(28)--喹诺酮类抗菌药的作用机制及耐药机制研究进展.pdf

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1、 喹诺酮类抗菌药的作用机制及耐药机制研究进展摘要：喹诺酮类抗菌药是目前仅次于头孢菌素类药物的第二大类抗感染化疗药物，广泛用于治疗细菌感染引起的系统性疾病。但近10余年来细菌耐药性迅速增加，已引起人们的严重关切。本文描述了喹喏酮类药物的演变，靶酶的结构和功能，抗菌作用机制，讨论了细菌对喹喏酮类药物敏感性降低的三种耐药机制。其中，靶酶介导的耐药性(通过靶酶突变减弱喹诺酮类药物与靶酶的相互作用)是临床最常见和最重要的耐药机制。质粒介导的耐药性是指编码蛋白质的染色体外成分干扰喹诺酮类药物-酶相互作用、改变药物的代谢或增加喹诺酮类药物的外排。染色体介导的耐药性是指孔蛋白的低表达或细胞外排泵的过度表达导致

2、喹诺酮类药物的细胞浓度降低。文章最后对喹诺酮类药物与靶酶的相互作用以及靶酶突变如何产生耐药性进行了讨论。总之，这些最新研究成果对构建可有效对付耐药株的新一代喹诺酮类药物具有重要的指导意义，也为拓宽这类药物在临床上的使用带来了新的希望。关键词：喹诺酮类抗菌药；作用机制；耐药机制；研究进展 中图分类号：R979.1+9 文献标识码：A 文章编号：1001-87 51(2015)03-0097-06经过50余年的发展，喹诺酮类抗菌药已成为仅次于头孢菌素类药物的第二大类抗感染化疗药物。其主要临床适应证从20世纪6070年代的泌尿道感染，经80年代的由革兰阴性菌引起的感染，扩大到目前的由革兰阴性菌和革兰

3、阳性菌引起的感染，尤其是呼吸道感染。遗憾的是，由于广泛使用甚至滥用，喹诺酮类药物的耐药性(涉及其抗菌谱中的所 有细菌种群)逐年增加，已成为临床医师必需面对的棘手问题。喹诺酮类药物的作用靶点是细菌II型拓扑异构酶DNA促旋酶(拓扑异构酶II)和拓扑异构酶IV。近年相关喹诺酮类药物分子与靶酶的相互作用以及靶酶突变与其耐药性的研究，有助于我们更好地理解它们之间的作用关系。本文基于对喹诺酮类药物的作用机制和耐药机制的最新研究成果，利用这些认知，对旨在构建新一代克服耐药性的喹诺酮类抗菌药进行讨论。1 喹诺酮类药物的演变第一个喹诺酮类抗菌药萘啶酸(见图1)是美国科学家Lesher等于 1962年公开报道，

4、1964年被FDA批准用于治疗由肠杆菌科细菌引起的非复杂性尿道感染。在此后的10余年间，包括奥啉酸、吡咯酸、吡哌酸、西诺沙星在内等多个品种先后问世，并组成第一代喹诺酮类药物。20世纪80年代初期，日本科学家Koga等成功开发出具有6-氟-7-哌嗪基结构的诺氟沙星(见图1)，这是喹诺酮类药物发展史上具有划时代意义的品种，这类药物由此进入具有广谱活性的氟喹诺酮类药物广泛应用时代。与之前的喹诺酮类药物相比，氟喹诺酮类药物对DNA促旋酶的抑制作用，对革兰阳性菌的渗透作用以及药代动力学和药效学等明显改善。短短10余年间，大量优秀品种不断出现，且均图1 若干代表性喹诺酮类药物抗菌药研究进展NNOCO2HN

5、OCO2HNFHNNOCO2HNFHNNOCO2HNFNONOCO2HNFNONOCO2HFONHNHH萘啶酸诺氟沙星环丙沙星氧氟沙星左氧氟沙星莫西沙星.98.World Notes on Antibiotics,2015,Vol.35,No.3继承了6-氟-7-(甲基)哌嗪基的结构特征。其中最具代表性的是环丙沙星和氧氟沙星(图1)，前者是第一个对尿道感染之外的致病菌(尤其是铜绿假单胞菌)具有显著活性的喹诺酮类药物，至今仍是临床上对付各种革兰阴性菌及部分革兰阳性菌感染处方量最大的药物之一。氧氟沙星不仅具有广谱活性，而且其药代动力学性质十分优秀(口服生物利用度接近100%)。以这2个品种为代表的

6、早期氟喹诺酮类药物组成了第二代喹诺酮类药物，主要用于治疗由革兰阴性菌引起的各种系统性感染。新一代喹诺酮类药物包括左氧氟沙星、曲伐沙星、加替沙星、莫西沙星(图1)和吉米沙星等，它们在保持优秀的抗革兰阴性菌活性的基础上，对革兰阳性菌的活性明显改善。其中，左氧氟沙星具有非常优秀的药代动力学性质，可每日一次给药；莫西沙星则被称为“治疗呼吸道感染接近理想的药物”。目前喹诺酮类抗菌药的临床适应证包括尿道感染、肾盂肾炎、性传播疾病、前列腺炎、皮肤及软组织感染、慢性支气管炎、社区获得性及院内肺炎、腹腔及盆腔感染。其中，环丙沙星、氧氟沙星和左氧氟沙星还被作为二线抗结核病药物，在临床治疗 耐多药结核病以及对不能耐

7、受 一线抗结核病药物的患者治疗中扮演着重要角色。2 细菌II型拓扑异构酶大多数细菌编码两种不同的同源性II型拓扑异构酶，即DNA促旋酶和拓 扑异构酶IV。二者在大多数核酸加工过程中发挥着重要作用，可帮助控制DNA的松弛缠绕和过度缠绕状态，以及从细菌染色体中解除缠结和钮结。它们通过介导DNA链的断裂和重新连接对DNA拓扑状态进行调控。这种催化循环过程由ATP结合及水解提供能量。DNA促旋酶和拓扑异构酶IV的主要功能是介导DNA断裂再连接反应(利用一种非经典二价金属离子机制)。它们可在DNA骨架上产生相距4个碱基对的交错切点(产生新5-末端)，其活性酪氨酸残基通过共价键与新生成的DNA 5-末端结

8、合以维持此过程中基因组的完整性。这种共价结合的酶断裂DNA复合物被称为“断裂复合物”。DNA促旋酶的结构与拓扑异构酶IV相似，但二者的生理功能各异。只有DNA促旋酶能主动将负超螺旋引入DNA，并与蛋白(I型拓扑异构酶)协同作用控制细菌染色体的超螺旋密度。此外，解除复制叉前端和转录复合物中累积的扭转应力也主要由DNA促旋酶完成。而拓扑异构酶IV在维持染色体超螺旋密度和减弱扭转应力中似乎仅扮演次要角色，其主要功能是解除积累在细菌染色体中的钮结以及复制后分离姊妹染色体。细菌DNA促旋酶和拓扑异构酶IV均是由2种不同功能亚基组成的A2B2型异源四聚体(图2)。其中，前者的亚基分别为GyrA和GyrB，

9、后者的亚基分别为ParC 和ParE(革兰阴性菌)或GrlA和GrlB(革兰阳性菌)。GyrA和ParC含有活性点-酪氨酸残基，GyrB和ParE含有ATP酶和TOPRIM结构域，TOPRIM在DNA链的断裂和重新连接过程中与二价金属离子结合。尽管DNA促旋酶的序列酶与拓扑异构酶IV高度相似，但A亚基的C-末端的保守性较差，此部分的蛋白质在拓扑状态识别中起重要的作用，允许DNA促旋酶(非拓扑异构酶IV)将超螺旋引入DNA中。另外，人细胞也表达2种II型拓扑异构酶(即拓扑异构酶II和II)，其氨基酸序列与细菌拓扑异构酶高度相似。不同的是，人II型拓扑异构酶中编码A和B亚基的基因在进化过程中融合成

10、为多肽单链(图2)，故为同源二聚体。正是这种氨基酸的特异性差异 ，构成了喹喏酮类抗菌药区别人与细菌II型拓扑异构酶的基础。同时，二者II型拓扑异构酶的相似性，也成为构建克服细菌耐药性的新一代喹喏酮类药物的重大挑战。3 喹诺酮类药物的作用机制3.1 作用机制DNA促旋酶和拓扑异构酶IV 通过断裂细菌染色体中的DNA双链而发挥其重要的生理功能，即二者DNA促旋酶APT-结合基序NH2NH2NH2COOHCOOHCOOHCOOH NH2COOH NH2拓扑异构酶IV人拓扑异构酶aParE/GrlBParE/GrlAGyrAGyrBATPase/TOPRIM CTDDNA Cleavage/Ligat

11、ionTyrTyrTyr图2（A）图2（B）图2 II型拓扑异构酶A图：II型拓扑异构酶的畴结构畴结构；B图：II型拓扑异构酶的三维结构.99.(均为细胞存活所必需)具有片段化基因 组的功能。喹喏酮类药物正是利用这一特性及其潜在的致死性，通过增大酶-DNA断裂复合物的浓度，特异性地杀死细菌。这种可将DNA促旋酶和拓扑异构酶IV转变为细胞毒素的药物被称为“拓扑异构酶毒剂”。相反，“催化抑制剂”可抑制这些酶的总体催化功能，而不增大DNA链的断裂程度。同时喹喏酮以非共价方式结合于断裂-再连接活性部位的酶-DNA界面，与蛋白质相互作用并插入DNA(2个易断裂键处)(图3)。鉴于DNA双链上交错排列着2

12、个易断裂键，故同时需要2个喹诺酮类药物分子以提高DNA双链的断裂水平。正是喹诺酮类药物的这种插入(作为一种物理屏障)，阻断了DNA的再连接，并因此增大断裂复合物的稳态浓度。但是当复制叉、转录复合物或其他DNA跟踪系统与被喹诺酮类药物稳定的DNA促旋酶或拓扑异构酶IVDNA断裂复合物相抵触时，这些断裂复合物将引起染色体的永久性断裂。这种DNA断裂将依次触发SOS反应和其他DNA修复反应，当DNA链断裂程度远大于被修复程度，则可能导致细菌死亡。这即是喹诺酮类药物杀死细菌细胞的主要机制(图4)。总之，喹诺酮类药物既可稳定断裂复合物(通过阻断DNA再连接)，又可削弱DNA促旋酶和拓扑异构酶IV的整体催

13、化功能，除作为拓扑异构酶毒剂外，喹诺酮类药物也具有催化抑制剂功能，而酶活性的降低将影响大量核酸的加工过程，并可能因此增大这类药物的整体毒性。3.2 作用靶点1977年DNA促旋酶首次被确认为喹喏酮类抗菌药的作用靶点，而拓扑异构酶IV则是在1990年被发现。因二者同属II型拓扑异构酶，人们自然会质疑拓扑异构酶IV是否也是喹诺酮类药物的作用靶点。为此，Khodursky等对同时携带这两种酶或其中一种酶耐药突变的大肠埃希菌进行分析，提示DNA促旋酶和拓扑异构酶IV分别是喹喏酮类药物的主要靶点和次要靶点。同时研究还发现，喹喏酮类药物对大肠埃希菌DNA促旋酶的抑制作用强于拓扑异构酶IV，细菌细胞内更多的

14、DNA促旋酶-DNA裂解复合物被诱导产生。Pan等研究发现，环丙沙星对肺炎链球菌的主要靶点是拓扑异构酶IV，而非DNA促旋酶。基于以 上两种相反结论，人们认为喹喏酮类药物对革兰阴性菌的主要靶点是DNA促旋酶，而对革兰阳性菌的主要靶点则是拓扑异构酶IV。然而，随后的多项研究也发现这一观点并不能适用很多情况。例如，喹喏酮类药物对某些革兰阳性菌的主要靶点为DNA促旋酶，而非拓扑异构酶IV。此外，不同喹喏酮类药物品种对同一细菌的主要靶点各异。尽管喹诺酮类药物的细菌靶点问题迄今仍无定论，但DNA促旋酶和拓扑异构酶IV对喹诺酮类药物抗菌活性的贡献大小，无疑与特定的细菌和具体的喹诺酮类药物品种相关。3.3

15、喹诺酮类药物-拓扑异构酶相互作用DNA促旋酶或拓扑异构酶 IV的突变与喹诺酮类药物耐药性密切相关。提示药物蛋白质相互作用在稳定裂解复合物中发挥着 重要作用。通过研究发现，与喹诺酮耐药性最常关联的氨基酸是Ser83(基于 A图：俯视图；B图：正视图图3 莫西沙星与鲍曼不动杆菌拓扑异构酶作用的 晶体结构图4 细菌II型拓扑异构酶的双重生理作用重新连接断裂SOS反应其他DNA修复途径DNA复制速度减慢细胞生产长缓慢有丝分裂失败莫西沙星拓扑异构酶IV的A亚基拓扑异构酶IV的B亚基DNA图3（A）莫西沙星拓扑异构酶IV的A亚基拓扑异构酶IV的B亚基DNA图3（B）国外医药抗生素分册 2015年5月第36

16、卷第3期.100.大肠埃希菌GyrA的编码)和其下游相隔4个氨基酸的1个酸性残基(图5)。据此推测，这2个氨基酸在介导喹诺酮类药物酶相互作用中扮演着不可或缺的角色。更多研究发现，对DNA促旋酶和拓扑异构酶IV相关的若干晶体学研究，提示对更好地理解喹诺酮类药物酶相互作用具有极大的启示 作用。在早期的结构研究中，喹诺酮类药物分子被定位于丝氨酸和酸性残基附近，研究认为其空间距离较大而难以介导药物直接结合。Wohlkonig等最新研究报道(2010年)，他们在结构研究中成功捕获到一种喹诺酮类药物复合物，其含有一个与喹诺酮类药物C3/C4酮酸片段螯合的非催化Mg2+离子，该Mg2+离子同时与4个水分子配

17、位，其中的2个水分子靠近丝氨酸和酸性残基并与之形成氢键(图5)。结合早期的研究结果，提示金属离子在喹诺酮类药物抗菌作用中发挥着一定作用，研究者认为喹诺酮类药物与靶酶之间正是通过这种水金属离子相互作用而“桥接”的。Aldred等进一步研究了水金属离子桥在介导喹诺酮类药物酶相互作用中扮演的角色。结果发现，丝氨酸或酸性残基的突变可明显降低喹诺酮类药物酶复合物对非催化Mg2+离子以及DNA促旋酶或拓扑异构酶IV对喹诺酮类药物的亲和力，二者同时突变则会导致喹诺酮类药物丧失对裂解复合物的稳定能力。总之，相关研究均证实了水金属离子桥的真实存在，丝氨酸和酸性残基则是作为协同离子桥与靶酶的锚点，这种水金属离子桥

18、代表喹诺酮类药物与细菌II型靶酶之间的主要相互作用。由此可衍生出的一个重要结论，即喹诺酮类药物与其靶酶之间最重要的相互作用是通过C3/C4酮酸片段介导的。喹诺酮类药物的某些已知构效关系因此得以解释，如C3位羰基和C4位羧基为抗菌活性所必需，而N1、C7和C8位可耐受不同结构的取代基。令人欣慰的是，人II型拓扑异构酶中缺乏丝氨酸和酸性残基，无法为水金属离子桥提供锚点，故不能利用上述机制与喹诺酮类抗菌药相互作用。这种结构上的差异是喹诺酮类药物区分细菌酶与人酶的重要依据，也为这类药物的“治疗窗”提供了部分解释。4 喹诺酮类药物的耐药性喹诺酮类药物的耐药目前已非常普遍，并严重威胁其临床使用。其耐药机制

19、可分为3类，彼此间并不互相排斥，反而通过累积可产生对喹诺酮类药物高度耐药的菌株。4.1 靶酶介导的耐药性 DNA促旋酶或/和拓扑异构酶IV的突变是喹诺酮类药物最常见的耐药机制(图6)。在图6中，1表示靶酶介导的耐药性，DNA促旋酶和拓扑异构酶IV的突变可削弱喹诺酮类药物-酶相互作用；2表示质粒介导的耐药性其中，2a表示Qnr蛋白可降低拓扑异构酶-DNA结合，同时保护酶-DNA复合物不被喹诺酮类药物破坏；2b表示Aac(6)-lb-cr(氨基糖苷类乙酰转移酶的一种变体)，可使诺氟沙星和环丙沙星C7位哌嗪环上的游离亚氨基乙酰化，从而降低喹诺酮类药物的抗菌活性；2c表示质粒编码的外排泵可降低细菌细胞

20、内喹诺酮类药物的药物浓度。；3表示染色体介导的耐药性（其中，3a表示革兰阴性菌 外膜孔蛋白下调可降低药物的吸收；3b表示染色体编码的外排泵的过度表达可降低细胞内的药物浓度。）。一般来说，DNA促旋酶或/和拓扑异构酶IV，其中之一突变可致低水平耐药(10倍)，而同时突变则引起高度耐药(10100倍)。目前喹诺酮类药物 耐药株DNA促旋酶和拓扑异图5 水-金属离子桥介导的喹诺酮类药物-拓扑异构酶结合A图：莫西沙星稳定的鲍曼不动杆菌拓扑异构酶IV-D NA裂解复合物的晶体结构；B图：水-金属离子桥简化图（a：所指虚线部分表示二价金属离子与4个水分子及环丙沙星C3/C4酮酸片段形成的八面体配位球结构；

21、b：所指虚线部分代表丝氨酸的侧链羟基或酸性残基的侧链羧基与水分子之间形成的氢键）；C图：A亚基的序列比对(虚线框代表与水-金属离子桥配位保守的丝氨酸和酸性残基)。图5（A）图5（B）图5（C）莫西沙星abWorld Notes on Antibiotics,2015,Vol.35,No.3.101.构酶IV中的A亚基突变和B亚基突变已被破解，其最常见的突变氨基酸是为水金属离子桥提供锚点的丝氨酸和酸性残基(图5)。据推测，水金属离子桥断裂可引起细菌对喹诺酮类药物的显著耐药。有关实验室对临床典型耐药菌株研究发现，丝氨酸突变的占比90%，其余突变则发生在酸性残基上。如无药物存在，突变的DNA促旋酶和

22、突变的拓扑异构酶IV通常仍保持对野生型DNA的裂解活性，但喹诺酮类药物(临床药物浓度下)的存在极少能提高酶介导的DNA裂解水平，其与酶的结合显著减弱，并在很大程度上丧失对DNA连接的抑制作用，降低了形成稳定的酶DNA药物三元复合物的能力。对于无药物存在情况下的研究发现，DNA促旋酶或拓扑异 构酶IV中的丝氨酸残基的耐药突变似乎不会对催化活性产生负面影响。相反，酸性残基的突变可致整体催化活性降低510倍。这也许至少部分解释了丝氨酸的突变频次显著大于酸性残基的事实。一项有趣的研究发现，各种细菌中的丝氨酸残基高度保守(图5)，尼博霉素(链霉球菌产生的一种抗生素)对野生型DNA促旋酶表达的金黄色葡萄球

23、菌几乎无活性，而对喹诺酮类药物耐药性GyrA(Ser-Leu)表达的金黄色葡萄球菌显示活性。因此，这种保守的丝氨酸残基可能是一种能保护细菌不被天然抗生素抑制的“耐药突变”。4.2 质粒介导的耐药性 携带喹诺酮类药物耐药基因的质粒是近年被确认的，这些质粒通常可引起低水平(10倍)耐药(图6)，已成为一个新的临床问题。也有报道称，这种机制还可引起高水平耐药(达250倍)。与靶酶介导的耐药性(纵向传播，即由母代向子代相传)不同，质粒介导的喹诺酮类药物耐药性既可纵向传播，也可横向传播(通过接合转移方式传给其他细 菌)。介导喹诺酮类药物耐药的质粒通常携带可引起其他类药物耐药的附加基因。本文仅描述影响喹诺

24、酮类药物敏感性的质粒介导机制。质粒介导的喹诺酮类药物耐药性与三个基因家族相关。第一类是编码蛋白质(长度约为200个氨基酸)的Qnr基因，为五肽复合蛋白家族的组成部分。目前已确认的Qnr变体约100个，可被归属为至少五种不同的亚科。这些Qnr蛋白与2个DNA拟态-McbG和MfpA具有同源性，它们似乎可通过两种不同的机制引起喹诺酮类药物耐药。与McbG和MfpA一样，它们能够减弱DNA促旋酶和拓扑异构酶IV与DNA的结合，并通过减少染色体上靶酶的数量来保护细菌细胞不被喹诺酮类药物抑制。同时，Qnr蛋白也可通过与DNA促旋酶和 拓扑异构酶IV的结合来抑制喹诺酮类药物进入由这些酶形成的裂解复合物中。

25、第二类与喹诺酮类药物耐药性相关的质粒编码蛋白是aac(6)-lb-cr。该蛋白是一种氨基糖苷类乙酰转移酶(含有两个点突变W102R和D179Y)的变体。研究发现，这种蛋白可使诺氟沙星和环丙沙星C7位哌嗪环上的游离亚氨基乙酰化而降低喹诺酮的抗菌活性。尽管野生型及突变型氨基糖苷乙酰转移酶均能乙酰化 其他类药物，但仅 突变酶能使喹诺酮类药物乙酰化。第三类质粒编码的喹诺酮类药物耐药蛋白由外排泵组 成。迄今已确认的3个外排泵蛋白分别为OqxAB、QepA1和QepA2。其中，后两种蛋白已在人感染细菌中发现，而OqxAB蛋白几乎全部发现于动物感染中。4.3 染色体介导的耐药性 喹诺酮类药物在细菌细胞内的浓

26、度是通过两个相反的作用(扩散介导的药物吸收和外排泵介导的药物外排)进行调节的。与革兰阳性菌相反，革兰阴性菌的外膜是药物分子进入细胞必须克服的屏障，药物分子只有通过外膜上的蛋白质 通道孔蛋白才能进入胞内，故这种孔蛋白的表达如下调则会导致细菌对喹诺酮类药物的低水平耐药(图6)。除质粒编码的外排泵外，染色体编码的外排泵(其上调通常由调控蛋白的突变引起)的高表达也会引起喹诺酮的耐药性。若无其他耐药机制存在，喹诺酮类药物吸收的改变以及低水平耐药似乎不会构成严重的临床问题，但喹诺酮类药物胞内浓度的降低将为其他耐药机制的发生和发展提供有利的环境。5 克服喹诺酮类药物耐药性 如前所述，DNA促旋酶和拓扑异构酶

27、IV突变是使喹诺酮类药物高度耐药的最常见机制，故研发有效对付这些突变酶的新型喹诺酮类药物势在必行。遗憾的是，符合这一理念的喹诺酮类药物迄今尚未图6 喹诺酮类药物的耐药机制2a2b2c3b3aQnr蛋白国外医药抗生素分册 2015年5月第36卷第3期.102.用于临床。人们最初认为，不同的突变通过各自不同的机制产生耐药性。按此假设，构建能够对付各种常见突变的喹诺酮类药物新药显然是不切实际的。最新研究已证实，突变大多是通过一种常见机制(破坏水金属离子桥)而引起喹诺酮类药物耐药。基于此认知，我们至少在理论上有可能构建出这样的喹诺酮类药物类似物，即它们不再通过水金属离子桥来与DNA促旋酶或拓扑异构酶I

28、V发生相互作用，以此解决靶酶介导的大部分耐药性问题。若干研究初步证明，喹唑啉二酮类药物有可能成 为这样的喹诺酮类似物。喹唑啉二酮类药物与喹诺酮类药物的结构相似，但前者不含可与金属离子螯合的酮酸结构片段(图7，基于对炭疽杆菌拓扑异构酶IV及人拓扑异构酶IIa的研究结果)。利用纯DNA促旋酶和纯拓扑异构酶IV酶以及培养的喹诺酮类药物耐药菌株进行的相关研究发现，与临床用喹诺酮类抗菌药相反，某些喹唑啉二酮类药物对携带丝氨图7 喹诺酮类药物和喹唑啉二酮类药物的相关取代基在介导对细菌和人类IIa拓扑异构酶抑制活性中的作用酸或酸性残基突变的DNA促旋酶和拓扑异构酶IV酶显示更强的活性。结构学研究表明，喹唑啉

29、二酮类药物和喹诺酮类药物在相同的药物结合口袋中与拓扑异构酶IV相互作用。据此，喹 唑啉二酮类药物的结构骨架被认为可直接与靶酶结合即C2上的羰基可能与保守的精氨酸残基(Arg121，基于大肠埃希菌中的GyrA编码)形成氢键，而无需二价金属离子的介导，但这种相互作 用弱于与喹诺酮类药物相关的水金 属离子桥相互作用。事实上，喹唑啉二酮类药物结构中如不存在能与裂 解复合物形成更强相互作用的取代基，其对突变靶酶的活性的确要弱于相应的喹诺酮类似物。进一步研究发现，高活性的喹唑啉二酮类药物与细菌II型拓扑异构酶之间的相互作用，主要由C7位上的取代基3-氨甲基吡咯烷基(或相关结构片段)形成的新联系方式所介导。

30、遗憾的是，3-(氨甲基)吡咯烷基似乎也能介导与拓扑异构酶II的相互作用，进而使喹唑啉二酮类药物对人II型酶产生毒性。因此，能否筛选得到可区分细菌与人II型酶的C7位(也可能涉及其他位置)取代基无疑将是解决喹诺酮类药物耐药问题的重大挑战。对喹诺酮类药物和喹唑啉二酮类药物中的取代基在介导药物与拓扑异构酶II 的结合及作用等的初步研究结果显示，构建仅对喹诺酮类药物耐药性细菌靶酶保持活性，而与人II型酶没有交叉作用的喹唑啉二酮类药物，未来将有可能出现。6 结语喹诺酮类药物是目前临床上治疗各种感染性疾病的最重要的抗生素类药物之一，而耐药菌株的不断增多已引起业内的严重关切。喹诺酮类药物存在若干耐药机制，其

31、中最常见和最主要的当属DNA促旋酶和拓扑异构酶IV的突变(这些突变可阻断与水-金属离子桥的相互作用)。尽管喹诺酮类药物的临床使用已有半个世纪之久，但只是在近期才对这类药物如何与靶酶相互作用以及靶酶突变如何产生耐药性等在分子水平上进行了详细阐述。我们相信，这些最新研究成果，对构建旨在提高抗野生型和突变型DNA促旋酶和拓扑异构酶IV活性的新一代喹诺酮类药物，具有重要的指导意义，也为拓宽这类药物在临床上的使用带来了新的希望。World Notes on Antibiotics,2015,Vol.35,No.3NFR7R8OOO喹诺酮类药物的结构NNFR7R8O喹唑啉二酮类药物的结构ONH2与耐药性拓扑异构酶IV和人拓扑异构酶IIa结合与野生型拓扑异构酶IV结合影响喹诺酮对人拓扑异构酶IIa的作用与人拓扑异构酶IV结合影响喹诺酮对人拓扑异构酶IIa的作用与拓扑异构酶IV（野生型，耐药性）和人拓扑异构酶IIa结合Mg2+