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喹诺酮类药物的最新研究进展

日期：01-11 作者：阳光畜牧网- 小 + 大

    喹诺酮类药物是一类化学合成的广谱抗菌药，在临床上广泛应用于治疗革兰阳性菌、阴性菌及支原体感染。但是随着此类药物的广泛使用甚至滥用，其耐药性问题也越来越严重。笔者组织本文主要从喹诺酮类药物抗菌机理、耐药机制、克服耐药性的方案、在兽医临床上的应用研究等方面来对本类药物的研究情况进行综述。
    一、对理化性质及抗菌机理的研究
    喹诺酮类药物主要有三代，第一代药物萘啶酸，第二代药物氟甲喹，而第三代吡哌酸即氟喹诺酮类药物(FQNs)是现在国内主要应用的喹诺酮类药物，广泛用于畜禽细菌与支原体的防治，主要分两类：一类是从人用转化而来，如诺氟沙星、环丙沙星、氧氟沙星、培氟沙星、洛美沙星等，另一类是动物专用的品种，如恩诺沙星、沙拉沙星、达诺沙星、麻波沙星等。喹诺酮类药物大多数内服、注射均易吸收，体内分布广泛，给药后除中枢神经系统外大多数组织中的药物浓度高于血清浓度，也能渗入脑及乳汁，对治疗全身感染和深部感染均有效。化学性质上为酸碱两性化合物，难溶或微溶于水，在醋酸、盐酸、烟酸或氢氧化钠（钾）溶液中易熔。
    喹诺酮类药物的抗菌机理独特，主要有两个，抑制DNA回旋酶及拓扑异构酶Ⅳ，从而抑制细菌DNA的合成。对大多数革兰阴性细菌，DNA回旋酶是喹诺酮类药物的主要靶酶。此酶被抑制，则DNA不能卷紧，无法容纳在菌体内，也就无法进行正常的DNA复制，使细菌不能进行分裂，产生快速杀菌作用。细菌细胞(原核细胞)的 DNA呈裸露状态，因此药物易与细菌的DNA接触，呈现选择作用。而对于大多数革兰阳性细菌，喹诺酮类药物主要抑制细菌的拓扑异构酶Ⅳ，拓扑异构酶Ⅳ为解链酶，可在DNA复制时将缠绕的子代染色体释放。喹诺酮类药物的作用机制正是其通过与DNA回旋酶或拓扑异构酶发生交互作用形成三元复合物，药物的这种作用诱导DNA和拓扑异构酶Ⅳ发生构型改变，从而导致这种酶对DNA不能发挥正常功能，最终导致DNA降解及菌体死亡。
    二、对耐药性机制的研究
    细菌对喹诺酮类抗菌药产生耐药性的机制细菌对喹诺酮类药耐药性产生较慢，但一旦产生则常持久不变。喹诺酮类药物之间存在交叉耐药性，与其他抗菌药之间交叉耐药性则不明显，但可与其他抗菌药存在多重耐药性于细菌体内。由于长期广泛应用和兽医临床的滥用，细菌对喹诺酮类药物的耐药现象已颇为严重，一些常见的病原菌（如大肠杆菌）的耐药率（可达50%~60%）非常高。因不同国家或地区对喹诺酮类抗生素的使用情况不一样，选择性压力不同，导致其不同的耐药方式和耐药率，有时，细菌耐喹诺酮的出现还常预示着对四环素类、氨基糖苷类、氯霉类等的耐药，即呈现多重耐药的特性。
    目前的研究认为，细菌产生的耐药性应从三个层面不断深入理解，第一层认为与抗菌药的结构和作用机制有关，第二层是由于细菌长期接触药物，引起菌体细胞膜孔蛋白的丢失，从而导致细胞通透性下降，而这引起的仅是低度耐药，第三层则是细菌细胞膜上外排泵（主动外排系统）的表达水平不断提高，能主动将扩散入细菌细胞内的药物或其他底物泵出细胞外，此为形成细菌多重耐药性的主要原因。因此，细菌对喹诺酮类抗菌药产生耐药性的机制主要有3个方面：特异性耐药机制：作用靶为分子Ⅱ型拓扑异构酶变异；非特异性耐药机制：膜通透性改变；非特异性耐药机制：主动外排。这三种机制可以单独存在，也可以两个或三个同时存在在细菌体内。
    Ⅱ型拓扑异构酶包括两种，即DNA促旋酶和拓扑异构酶。前者促使DNA 逆向超螺旋化，与DNA 复制、修复、转录、重组等密切相关，后者在DNA 切断、重接和复制终了后DNA 双链分离等过程中起重要作用。DNA 促旋酶是由基因编码的gyr A基因编码的GyrA蛋白和由gyr B基因编码的GyrB蛋白质组成的四聚体，其中任一亚基变异都会引起喹诺酮耐药性。拓扑异构酶Ⅳ是由parC基因与parD基因分别编码的ParC 蛋白与ParD 蛋白各2分子组成的四聚体，其中任一亚基变异均会引起喹诺酮耐药性。有实验表明：喹诺酮类药物不能直接与DNA 促旋酶或DNA 单独结合，而是与DNA促旋酶—DNA 复合体结合。由于DNA 促旋酶发生变异，其中个别氨基酸变化使喹诺酮类药物与DNA 促旋酶—DNA复合体的亲和性下降，形成耐药性。与DNA 促旋酶相同，拓扑异构酶Ⅳ发生变异，拓扑异构酶Ⅳ—DNA 复合体对喹诺酮类药物亲和性降低，从而出现耐药性。
    外排系统是细菌对喹诺酮类耐药的一种非特异性途径细菌细胞膜上存在一类蛋白质，在能量支持下，可将进入胞内的药物选择或非选择性地排出胞外，使菌体内药物浓度降低而导致耐药故又称外排泵。近年来，报道了大量能介导喹诺酮类药物耐药性的主动外排蛋白，如耻垢分枝杆菌的Lfr A，肺炎链球菌的Pmr A，枯草芽孢杆菌的Blt 和Bmr，其中AcrB 蛋白是大肠埃希氏菌的一个典型介导多重耐药性的外排泵蛋白。另外由喹诺硐耐药性MRSA 克隆出的基因编码的NOr A 蛋白为一疏水性膜蛋白，能依赖能量将诺氟沙星、环丙沙星等亲水性喹诺酮类药排出菌体外。
    革兰阳性菌缺少细菌外膜，所以不存在膜通透性下降的耐药机理。革兰氏阴性菌对膜通透能力变化较大，膜孔蛋白通道非常狭窄，能对大分子及疏水性化合物的穿透形成有效屏障。革兰阴性细菌细胞外膜通透性降低会阻碍抗生素进入细菌内膜靶位，由此导致细菌耐药性产生，其主要原因有四个——膜孔蛋白缺失、多向性突变、特异性通道的突变、脂质双层改变。喹诺酮类药物与其他抗菌药相同，依靠革兰阴性菌外膜蛋白和脂多糖的扩散作用进入细菌体内外膜蛋白与脂多糖变异均可使细菌摄取药物的量减少而导致耐药。如大肠埃希菌通透喹诺酮类药物的孔蛋白主要为OmpF 与OmpC，在喹诺酮药物作用下发生变异而缺失OmpF 的菌株，药物不能进入细胞而产生耐药。另有研究表明，铜绿假单胞菌较低的外膜通透性表明膜孔蛋白孔道狭窄，其对喹诺酮类等抗生素的固有耐药性也是有效通透屏障和多重外排转运相结合的结果。

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