)與展望

綜上所述,白念珠菌病的藥物治療除了傳統(tǒng)藥物外,還有不斷研發(fā)的多種新藥,如合成化合物、天然化合物及合成抗菌肽、納米微粒等。相較于傳統(tǒng)藥物,新型藥物具有多種優(yōu)點(diǎn)(抗菌能力更強(qiáng),安全性更高,新的作用靶點(diǎn),對(duì)耐藥菌株有抑制作用),如四唑類較三唑類可能改善藥物不良反應(yīng),且對(duì)氟康唑耐藥菌株有效;納米包裹技術(shù)可以增強(qiáng)藥物的抗菌作用,且進(jìn)一步研究有望實(shí)現(xiàn)靶向治療。很多藥物仍處于研發(fā)階段,但同時(shí)有新的進(jìn)展出現(xiàn),針對(duì)新的藥物作用靶點(diǎn)進(jìn)行研發(fā)、已有藥物外源添加生物材料、多種藥物聯(lián)合使用以及老藥新用均可成為新的研發(fā)思路,值得進(jìn)一步關(guān)注和研究。