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结核杆菌的耐药机制综合分析 结核杆菌耐药基因检测 R915A1005-2720(2010)07 - 14 - 02 结核分支杆菌;耐药性机制 结核病困扰人类已有上千年的历史,至今仍是严峻的公共问题。耐多药结核病(multidrug resistant tuberculosis, MDR-TB)则有可能使结核病再度成为“不治之症”,因此,对结核病耐药机制的探讨,已成为迫切的须要。 1 耐药结核杆菌的耐药机制 结核杆菌产生耐药性主要是由不合理用药引起的结核杆菌内抗结核药物作用靶基因突变所致,结核杆菌发生耐药的机制目前从细胞机制与分子机制或细胞水平与分子水平上来分析。 1.1 细胞水平上的耐药机制(1)结核杆菌对抗结核药物的耐药概率不同,从而说明细菌对疗效最差的药物最易发生耐药。(2)抗结核药物防止耐药的效力不同。(3)病灶中细菌数量、药物应用数与耐药发生率的关系;病灶中结核杆菌数量越大,耐药的机会越多;用药数越多,耐药的机会越少。 1.2 分子水平上的耐药机制迄今为止,关于结核分支杆菌耐药性机制问题有3种观点:(1)细胞膜(壁) 结构与组成发生改变,使细胞膜通透性变更,药物通透性降低,产生降解或灭活酶类,变更药物作用靶位。(2)质粒或转座子介导的耐药性,但结核分支杆菌是否存在质粒尚未得到准确的证据。(3)染色体突变介导的耐药,药物靶编码基因突变。近年国内外探讨报告指出,耐药结核分支杆菌临床分别株药物靶编码基因发生突变,与耐药性亲密相关,是结核分支杆菌耐药性的主要分子机制1。 1.3 几种主要抗结核药的耐药分子机制 1.3.1 异烟肼 近几年来的探讨表明,过氧化氢酶-氧化物酶(catalase-peoxidase) 的编码基因(Kat G)和(或)参加分支菌酸生物合成的烯酰基还原酶编码基因(inhA) 变更,是结核杆菌耐异烟肼产生的主要分子机制,但这两种基因突变只能说明约80 %的耐异烟肼分别株,ahpC基因在另外20%的耐异烟肼作用仍在探讨中。 1.3.2 利福平 目前探讨表明,结核分支杆菌耐利福平是由于其作用靶分子RNA多聚酶亚单位的编码基因(rpoB)突变所致。且突变均发生在rpoB 509533位的25个氨基酸的(75 bp)组成的区域内,突变频率最高的是在氨基酸密码子531(丝氨酸亮氨酸)上,其次为526(组氨酸酪氨酸)。对RFP敏感的菌株目前尚未发觉存在rpoB基因的突变,而耐药菌株的突变检出率确在90%以上。 1.3.3 链霉素 耐链霉素的结核分支杆菌编码核糖体的16SrRNA的rrS基因与核糖体蛋白S12rpsL基因发生突变,抑制药物结合到核糖体上的实力,影响16SrRNA的高依次结构,使之对链霉素耐药。链霉素主要作用于结核分支杆菌的核糖体,诱导遗传密码的错读,抑制mRNA转译的起先,干扰转译过程中的校对,从而抑制蛋白质合成。核糖体蛋白S12的正常作用可能是维持读码过程中的一些稍微的不精确性,rpsL基因突变会导致S12蛋白变更,而严格要求核糖体只运用与每一密码对应的氨酰2tRNA上的每一密码,抑制了与诱导的遗传密码错读而产生耐药性。 1.3.4 吡嗪酰胺目前认为吡嗪酰胺(PZA)在细胞内的酸性环境中经吡嗪酰胺酶作用转变成吡嗪酸而起杀菌作用。72 %的PZA耐药菌株编码吡嗪酰胺酶的pncA基因突变,核苷酸丢失或氨基酸替换,使酶活性丢失导致耐药。另28 %的PZA耐药菌的耐药机制仍在探讨中。Sreevatsan发觉,一旦结核分支杆菌对异烟肼、利福平、链霉素耐药时,很可能出现PZA耐药。 1.3.5 乙胺丁醇乙胺丁醇(EMB)可抑制(-214C)葡萄糖转入阿拉伯半乳糖的D-阿拉伯酸,并抑制阿拉伯半乳糖转入分支杆菌细胞壁,引起trehalose mono2和dimycolates的积累。70 %EMB耐药菌株编码葡萄糖合成转移酶的embB基因突变,氨基酸替换可变更药物-蛋白质的相互作用导致耐药。 1.3.6 喹诺酮类药物耐喹诺酮与编码DNA螺旋酶(gyrase)亚单位的结构基因突变有关。突变集中在gyrA基因的保守区,87个密码子发生GC突变,氨基酸置换。gyrA基因突变出现中、高度耐药,gyrB基因突变,呈现低度耐药。这个区域内碱基的突变导致了菌体解旋解A亚基与氟喹诺酮类药物结合区结构变更,抑制了两者结合而导致耐药。 由于结核菌耐药机制困难,常有多重耐药,其耐药性检测也应选择合适的方法,检测多个耐药基因,并结合传统的培育方法。随着分子生物学的发展,基因芯片技术的应用前景将会更加广袤,可以刚好的为临床治疗供应依据。 1 赵龙凤,张缭云. 结核病的现代诊断与治疗. 北京:中国医药科技出版社,2001,9.