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盘点抗真菌药物发展现状(上)

拂晓

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目前,由于HIV以及其他原因,免疫力低下人群的数目在增多,导致侵略性真菌感染在全球蔓延。当前常见的抗真菌药物——多烯类(polyenes)、氟胞嘧啶类(flucytosine)、唑类(azoles)和棘白菌素类(echinocandins)在治疗真菌感染上疗效显著。尽管如此,这些抗真菌药物还是存在着诸多局限,比如,脱靶毒性(off-target toxicity)以及耐药性真菌的涌现。新的需求呼唤新一代抗真菌药物。本文试着回溯抗真菌药发展历程,介绍药物的靶点、化学结构以及治疗策略,同时汇总分析当下抗菌药的研发情况,介绍一些新通路、新靶点。


1. 真菌性疾病


抗肿瘤化疗药物、具有免疫性能的单克隆抗体、免疫抑制剂类药物、广谱抗菌药等药物的使用都会影响人体内微生物群落的均衡,诱发免疫系统紊乱。此时,某些真菌就会趁虚而入,导致真菌感染


据估计,地球上存在着多达500万种真菌,据载大约300多种会导致人类患病,仅有20-25种真菌会经常导致疾病,如图表1所示。大多数真菌感染不会在人际间传播,也不会影响健康的个体。但是,在一些欠发达国家和地区,那些侵略性的真菌病会成为公共卫生问题,比如在HIV大爆发的21世纪初期,每年大约会发生100万例隐球菌病,其中大约60万例会导致死亡。


表1  常见的侵染性真菌疾病及治疗策略



面对新发的侵染性真菌感染的挑战,临床医生也制定了一系列策略应对。首先,医生会将感染患者分为不同的危险等级,有利于诊断、预防、经验治疗和早期治疗上更加明确和集中。其次,诊断工具发生了根本性的进步,借助基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(matrix assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry ,MALDI-TOF MS)、PCR 和 T2 MRI等先进技术,以及基因测序技术的飞跃,临床上可以快速、精准地鉴别出侵染性真菌的种属。另外,生物标记物在真菌感染的早期诊断和治疗上意义重大,比如,血液或组织液中β-D-葡聚糖(β-D-glucan)、半乳甘露聚糖(galactomannan)和甘露聚糖(mannan)的水平已被证实有很大的潜能成为检测真菌感染的标志物。第三,有许多类型的抗真菌感染治疗指南可以借鉴,医疗系统和临床医师就可以去参照那些成功的治疗案例进行实践。最后,抗击真菌感染引起的疾病,最重要的就是继续开发新一代药物,并合理地使用老药。


2. 常用的抗真菌药物


过去几十年来,对于很多浅表真菌疾病(superficial mycoses),许多局部用药稳健发展,基本实现了控制常见感染的目的;与此相反,对于那些需要系统治疗的侵染性真菌疾病(invasive mycoses),目前仅有有4类主要药物——多烯类(polyenes)、氟胞嘧啶类(flucytosine)、唑类(azoles)和棘白菌素类(echinocandins)。如图1所示。对于抗真菌类药物,一个显著特征就是能够抑制真菌的生理机制,而不对宿主细胞产生损害。


2.1 多烯类(polyenes)


多烯类抗菌药发端于1950s,以多烯两性霉素B脱氧胆酸(polyene amphotericin B deoxycholate)的获批为标志。两性霉素B被改造生脱氧胆酸盐和其他水溶性盐类,尽管带有不小的毒副作用,多烯两性霉素B成为最具潜力、最广谱的全身性抗真菌药物,在当今的临床治疗中扮演着重要的角色。多烯类药物可以穿透真菌的细胞膜,破坏膜内的麦角固醇(ergosterol),它同时也能破坏宿主细胞膜内的胆固醇(cholesterol),引起毒副反应。在1990s中期,两性霉素B被改造成脂溶性结构,比如AmBisome和amphotericin B lipid复合体,这大大降低了药物毒性,尤其是降低了肾功能紊乱的情况。


2.2 氟胞嘧啶类(flucytosine)


氟胞嘧啶是嘧啶类似物,在1960s获批用于特定情形下的抗真菌治疗,比如联合多烯类药物治疗隐球菌性脑膜炎(cryptococcal meningitis)。因为极易引起耐药性问题,氟胞嘧啶很少单独使用。在胞嘧啶脱氨酶(cytosine deaminase)的作用下,氟胞嘧啶转变为毒性物质5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil),它可以干扰DNA和RNA的代谢。人体内不含胞嘧啶脱氨酶,因此可以避免药物的毒性伤害。


2.3 唑类(azoles)


在1970s末,唑类药物成为治疗侵染性真菌感染的一线药物。唑类药物通过抑制羊毛甾醇14α-去甲基化酶(lanosterol 14α-demethylase)来阻断麦角固醇的合成。14α-去甲基化酶是真菌细胞膜上的主要靶点,而宿主细胞并没有此结构。第一代抗真菌的唑类药物是静脉注射药物咪康唑(miconazole)和口服药物酮康唑(ketoconazole);第二代唑类药物扩大了抗菌谱、提高了安全性和改进了药代动力学性质,比如氟康唑(fluconazole)和伊曲康唑(itraconazole);随着研究的深入,目前第三代唑类药物在各项性能指标上更进一步,比如伏立康唑(voriconazole)、泊沙康唑(posaconazole)和艾沙康唑(isavuconazole)。目前抗真菌感染的治疗存在一个重要的共识,广谱抗菌药一般用于预防、提前防治。唑类抗真菌药物广泛用于重大疾病的手术过程中,有效避免了感染,降低了死亡率。


2.4 棘白菌素类(echinocandins)


棘白菌素类药物出现于2000s早期,药物抑制1,3 -β-葡聚糖合成酶(1,3-β-glucan synthase),阻止真菌细胞壁的形成。哺乳动物不具有此结构,保证了药物的安全性,因此棘白菌素类药物在医院中经常使用。过去十几年来,因为抗菌的广谱性、较低的药物互相作用以及相当的安全性,这三个药物获得了成功,分别是卡泊芬净(caspofungin)、米卡芬净(micafungin)和阿尼芬净(anidulafungin)。


图1  当前常见的抗真菌药物及其发展历程


从疗效和安全性来看,每一类药物都有优点和缺点。药物的缺陷主要靠侵染性真菌感染死亡率来判断。比如侵染性念珠菌病的死亡率大约在40%;侵染性阴球菌病的死亡率大约在20%-30%;过去十几年,侵染性曲霉病的死亡率下降至20%左右。


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