抗真菌药物的作用机制及耐药性.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,抗真菌药物的作用机制及耐药性,1,第一节,抗真菌药物发展简介,2,第一个发现并被用于临床的为上世纪,30,年代末，从微生物发酵代谢产物中分离得到的灰黄霉素；,1944,年报道了唑类化合物的抗真菌作用；,1949,年从微生物代谢产物中分离得到了制霉菌素；,1956,年报道了两性霉素,B,的抗真菌活性；,1958,年灰黄霉素被用于临床；同年，上市了第一个唑类抗真菌药物；,1960,年两性霉素,B,被用于临床；,1962,年报道了氟胞嘧啶（,flucytosine,）的抗真菌活性；,3,1969,年咪康唑和克霉唑（,clotrimazole,，局部）被用于临床；,1974,年依康唑被用于临床；,1978,年描述了阿莫罗芬（,amorolfine,）；,1979,年咪康唑,parenreral,制剂在英国上市；,1981,年酮康唑口服制剂在美国得到批准上市；同年第一个烯丙胺类药物萘替芬（,naftifine,）进入临床试验；,1987,年开始研究开发多烯类药物的脂质体制剂；,1988,年开始试验第一个棘白菌素类（,echinocandins,）药物；,4,19901992,年氟康唑和依曲康唑开始在美国使用；,19931995,年报道了第二代三唑类抗真菌药物；,19951996,年通过了第二个烯丙胺类药物特比萘芬（,terbinafine,），以及通过了两性霉素,B,脂质体制剂；,1997,年通过了依曲康唑口服溶液制剂；,2001,年上市了第一个棘白菌素类药物,caspofungin,；,2002,年上市了第二个棘白菌素类药物,magfungin,。,在,20,世纪,80,年代中叶前的近三十年来，尽管两性霉素,B,的神经毒性比较大，但由于没有更好的治疗药物而一直作为控制临床真菌感染的主要药物。,5,直到,20,世纪,80,年代后期和,90,年代研究开发了咪唑类和三唑系（,triazoles,）抗真菌药物，使在临床上能够有效地控制局部和系统性真菌感染疾病。特别是三唑系的氟康唑，由于其安全有效和低毒，在问世不到十年的时间内，仅在美国就已经治疗了,1600,多万真菌感染病人，包括,30,多万,AIDS,病人。,但随着这类药物的使用，不断有出现耐药性真菌的报道。,与细菌耐药性的研究比较，对真菌耐药性的研究还是非常有限的。,6,第二节,真菌耐药性与细菌耐药性的异同点,7,主要不同点,一是真菌的细胞结构和生活史与细菌的具有较大的差别，如大多数真菌具有二倍体性质和其生活周期较长；,二是药物的作用靶位不同，如大多数抗细菌药物的作用靶位是抑制细菌细胞壁重要组分肽聚糖的合成，而大多数抗真菌药物的作用靶位是抑制真菌细胞膜重要组分麦角甾醇的合成或抑制其功能的发挥。,8,不同抗菌药物的协同作用,单独使用抗细菌药物,RNA,聚合酶抑制剂利福平时无抗真菌活性，但当与两性霉素,B,合并用药时，对多种真菌具有活性。,产生这一协同作用的原因是由于两性霉素,B,对真菌细胞膜的作用而增加了细胞对利福霉素的吸收。,9,不同抗菌药物的协同作用,合并使用两性霉素,B,和核苷类抗真菌药物,5-,氟胞嘧啶（,5FC,）于念珠菌感染的老鼠模型，同样能够产生协同效应。,产生这一协同效应的原因推测为由于两性霉素,B,与细胞膜上麦角甾醇的交互作用导致细胞膜结构的改变，从而促进了,5FC,的吸收。,10,不同抗菌药物的协同作用,合并使用细菌细胞壁抑制剂,-,内酰胺类抗生素和蛋白质抑制剂氨基糖苷类抗生素，对肠球菌也能够产生作用机制相似的协同作用如，体外合并使用青霉素和链霉素于粪肠球菌时，在胞内测得的链霉素的浓度比单独使用链霉素时的要高。,但是，两性霉素,B,与,5FC,的协同作用与上面的机制有所不同，细菌细胞壁抑制剂,-,内酰胺类抗生素和蛋白质抑制剂氨基糖苷类抗生素的协同作用是相继发挥的而不是同时发挥的。,11,耐药机制的不同点,到目前为止，细菌通过改变抗菌药物的分子结构，以使药物难以到达作用靶位并与之结合而发挥抗菌作用的耐药性机制（这是细菌对,-,内酰胺类抗生素、氨基糖苷类抗生素和糖肽类抗生素等药物产生耐药性的主要作用机制），以及改变抗菌药物作用靶位的作用机制等，对于真菌耐药性来说，还没有被确证。,尽管有一篇报道皮肤寄生的真菌能够降解制霉菌素，但没有足够的理由证明这是造成真菌耐药性的主要原因。,12,耐药机制的不同点,而已有的研究表明：抗真菌药物的作用靶位的改变，降低药物与作用靶位的接触是真菌产生耐药性的主要机制。,再则，从基因水平的研究来看，细菌产生高度耐药的一个主要原因是由于带有耐药性基因的载体的相互传递所致，如质粒、转座子和噬菌体等；,而对真菌耐药性的研究，目前只发现是由于广泛与药物接触而产生的选择压力所致。,13,第三节,抗真菌药物的作用机制与真菌耐药性机制,14,抗真菌药物的作用机制,抗真菌药物的作用靶位集中在细胞表面：,干扰细胞膜的合成如唑类药物氟糠唑等和多烯大环内酯类如两性霉素,B,等；,干扰细胞壁中几丁质的合成如日光霉素和多氧霉素等；,干扰细胞壁中,1,3-,葡聚糖的合成如卡帕芬净等；,干扰细胞表面甘露糖蛋白复合物的合成如,pradimicin,等,.,15,一、作用于真菌细胞膜的抗真菌抗生素和合成药物,目前在临床上广泛使用的这类抗真菌药物有三种结构类型：,唑类；,多烯类；,烯丙胺硫代氨基甲酸酯类（,allylaminethiocarbamates,）。,这类药物的作用靶位为真菌细胞膜的主要组成,麦角甾醇。,16,不同抗真菌药物的作用靶位,17,（一）、作用于真菌细胞膜中甾醇合成,的抗真菌合成药物,1,、唑类抗真菌药物,目前应用于临床的这类药物包括有：咪康唑、依康唑、酮康唑、氟康唑、依曲康唑、奥昔康唑（,oxiconazole,）、特康唑（,terconazole,）、噻康唑（,tioconazole,）等，特别是氟康唑，由于其具有良好的临床效果和安全性，因而被广泛地使用。,但是，随着这类药物的广泛使用，耐药性真菌出现的频率愈来愈高，从而鞭策人们不断地去开发征服抗耐药性真菌的新一代药物。,18,酮康唑,克霉唑,依曲康唑,氟康唑,依康唑,19,咪康唑,奥昔康唑,特康唑,噻康唑,20,1,）、唑类抗真菌药物的作用机制,麦角甾醇作为构成真菌细胞膜的重要成分，对于维持细胞膜的流动性、生物调节以及立体结构等起着重要的作用，而构成细胞膜的甾醇应该是,C-14,位去甲基,的。,已有的研究表明：唑类抗真菌药物的主要作用靶位是血红素蛋白，该蛋白共催化抑制依赖于细胞色素,P450,的羊毛甾醇（,lanosterol,）的,14-,去甲基；,而当,14-,去甲基酶的活性受到抑制，,则不能合成麦角甾醇而只能累积诸如羊毛甾醇、,4,，,14-,二甲基酵母甾醇（,4,，,14-dimethylzymosterol,）、,24-,亚甲基二氢羊毛甾醇（,24-methylenedihydrolanosterol,）等,14-,甲基化的甾醇前体，由这样的甾醇构成的真菌细胞膜的结构和功能都发生了变化。,21,1,）、唑类抗真菌药物的作用机制,早期的咪康唑、依康唑和酮康唑等除了抑制,14-,去甲基酶的活性外，对存在于膜上的其他一些有关的酶也具有抑制活性：如用新近开发的,voriconazole,处理白念珠菌时发现有酵母甾醇和角鲨烯（,squalene,）的累积，但还不清楚造成这一结果的原因是由于,voriconazole,与细胞膜上的一些与麦角甾醇合成有关的酶发生交互作用，还是由于,14-,去甲基酶的活性被抑制后产生的次级效应所致。,另外，这类药物的作用机制与作用对象有关如，氟康唑和依曲康唑除了抑制新型隐球酵母的,14-,去甲基酶的活性外，还能够抑制将钝叶鼠曲草素酮（,obtusifolione,）还原成为相应的醇（,obtusifoliol,），从而导致甲基化的甾醇前体累积。,22,FLU:,氟康唑；,ITRA:,依曲康唑；,VOR,：,voriconazole,；,TERB,：特比萘芬,23,2,）、真菌对唑类抗真菌药物的耐药性机制,真菌对唑类药物产生耐药性的主要作用机制是由于药物的作用靶酶结构发生修饰，或是降低了这类药物与靶酶接触的机会，或是两者同时兼之。,还没有发现由于药物结构被修饰而造成耐药性的作用机制。,24,1,：靶酶过量产生；,2,：药物结构被改变；,3,：药物被外排蛋白泵出；,4,：药物在细胞壁水平,/,细胞膜水平被阻止；,5,：细胞由于药物的作用而产生的补偿途径以使细胞保持活性；,6,：某些能够将钝化的药物转化为活性药物的酶被抑制；,7,：细胞产生某些能够降解药物的酶并分泌至胞外。,25,真菌对唑类抗菌药物产生耐药性的生物化学机制,作用机制,原因,备注,药物作用靶位改变,（,14-,甾醇去甲基酶）,靶位发生改变致使药物不能与之结合，但不改变与外源底物的结合能力,靶位有活性，但对药物的亲和力降低,甾醇生物合成改变,缺乏,5,6,-,去饱和酶,导致,14-,甲基,fecosterol,的积累，而不是麦角甾醇的积累,胞内靶酶合成量减低,细胞膜中脂和甾醇改变，特异性药物外排泵过量表达（,CDR1,、,PDR5,和,BEN,）,透过细胞膜的能力降低；主动外排泵,靶酶合成量增加,靶酶拷贝数增加,麦角甾醇过量合成，导致氟康唑和依曲康唑的交叉耐药性,26,2,、烯丙胺类抗真菌药物,1,）、烯丙胺类抗真菌药物的作用机制,虽然与其他麦角甾醇生物合成抑制剂类抗真菌药物的结构不同，烯丙胺类的特比萘芬和萘替芬的作用机制也是抑制麦角甾醇的生物合成。,特比萘芬在体内外对皮肤真菌具有很强的抗菌活性，并对某些唑类抗菌药物产生耐药性的菌株也有效。,27,特比萘芬,萘替芬,特比萘芬和萘替芬的化学结构,28,（二）、作用于真菌细胞膜中甾醇合成的多烯类抗真菌抗生素,1,、多烯类抗真菌抗生素的作用机制,在早期研究多烯类药物对敏感菌的作用过程中，通过外源加入甾醇类物质能够明显降低培养物对药物的敏感性，从而支持了多烯类药物的抗菌作用是通过与细胞膜上的甾醇作用来实现的这一观点。,由于药物首先与外源加入的甾醇物质发生生物化学作用，而使细胞膜上的甾醇免遭药物的作用。,29,1,、多烯类抗真菌抗生素的作用机制,抗生素发挥作用时首先与膜结合,其结合程度与膜内甾醇含量成正比。,结合后生成的膜,抗生素复合物,使细胞质膜结构发生改变,在膜脂质双层中形成由多烯大环内酯抗生素与胆固醇结合的环状化合物,构成亲水通道,致使细胞内容物向胞外泄漏。,所泄漏的物质种类与抗生素的性质、浓度及作用时间有关,如钾离子、无机磷、有机磷、氨基酸、磷酸酯直至核酸、蛋白等,从而产生杀菌作用。,30,1,、多烯类抗真菌抗生素的作用机制,利用这一特性,结合使用一些原先不能通过真菌胞膜的药物,使其发挥作用,菲律宾菌素与甾体结合后形成的复合物在膜内发生重排,以至膜结构破坏成为碎片,从而使真菌被杀死。,这类抗生素的毒副作用是由于其对细胞质膜脂质双层中的固醇类结合专一性不强而损伤正常人体细胞所引起的。,31,A,：由两性霉素,B,在细胞膜上产生的孔道；,B:,两性霉素,B,与细胞膜上的胆甾醇以氢键的形式结合，从而破坏细胞膜的结构产生孔道,32,两性霉素,B(AMB),的应用,两性霉素,B,适用于治疗大多数深部真菌病,如隐球菌、假丝菌、曲霉菌、毛霉菌、球孢子菌、膜组织胞浆菌和芽生菌等引起的各种脏器和全身感染；也可用于治疗皮肤和粘膜真菌病,以及使用广谱抗生素时预防并发真菌病。两性霉素,B,可作为全身或深部真菌感染的首选药物,如隐球菌脑膜炎、真菌性菌血症、真菌性心内膜炎、肺部真菌感染、真菌性肠炎、真菌性角膜溃病及阴道炎等。,33,两性霉素,B,的应用,尽管两性霉素,B,是一个最为重要的抗真菌药物，但由于其较窄的治疗指数（,therapeutic index,），并且肾毒性较强，使其在临床应用上受到了一定的限制。为了改变这一不足，近年来，对两性霉素,B,脂质体的研究取得了很大的成功。,目前已经有多种两性霉素,B,脂质体剂型被用于临床，从而有效地改善了高剂量使用时对哺乳细胞的毒性。,因为在脂质体中，药物能够定向地到达真菌细胞膜，与细胞膜中麦角甾醇发生作用。,两性霉素是唯一可静脉注射临床使用的多烯类抗真菌抗生素。,34,两性霉素,B,两性霉素,B,和制霉菌素,A1,的化学结构,35,制霉菌素,(NYS),制霉菌素能结合麦角甾醇,降低细胞膜稳定性,对多种真菌有活性,但在胃肠道不易吸收,且其毒性严重,临床应用受到很大限制。公司研制成脂质体,商品名为,不仅大大地提高了疗效,而且降低了毒副作用,现已完成,期临床,进入注册前阶段。,36,KY 62,是,AMB,酯化衍生物，由于酯化基团的亲水性,使,KY 62,水溶性增加,从而使,KY 62,毒性大大降低。对白色念珠菌的实验中本品与,AMB,有类似的抗菌活性。,37,3874H1,和,3874,3,这,2,个化合物与两性,AMB,类似，均属七烯类抗生素。其中,3874,1,含有一个芳香环，而,3874,3,不含芳香环，因此水溶性很强。两者抗菌谱极广，对多种皮肤真菌、酵母以及丝状真菌均有活性，而且抗菌活性强于,AMB,和,NYS,。,38,2,、真菌对多烯类抗真菌抗生素产生耐药性的作用机制,Fryberg,在研究一组耐药性白念珠菌时发现：耐药性的产生是由于麦角甾醇的生物合成途径受阻，而耐药性的高低与细胞膜中累积的麦角甾醇中间体的种类有关，如累积,8-,甾醇中间体的菌株对多烯类药物的耐受性程度比累积,7-,甾醇中间体的菌株的耐受性要高，而其又比累积,5,，,7-,甾醇中间体的菌株的耐受性要高。,39,2,、真菌对多烯类抗真菌抗生素产生,耐药性的作用机制,Kelly,等对两株（一株是用药前，另一株为用药后）来自于用抗真菌药物治疗失败的爱滋病病人的新型隐球酵母（,Cryptococcus neformans,）进行了研究，发现菌株的耐药性与细胞膜中甾醇的种类有关：用药后采集的一株耐药菌，其因为缺失,8,，,7-,甾醇异构酶而导致麦角甾,-5,8,22-,二烯醇、麦角甾,-8,22-,二烯醇、,fecosterol,和麦角甾,-8-,烯醇的累积，而没有麦角甾醇的合成（其是用药前菌株细胞膜的主要甾醇成分）。,40,2,、真菌对多烯类抗真菌抗生素产生,耐药性的作用机制,最近，,Mbongo,等进行两性霉素,B,对杜氏利什曼原虫（,Leishmania donovani,）的耐药性研究发现：其细胞膜中的麦角甾醇结构发生了改变，致使细胞膜的流动性发生了变化以及减低了药物对细胞膜的亲和力。,41,2,、真菌对多烯类抗真菌抗生素产生,耐药性的作用机制,尽管早在,20,世纪,70,年代初，,Capek,和,Simek,报道了在皮肤寄生的真菌中有一种诱导酶系统能够降解制霉菌素，但至今还没有发现类似的报道。因此，由于药物结构被修饰或被破坏不是造成真菌耐药性的主要作用机制。同样，由于多烯类药物不需进入菌体胞内发挥作用，因此，外排机制似乎也不是产生耐药性的主要作用机制。,42,（三）、作用于真菌细胞膜中鞘磷脂的抗真菌抗生素,鞘磷脂是真菌和哺乳动物细胞膜必要的组成成分，借其信号传导来控制细胞的分裂、增殖和凋亡。已经发现的这类抗真菌抗生素有：来源于出芽短梗霉,（,Aureobasidium pullulans,）,代谢产物的,aureobasidins,、来源于小单胞菌的,(rustmicin),galbonolide A,和,galbonolide B,、来源于哥斯达黎加植物真菌的,khafrefungin,，以及来源于其他微生物代谢产物的多球壳菌素（,myriocin,）、脂黄菌素（,lipoxamycin,）、鞘脂菌素（,sphingofungins,）和绿啶菌素（,vindofungins,），另外，由真菌代谢产物分离得到的溴苍螺菌素（,australifungin,）可以抑制神经鞘氨醇,N,乙酰转移酶（此酶使神经鞘氨醇酯化为神经酰胺）。,43,鞘磷脂的生物合成途径以及一些药物的作用位点,44,45,（四）、作用于真菌细胞表面结构,的其他抗真菌抗生素,Bacillomycin F,、,L,和,iturin A,等的作用机制为影响细胞膜表面张力，形成膜表面小孔，从而导致胞内钾离子和其他有用离子的泄露。,Syringomycin E(SE),、,syringostantin A,和,syringotoxin B,等的作用机制为增加钾、氢和钙等离子的转膜流出，以及增加植物和酵母质膜的膜电位。,SE,形成电位敏感的离子通道，改变蛋白磷酸化和,H,+,-ATP,酶活性。,Syringomycins,对酵母的结合位点为麦角甾醇。,46,iturin A,的化学结构（,Iturine A,：,R=alkyl),47,（四）、作用于真菌细胞表面结构,的其他抗真菌抗生素,很多细菌和真菌能够产生许多具有抗真菌活性的肽类化合物。这些肽类抗真菌抗生素的主要作用机制是干扰真菌细胞的表面结构。,另外，最近几年的研究发现，在一些哺乳类的细胞中和昆虫的细胞中存有被称为抗菌肽的一类物质，其具有很强的抗细菌和抗真菌活性。,有些已经能够通过基因工程技术在微生物系统中制备。这些抗菌肽对真菌的主要作用机制是溶解细胞壁，从而达到抗菌作用。,48,一些细菌和真菌所产生的肽类抗真菌抗生素的一些特性,49,一些哺乳类细胞中产生的抗真菌肽类物质的有关特性,50,一些昆虫细胞中产生的抗菌肽的特性,51,植物来源的具有抗真菌活性的多肽,52,二、作用于真菌细胞壁合成的抗真菌抗生素,真菌细胞壁中含有特殊的甘露聚糖、几丁质、,-,和,-,葡聚糖成分，这就为寻找具有毒性差异抗真菌药物提供了基本思路和方法。,尤其是对,-,葡聚糖合成酶抑制剂的研究取得了显著的成果。但在很长一段时间内，仅发现脂肽类如棘白菌素类（,echinocandins,）和阜孢杀菌素类（,papulacandins,）两类结构的化合物具有抑制（,1,3,）,-,葡聚糖合成酶的活性。,最近以来，从微生物发酵代谢产物中陆续发现了多种不同结构的化合物具有这一生物活性如，,pneumocandins,类、牟伦多菌素类（,mulundocandins,）和萜类化合物等。,53,（一）作用于真菌细胞壁中葡聚糖合成的抗真菌抗生素,1,、,Echinocandins,类药物的发现,Echinocandins,是,20,世纪,70,年代发现的一种天然产物,能够非竞争性地抑制,-1,3-,葡聚糖合成酶的活性。,Echinocandin,这一名称最初指的是一类具有相同的环状多肽核心和不同的脂肪酸侧链的环状脂肽类天然抗真菌产物，而现在,echinocandin,家族则包括,echinocandins,、,cilofungin,、,pneumocandins,、,aculeucins,、,mulundocandin,以及,WF11899,等成员。,其中,echinocandins,和,pneumocandins,类药物是研究得最为深入并且已经得到临床应用的两类抗真菌药物。,54,(,一）作用于真菌细胞壁中葡聚糖合成的抗真菌抗生素,1,、,Echinocandins,及,Pneumocandins,类药物的发现,Pneumocandins,是由,Zalerion arboricola,（,ATCC20868,）产生的一类天然产物。,由于这是一类对卡氏肺囊虫（,Pneumocystis carinii,）有效的抗真菌药物因此被命名为,pneumocandins,。,Zalerion Arboricola,最初是在,1972,年由,Buczacki,从受伤或者腐烂的松树伤口处分离得到的，这种菌能够抑制引起树干溃烂的,Trichoscyphella wilkommii,的生长，后来默克公司的研究人员又从西班牙马德里附近的池塘中分离得到这种菌，并且利用,HPLC,生物自显影技术对其发酵液进行研究，最终获得了,pneumocandins,类化合物。,55,2,、,Echinocandins,及,Pneumocandins,类药物的结构及分类,1,）,Echinocandins,Echinocandins,主要有三种类型：,B,、,C,以及,D,，其中,echinocandin B,是最主要的类型，它是由构巢曲霉（,Aspergilus nidulans,）和细皱曲霉,(,A.rugulosus),产生的。,Echinocandins,主要是对卡氏肺囊虫和白假丝酵母具有较强的抗菌活性，但是由于其酰基侧链的存在，因此具有一定的溶血毒性，故而这一类抗生素还未被应用于临床。,56,2,）,Echinocandin,类似物,由于天然存在的,echinocandins,类药物具有较大的毒性，因此人们通过对其进行结构改造，获得了一些具有抗真菌活性的,echinocandin,衍生物（被命名为,LY,复合物）。,其中最主要的是,LY121019,（,cilofungin,）和,LY303366,（,anidulafungin,）。前者由于其毒性和剂型（不溶于水）问题以及对卡氏肺囊虫肺炎（,PCP,）的活性较低，目前已经终止了研究开发；后者已经进入,期临床阶段。,57,Echinocandin B,和,anidulafungin,的化学结构,58,WF11899A,和米卡芬净,在从微生物代谢产物中筛选抗真菌抗生素的过程中，从,Coleophoma empetri,F-11899,的发酵液中发现了具有类似,echinocandin,的脂肽化合物,FR-901379,（,WF11899A,），该化合物具有水溶性的特性。其环脂肽结构上带有一个磺酸基团和在,N-,末端带有一个脂肪酰基团。,它在体内对白念珠菌具有很强的抗菌活性，但弥散性曲霉感染小鼠模型上无效。,根据对,echinocandin,结构改造获得的信息：环脂肽结构,N-,末端的脂肪酰基的不同，其药物的抗菌活性和毒性的改变很大，由此对,FR-901379,进行了大量的结构修饰，最终获得了米卡芬净（,micafungin,，,FK463,）。,59,从微生物代谢产物,FR-901379,制备米卡芬净的过程,60,Pneumocandins,和卡帕芬净,卡帕芬净（,L743872,，,Mk-0991,，,caspofungin,）为,pneumocandin B0,的半合成衍生物，已经在,2001,年由默克公司（,Merk,Co.,）在美国作为一种抗真菌药物（主要为曲霉）推出上市。,61,Pneumocandin B0,和,caspofungin,的化学结构,62,Echinocandins,类抗生素的作用机制,其主要作用机理是能够非竞争性的抑制真菌细胞壁中,-1,3-,葡聚糖合成酶的活性，进而引起真菌细胞壁的裂解以及细胞内外渗透压的改变从而将真菌细胞彻底杀死。,63,Echinocandins,类抗生素的作用机制,只存在于真菌细胞而哺乳动物细胞中所不具备的细胞壁其主要的大分子成分是几丁质、,-,葡聚糖和壳聚糖。,其中由几丁质和,-,葡聚糖纤维所构成的骨架结构,主要起着维持细胞形状和保持细胞强度的作用,，而壳聚糖则存在于这一骨架结构之中，主要与细胞的抗原性、多孔性有关，另外象在白假丝酵母中还与细胞的吸附性有关。,葡聚糖分子是由多个（,60,）葡萄糖残基通过,-1,3,键,连接起来的螺旋长链，有时也会出现通过,-1,6,键连接的侧链。,64,Echinocandins,类抗生素的作用机制,Echinocandins,和,pneumocandins,类药物能够使正在生长的敏感菌的菌丝或芽体尖端的细胞壁合成部位处发生裂解。,引起裂解的原因主要是,-1,3,葡聚糖的合成受到了抑制。而,-1,3,葡聚糖的合成是由一个较大的复合物催化完成,65,真菌细胞膜上,-,（,1,3,）,-D-,葡聚糖合成酶复合物,（,Fks1,和,Fks2,）以及其他一些参与调节网络的蛋白,66,-,（,1,3,）,-D-,葡聚糖合成酶,Fks1,的转录受到细胞周期的调节，它与细胞壁的重建相连；,Fks2,的转录依赖于钙调蛋白。一个关键的调节蛋白似乎是,Rho1,，它不仅与,Fks,蛋白发生交互作用，同时与蛋白激酶,C,（,Pkc1,）发生作用。,这个蛋白在酵母的肌动蛋白（,actin,）细胞骨架装配途径和有丝分裂活化蛋白（,mitogen-activated protein,，,MAP,）激酶级联放大中，是一个研究的比较透彻的调节蛋白。由于,Rho1,蛋白与多种蛋白发生交互作用，因而认为该蛋白是一个关键的开关，它启动或终止,-,（,1,3,）,-D-,葡聚糖的合成。,Rho1,似乎依赖于鸟嘌呤,-,核苷交换因子，其由,Rom1,和,Rom2,蛋白提供。,Rom2,通过与细胞壁有关的信号糖蛋白,Wsc1,和,Mid2,活化。,Rho1,蛋白的活化不仅激活,-,（,1,3,）,-D-,葡聚糖合成酶，同时激活,MAP,激酶级联放大和影响肌动蛋白的合成。,67,真菌细胞的表面结构,68,经过棘白菌素类化合物作用后（,1,3,）,-D-,葡聚糖合成酶活性被抑制的真菌细胞，其细胞学和超微结构发生变化如，有假菌丝生成、细胞壁增厚以及子细胞不能从母细胞分离。另外，细胞对渗透性变得敏感，同时由于子细胞的顶端生长而不能从母细胞分离，最终造成细胞溶解。,不同剂量的,anidulafungin,对白念珠菌,（感染兔子中取出）细胞形态改变的显微结构,69,三种新型抗真菌抗生素的比较,商品名,开发商,代号,化学名,分子式,分子量,上市日期及国家,给药途径,Caspofungin,德国默克,L743872,MK-0991,PneumocandinB,0,C,57,H,98,N,10,O,19,1226.7,2001,年,美国,静脉注射、呼吸吸入,Micafungin,日本藤泽,FK-463,PneumocandinA,0,C,56,H,70,N,9,NaO,23,S,1291.4,2002,年,日本,静脉注射,Anidulafungin,美国礼来,LY303366,Echinocandin B,C,58,H,73,N,7,O,17,1139.5,期临床,静脉注射,70,临床应用,此类药物能够快速地不可逆地抑制真菌细胞壁中葡聚糖的合成，这明显不同于传统的抗真菌药物的作用机制，因此这类药物可以有效的用于杀灭对氮唑类和两性霉素,B,产生抗性的真菌。,没有溶血毒性以及较少的药物相互作用也使得这类药物比传统的抗真菌药物具有更大的优势。,到目前为止，这类药物的主要缺点是：由于分子量太大因而不能口服使用，只能通过静脉注射使用；其抗菌谱没有得到深入的研究，在临床实验中这两类药物的首要作用菌为假丝酵母菌和曲霉菌，但是从其作用机制来看此类药物应该具有更广泛的抗菌谱。,71,真菌对,echinocandins,类及,pneumocandins,类,产生耐药性的作用机制,FKS1,基因发生突变的菌株，其对脂肽类抗菌药物的耐受性非常高（比敏感菌高十倍以上）,;,FKS2,基因发生突变的菌株，其不影响对药物的敏感性,;,推测酿酒酵母对脂肽类抗真菌药物的耐药机制主要是,FKS1,基因的改变所致，这一基因编码的蛋白是真菌细胞壁葡聚糖合成酶的主要成分，也是药物作用的主要靶位。,72,其他一些作用于（,1,3,）,-D-,葡聚糖合成酶的抗真菌抗生素,73,其他一些作用于（,1,3,）,-D-,葡聚糖合成酶,的抗真菌抗生素,74,（二）作用于真菌细胞壁中,几丁质合成的抗真菌抗生素,许多能抗病原真菌的或杀虫的抗生素,多半具有抑制几丁质生物合成的作用。,多氧霉素,D,是真菌细胞壁几丁质合成酶最有效的抑制剂,它的化学结构与合成几丁质的二磷酸尿嘧啶核苷,-N-,乙酰葡萄糖胺,(UDP-NAG),相类似,是一个极强的竞争性抑制剂。,日光霉素,是由唐德链霉菌（,S.tendae,）产生的、结构类似于多氧霉素的核苷类抗生素。它通过二肽渗透酶进入靶细胞，能抑制真菌几丁质的合成,是一个很有前途的杀虫杀菌农用抗生素,近期研究表明其有可能作为抗真菌药用于临床。,75,I:,日光霉素,X,；,II:,日光霉素,Z,76,抑制,几丁质合酶,的抗真菌抗生素,Nikkomycin Z(SP 920704),系基因工程菌,Streptomycestendae TU901,发酵代谢所得的,10,个产物之一,本品对,Streptomyces Cerevisiae,的,Chs1,和,Chs3,的活性较高，单独使用抗菌谱较窄,现已发现，与唑类药物如氟康唑,/,伊曲康唑联用,则对多种真菌有活性,由于哺乳动物细胞中不合成聚乙酰氨基葡糖，因此本品几乎没有毒性,现已进入,I,期临床,77,（三）、以细胞壁中甘露聚糖,为作用靶位的抗真菌抗生素,甘露聚糖是真菌壁中含量最多的一类多糖，它主要是通过,N,乙酰葡糖胺残基上的,（,1,4,）二糖共价地连接在蛋白质上形成甘露聚糖蛋白复合物。,在其细胞膜的糖化合物中，甘露聚糖的含量高达,50%,以上，在真菌细胞壁的外周，这种糖蛋白的含量最高，其构成这种细胞的主要抗原，它可以作为抗菌药物的作用靶位。,78,benanomycins,和普那米星（,pradimicins,）,已经发现的,benanomycins,和普那米星（,pradimicins,），被认为是作用于甘露聚糖蛋白的抗真菌抗生素。,其作用机制是，这类抗生素首先在钙离子存在时，其游离的羧基与细胞表面甘露聚糖蛋白的糖部分形成复合物，接着对细胞壁产生作用，引起胞内钾离子的流失，最终使真菌细胞溶解。,但是，至今还没有发现单一甘露聚糖蛋白的缺失会导致细胞的死亡，提示以此作为抗真菌药物的筛选靶位值得进一步研究。,79,pradimicins,类的化学结构,80,三、抑制蛋白质合成的抗真菌抗生素,在蛋白合成过程中，真菌和哺乳动物细胞需要,2,种延长因子，即延长因子,1(EF-1),和延长因子,2(EF-2),参与多肽链的延伸。然而,真菌需要一种哺乳动物中不存在的延长因子,3(EF-3),。现已发现,它广泛存在于真菌细胞中，是一种相对分子质量约,(120,125)10,3,的蛋白。至今尚无,EF-3,抑制剂用于抗真菌的研究报道。,Merck,研究室发现，尽管哺乳动物中含有,EF-2,，但它可以作为抗真菌药的靶标。,81,粪壳菌素（,sordarin,）早在,1971,年就作为抗真菌抗生素从,Sordaria araneosa,代谢产物中分离获得，但其作用机制在,20,多年后，从,Graphium putredinis,代谢产物和,Penicillium minioluteum,代谢产物中分别分离获得结构类似物,GR135402,和,BE31405,后才得以了解。,来源于蜡状芽孢杆菌（,Bacillus cereus,）代谢产物的,cispentacin,和西唐链霉菌（,Streptomyces setonii,）代谢产物的,FR109615,，以及它们的结构类似物如,BAY108888,似乎具有双重作用模式。,Cispentacin,既能够干扰氨基酸的传输，也能够干扰氨基酸代谢的调节。,82,粪壳菌素和,Cispentacin,的化学结构,83,GR135402(,葛兰素,英国,),本品由,Graphi mumputredinisF13302,菌株液中分离而得,它能抑制白色念珠菌的蛋白合成,但不能作用于兔网状细胞,它是第,1,个报道具有抗真菌活性，但不抑制哺乳动物细胞的抗生素。,84,BE 31405 (,万有,日本,),本品由,Penicillium minioluteum F31405,菌株的培养液中分离而得的又一种不抑制哺乳动物细胞的抗真菌抗生素。它对白色念珠菌、新型隐性球菌均具有抑制活性，对哺乳动物不会产生细胞毒。其作用机制研究表明，它能抑制白色念珠菌的蛋白合成。,85,此外,有从紫红球菌变种,Rhodococcus Mer N1033,中获得五组分的环状四肽类抗生素，分别称为紫红肽,(Rhodopeptins)Cl,，,C2,，,C3,，,C4,和,C5,其分子结构中含亲脂性,氨基酸的长烷烃基，这在微生物代谢产物中从未发现过,它对白色念珠菌,假丝酵母和新型隐球酵母菌均有很强的抗菌活性,86,四、抑制电子传递的抗真菌抗生素,抗霉素,A,和来源于链霉菌,517-02,代谢产物的,UK2A,和,UK3A,，是一类具有广谱抗真菌活性的抗生素。它们对线粒体呼吸链的电子传递具有抑制作用，从而干扰线粒体的有氧呼吸，引起真菌细胞的死亡。,已经从粘细菌的代谢产物中发现了,20,多种具有这种作用机制的抗真菌化合物。,来源于海洋粘细菌,Haliangium luteum,代谢产物的,Haliangicin,，能够专一性地在呼吸链复合物,III,内抑制电子的传递。,87,一些具有抑制电子传递作用的,抗真菌抗生素的化学结构,88,五、作用于核酸合成的抗真菌药物,1,、抗真菌合成药物,5-,氟胞嘧啶,5-,氟胞嘧啶（,flucytosine,，,5FC,）在渗透酶的帮助下进入真菌细胞，一旦进入胞内，则通过胞嘧啶脱氨酶转化成为,5-,氟鸟嘧啶（,5FU,），随后，通过,UMP-,焦磷酸酶转化为,5-,氟鸟苷酸（,FUMP,），其进一步被磷酸化后掺入到,RNA,，最终破坏蛋白质的合成。,5FU,也能够被转化为,5-,氟脱氧鸟嘧啶单磷酸，其能够抑制参与,DNA,合成和细胞核分裂的胸苷酸合成酶。,因此，,5FU,的抗菌作用机制涉及到干扰嘧啶的代谢、,RNA,和,DNA,的合成以及蛋白质的合成等。,89,5-,氟胞嘧啶的化学结构,90,耐药性,真菌对,5FC,产生耐药性的主要作用机制是由于降低了药物的吸收（即失去了渗透酶的活性），或是失去了将该药物转化为,FUMP,的能力。,有较多的研究表明：当真菌由于缺少胞嘧啶脱氨酶或鸟苷磷酸核糖基转移酶，使,5FC,不能转化为,FUMP,时，则足以对该药物产生耐药性。,胞嘧啶脱氨酶和,UPRTase,构成嘧啶补救途径，而在正常环境下嘧啶是从头合成的，因此对菌体的生长不是必需的。,在大多数临床和实验室分离的对,5FC,产生耐药性的白念珠菌和新型隐球酵母，其主要原因是由于不能合成嘧啶补救途径的酶。,91,2,、抗真菌抗生素灰黄霉素,灰霉素是,(Grisaofulvin),由,A.E.Oxford,等于,1939,年首先发现,从而开创了抗真菌抗生素的历史。,灰黄霉素于,1958,年开始应用于临床,至今仍是一个广泛应用的抗皮肤真菌抗生素。,92,作用机制,其作用机制可能是具有鸟嘌呤相似结构的灰黄霉素以竞争性抑制作用干扰真菌细胞的,DNA,合成,从而抑制其生长。,它作用于敏感真菌后可致菌丝肿胀成球形,细胞壁丧失完整性,胞浆膜则近乎消失,仅遗留少量皱缩的残余物和巨大的脂类贮存颗粒。,它对生长期的真菌菌丝作用更强。,93,临床应用,口服灰黄霉素后沉积于皮肤角质层,并与皮肤毛囊及甲、爪的蛋白质相结合,防止癣菌的继续侵入,最后病原体随皮肤和毛发的自然或人工脱落而离开人体。,临床中还未见有耐药菌出现。,它对寄生性浅部霉菌,(,皮肤丝状菌,),的作用最显著,可用于头癣、叠瓦癣及手足甲癣等体表霉菌感染的治疗。,94,灰黄霉素和鸟嘌呤的化学结构,95,第四节,抗真菌抗生素研究展望,尽管对于如何预防和控制真菌耐药性发展的问题还没有建立有效的方法，但可以参照预防和控制细菌耐药性发展的策略，即,1,）谨慎地使用各种抗真菌药物；,2,）使用合适的剂量进行治疗，避免长期使用低剂量治疗；,3,）尽可能结合多种已有的药物进行治疗；,4,）对病因学比较清楚的疾病，要选择某种合适的药物治疗；,5,）建立真菌耐药性检测系统，了解和掌握真菌耐药性的发展趋势和频率。,由于对真菌疾病的用药规律以及感染真菌的快速诊断都还没有确立，因此，从某种程度上还没有有效的预防和控制的方法。,96,新药筛选靶位,包括：,1,）针对胞内代谢的中间产物如核酸、氨基酸和多胺代谢；,2,）针对微管功能如影响微管聚集或干扰微管结构完整性；,