白念珠菌病的藥物治療及研究進展

李雯婷 吳建華

(1.海軍軍醫大學基礎醫學院,上海 200433;2.海軍軍醫大學第一附屬醫院皮膚科,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,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優先真菌病原清單列為嚴重級別組的4種真菌之一。在我國,侵襲性真菌的發病率持續上升,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抗真菌藥物耐藥問題的發生等原因,尋找不同靶點的治療藥物非常值得關注。本文就治療白念珠菌病的傳統藥物及目前新的研究進展進行綜述。

1 傳統藥物

1.1 多烯類

多烯類代表藥物有兩性霉素B及其脂質體。兩性霉素B可用于治療侵襲性真菌感染、隱球菌病等。麥角固醇是真菌細胞膜特有的脂質成分,多烯類藥物通過結合麥角固醇破壞真菌細胞膜,發揮殺菌作用。兩性霉素B對細胞內和細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合,而膽固醇是哺乳動物細胞膜的成分之一,故多烯類藥物有全身毒性。兩性霉素B脂質制劑在不降低兩性霉素B抗真菌作用的同時減少了其腎毒性和不良反應的發生[3],已由中國國家藥品監督管理局批準上市,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化這一麥角固醇合成的關鍵步驟,從而抑制真菌細胞生長。同時唑類藥物對人體CYP酶(如CYP3A4)也有抑制作用,因此存在肝毒性等不良反應。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突變或上調,以及白念珠菌的外排泵基因表達增加等原因,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。棘白菌素類非競爭性抑制β-1,3-D- 葡聚糖合成,破壞細胞壁完整性,影響真菌細胞滲透壓,最終導致真菌細胞死亡。β-1,3-D-葡聚糖是白念珠菌含量較多的多糖,棘白菌素類對白念珠菌有較好的殺菌作用。美國傳染病協會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,白念珠菌對棘白菌素類耐藥可能是藥物作用靶點突變、白念珠菌生物膜形成等原因導致[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和蛋白質的合成,它進入真菌細胞后可快速轉化為5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil, 5-FU),進一步轉化為5-氟尿苷三磷酸(5-fluorouridine triphosphate, FUTP)。FUTP可代替尿苷酸與真菌RNA結合,改變相應的氨基酰-tRNA,抑制蛋白質合成;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生物合成的關鍵酶,因此5-FC可影響DNA的合成。5-FC對念珠菌屬感染有效,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,5-FC通常不單獨使用,而與兩性霉素B聯用治療侵襲性念珠菌病[5]。

2 新型藥物及研究進展

2.1 唑類

除傳統的三唑類藥物外,唑類藥物還有基于三唑類藥物設計合成的三唑衍生物。隨著作用于CYP51的新一代唑類藥物(即四唑類藥物)的研發,四唑類衍生物也表現出相應的抗真菌活性。

三唑衍生物 Rather等[6]設計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,體外實驗證明其對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基因ERG11的表達,從而抑制麥角固醇合成,同時對白念珠菌生物膜有抑制作用,并且可誘導耳念珠菌細胞凋亡和細胞周期停滯,由此,基于pta進一步研究可能開發出具有多種作用機制的新型抗真菌藥物,最大限度減少耐藥性。用馬紅細胞對該三唑衍生物進行的細胞毒性試驗顯示,與溶血率為100%的陽性對照相比,其溶血范圍為10.75% ～ 30.09%,表現出低毒性,具體機制有待進一步研究[7]。因其毒性較低,已批準進行進一步體內實驗,可在動物模型中研究其對念珠菌的抗真菌活性。

此外,Xie等[8]設計并合成的一系列含側鏈取代基的1,2,3-三唑-甲氧基化合物對人體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氟康唑耐藥的白念珠菌菌絲形成有抑制作用。進一步研究顯示,末端苯環中的鄰位取代基團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(由北卡羅來納州達勒姆的Viamet Pharmaceuticals研發)是新一代唑類藥物,稱為四唑類藥物。四唑類藥物對真菌CYP51的選擇性高于人CYP3A4,可減少藥物不良反應和藥物相互作用[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是美國第1個美國食品藥品管理局FDA批準的復發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,但由于其對胚胎,胎兒或母乳喂養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基因ERG3突變或者其他原因導致唑類無法發揮有效作用[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,同時誘導細胞的意外性死亡,且因細胞壁屏障破損而抑制信號傳導通路,因此該種化合物有抗真菌作用,而對哺乳動物細胞 無毒性作用。

2.2 長效棘白菌素類

rezafungin又稱 CD101,是一種新型長效棘白菌素類藥物,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,無中間體產生,穩定性強,沒有肝毒性,且極少的部分經尿排泄[14]。其殺菌作用有濃度依賴性,可進行每周1次給藥,在治療前期達到更好的滅菌效果[13-14]。rezafungin體外對真菌有廣泛的抑制作用,體內藥效學研究表明,其對念珠菌屬有很強的殺菌作用, 如其對白念珠菌、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指數分別為2.92、0.07、2.61[13],對多重耐藥菌耳念珠菌的24 h游離藥物AUC/MIC指數為1.88[15]。George等[16]進行了一項多中心、雙盲、雙模擬、隨機3期臨床試驗(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%)發生了至少1起治療突發不良事件,rezafungin組55例(56%)患者和卡泊芬凈組52例(53%)患者發生了嚴重不良事件。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,廣泛存在于細菌、真菌、植物、無脊椎動物、非哺乳脊椎動物和哺乳動物中,有抗菌及免疫調節的功能[17]。Octominin是一種源自長蛸(Octopusminor)防御蛋白的合成肽,可以破壞生物膜,體內外對白念珠菌均有抑制作用,經Octominin處理后白念珠菌數量可迅速減少,生長延遲約3 h[17]。進一步研究表明,Octominin可以抑制多重耐藥的鮑曼不動桿菌[18],且用殼聚糖納米顆粒包裹Octominin可增強其對白念珠菌及鮑曼不動桿菌的抑菌效果[19]。此外,該抗菌肽可抑制巨噬細胞釋放促炎因子,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胞壁和細胞膜形成而抑制真菌生長,遺傳分析結果顯示AMP-17處理后,白念珠菌細胞膜麥角固醇合成相關基因ERG6等表達下調,但細胞壁合成相關基因FKS2表達上調,推測可能由于真菌應對AMP-17引起的細胞壁損傷而引起相關基因表達上調[21-22]。蛋白質組學分析結果顯示,與氟康唑對照組相比,AMP-17組中參與脂肪酸生物合成和代謝的差異表達蛋白下調,且有氟康唑對照組未出現的差異蛋白表達,表明AMP-17與氟康唑的作用靶點不同,AMP-17可能作用于膜相關蛋白[21]。

人β-防御素(human beta-defensins, HBD)是主要由上皮產生的一種防御素,是一種陽離子抗菌肽。其中HBD-3對白念珠菌、細菌和病毒均有抑制作用。HBD-2和HBD-3都可以影響細胞膜的通透性且HBD-3效果更為顯著。實驗顯示,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時達到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HBD-2的表達增加[24]。此外,HBD-2和HBD-3促進腸黏膜上皮細胞之間緊密連接的形成,在白念珠菌感染期間對腸道起保護作用[25]。

2.4 含藥納米微粒

納米微粒在醫藥生物和食品工業等領域有廣泛的應用,如固體脂質納米微粒(solid lipid nanoparticles, SLN)和納米結構脂質載體(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]實驗顯示,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)對兔陰道白念珠菌病模型的治療效果優于AmB的治療效果,且低強度超聲介導AmB-NPs時兩者有協同作用,效果最好。Balabathula等[28]設計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),其體外對白念珠菌的抑制效果是AMB的16～25倍。由于AMB對真菌膜中的麥角固醇具有很強的親和力,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,將其轉換為靶向藥物輸送系統,透射電子顯微鏡驗證了AMB-IONP通過胞吞進入真菌細胞內且進行胞內轉運,且會導致細胞核、細胞質、內質網和線粒體等其他細胞內成分變形,液泡增加。其中液泡增加可能是AMB發揮作用導致麥角固醇前體在液泡內堆積的表現。此外,體外實驗顯示,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。對大鼠紅細胞的溶血試驗顯示,濃度增加至100 μg/mL時,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?？赡芡ㄟ^使用交流磁場等進一步開發研究,實現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、鎮痛、抗菌、抗病毒等多種生物學作用[30]。研究顯示丁香酚對真菌麥角固醇合成關鍵酶角鯊烯環氧化酶和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,其缺失導致黏附功能的顯著降低,分子對接顯示丁香酚與 Als3 存在相互作用,且結合能力優于肉桂醛等其他植物精油相關化合物[32]。體外實驗顯示丁香酚可導致真菌細胞線粒體損傷,活性氧(reactive oxygen species, ROS) 形成,進一步導致細胞膜損傷和細胞死亡,進一步研究表明,非致死劑量下,丁香酚破壞菌絲形成的調節因子液泡和微管的結構,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系列藥物還下調了白念珠菌ERG11基因的表達并抑制CYP51,從而破壞真菌細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出抗真菌活性,或可用作抗真菌藥物或與抗真菌藥物聯合使用。

他汀類藥物與唑類藥物聯合使用有協同抗真菌作用[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,該酶在真菌中對麥角固醇生物合成中起關鍵作用,且他汀類可能產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不同,不影響真菌細胞壁或細胞膜,其抗真菌機制還需進一步探究,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后未觀察到對菌絲形成的抑制,該藥物還可促進白念珠菌毒力因子的作用,在動物模型中促進白念珠菌的轉移[37]。在全身感染時,他汀類藥物對肝、腎、脾臟組織都有保護,但并非由于其抗真菌作用,而是抗炎作用,因此不應在白念珠菌全身感染時單獨使用[37]。

金諾芬是FDA批準用于治療類風濕性關節炎的藥物,有抗風濕、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[39]或靶向Mia40-Erv1通路[40]及抗生物膜的作用[39-40]發揮其抗真菌的活性。Lin等[41]研究顯示,金諾芬與非抗真菌藥物噴他脒聯合使用有協同抗真菌作用,這種聯合使用可能對抗真菌藥物研發以及抗多藥耐藥真菌感染提供新的方法。

3 總結與展望

綜上所述,白念珠菌病的藥物治療除了傳統藥物外,還有不斷研發的多種新藥,如合成化合物、天然化合物及合成抗菌肽、納米微粒等。相較于傳統藥物,新型藥物具有多種優點(抗菌能力更強,安全性更高,新的作用靶點,對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,且對氟康唑耐藥菌株有效;納米包裹技術可以增強藥物的抗菌作用,且進一步研究有望實現靶向治療。很多藥物仍處于研發階段,但同時有新的進展出現,針對新的藥物作用靶點進行研發、已有藥物外源添加生物材料、多種藥物聯合使用以及老藥新用均可成為新的研發思路,值得進一步關注和研究。