棘白菌素类抗真菌药物的“矛盾现象”

棘白菌素类抗真菌药物的“矛盾现象”

（转自：泰山抗感染高峰论坛 作者：张明 施毅）

棘白菌素类抗真菌药物为葡聚糖合成酶抑制剂，主要包括卡泊芬净、米卡芬净和阿尼芬净，其通过非竞争抑制真菌β-1，3-D-葡聚糖合成酶，造成细胞壁中β-葡聚糖含量减少，从而导致细胞壁结构破坏，最终致使菌体裂解、死亡。

棘白菌素类抗真菌药物对念珠菌属是杀菌剂，对曲霉属是抑菌剂，在侵袭性真菌病治疗中发挥重要作用。近年来多项体内、体外研究证实，棘白菌素类抗真菌药物对念珠菌属和曲霉属均可产生“矛盾现象”，即在低药物浓度时念珠菌或曲霉被杀死或抑制，而在高药物浓度时出现菌落生长的现象。

目前，此现象的产生机制尚未阐明，与临床的相关性也不明确。现就棘白菌素类抗真菌药物产生“矛盾现象”的研究现状、可能机制及其与临床的关联进行阐述，以便对此现象更深人了解。

一、体外研究

尽管棘白菌素类抗真菌药物“矛盾现象”的判断尚无统一标准，一般而言，棘白菌素类抗真菌药物“矛盾现象”是指在棘白菌素类药物低浓度时真菌表现为敏感，但随着药物浓度的升高，真菌对其敏感性反而下降，甚至产生耐药的现象。研究发现，念珠菌属和曲霉属均可在体外对棘白菌素类抗真菌药物产生“矛盾现象”。

(一)念珠菌属

Bizerra等分别对白念珠菌、热带念珠菌、C.orthopsilosis和近平滑念珠菌进行卡泊芬净体外药敏试验，发现白念珠菌和热带念珠菌随着卡泊芬净药物浓度的升高，其敏感性逐步下降，表现为“矛盾现象”；而C.orthopsilosis和近平滑念珠菌并未观察到该现象。

同样，Melo等体外药敏试验研究发现，白念珠菌、热带念珠菌、近平滑念珠菌随着卡泊芬净药物浓度的升高，“矛盾现象”的发生率分别为25.0%、83.0%、37.5%，说明热带念珠菌更容易对卡泊芬净表现为“矛盾现象”。

而Chamilos等的研究发现，白念珠菌、热带念珠菌、近平滑念珠菌、克柔念珠菌、平滑念珠菌随着卡泊芬净浓度升高，“矛盾现象”的发生率分别为60%、40%、90%、10%和0，说明近平滑念珠菌更容易对卡泊芬净表现为“矛盾现象”。这几项研究阐明，念珠菌属确实存在对卡泊芬净的“矛盾现象”，且该现象存在念珠菌种属差异性。

同时，Chamilos等研究证实，米卡芬净和阿尼芬净对念珠菌属“矛盾现象”的发生率与卡泊芬净有所不同，其对白念珠菌、热带念珠菌、近平滑念珠菌、克柔念珠菌、平滑念珠菌“矛盾现象”的发生率分别为米卡芬净0、0、70%、60%、0，和阿尼芬净40%、0、20%、0、0。

上述研究结果证实，“矛盾现象”的发生在棘白菌素类抗真菌药物的种类间存在差异性，卡泊芬净相对于米卡芬净和阿尼芬净更容易对念珠菌属产生“矛盾现象”。

(二）曲霉属

Antachopoulos等对11株烟曲霉、8株土曲霉和8株黄曲霉分别进行体外药敏试验，结果发现烟曲霉对卡泊芬净、米卡芬净和阿尼芬净产生“矛盾现象”的比例分别为6/11、2/11和5/11，而土曲霉和黄曲霉对卡泊芬净、米卡芬净和阿尼芬净产生“矛盾现象”的比例分别为5/8、1/8、2/8和1/8、0/8、0/8。

Fortwendel等也在试验中观察到卡泊芬净组“矛盾现象”的产生，而在米卡芬净组和阿尼芬净组未观察到“矛盾现象”的产生。

由此可见，3种药物对烟曲霉较土曲霉和黄曲霉更容易产生“矛盾现象”；卡泊芬净相对于米卡芬净和阿尼芬净更容易对曲霉属产生“矛盾现象”。棘白菌素抗真菌药物对曲霉属“矛盾现象”的产生同样具有药物差异性和曲霉种属差异性。

二、体内研究

多项棘白菌素类抗真菌药物动物实验研究，同样观察到“矛盾现象”的产生。Lewis等对侵袭性肺曲霉病小鼠分别予以10mg&#8226;kg-1&#8226;d-1和20mg&#8226;kg-1&#8226;d-1米卡芬净单药治疗7d，结果显示,高剂量米卡芬净治疗组小鼠7d生存率较低剂量治疗组下降(生存率分别为50%和80%，P<0.05)，且菌落负荷升高。

Lewis等随后对侵袭性肺曲霉病小鼠分别予以不同剂量（0.25～16mg&#8226;kg-1&#8226;d-1)的卡泊芬净和阿尼芬净治疗5d，发现卡泊芬净或阿尼芬净治疗剂量在0.25～1mg&#8226;kg-1&#8226;d-1区间时，小鼠肺真菌负荷随药物剂量增高而下降，但当给药剂量超过1mg&#8226;kg-1&#8226;d-1时，小鼠肺真菌负荷反而随给药剂量增高而升高。

这些结果显示，米卡芬净、卡泊芬净和阿尼芬净在动物模型研究中随着给药剂量的增加均可观察到“矛盾现象”。

棘白菌素类抗真菌药物“矛盾现象”不仅出现在单药治疗中，在联合治疗中同样可以观察到，且对治疗效果产生负面影响。Petraitis等对侵袭性肺曲霉病家兔模型经不同剂量阿尼芬净和伏立康唑联合治疗，结果显示，5mg&#8226;kg—1&#8226;d—1给药剂量阿尼芬净和伏立康唑联合治疗，较两药单独应用生存率明显升高(分别为64%和50%,P<0.05)，表现为协同作用；旦当阿尼芬净给药剂量增加至10mg&#8226;kg-1&#8226;d-1时，其与伏立康唑联合治疗的生存率反而较伏立康唑单独应用时降低(分别为25%和50%，P<0.05)，表现为拮抗作用。

但也有作者观察到不同现象，如在Clemons等的研究中，对念珠菌血症小鼠分别予以0.1、5和20mg&#8226;kg1&#8226;d1剂量的卡泊芬净治疗，结果显示小鼠生存率随给药剂量增加而升高，且肾脏菌落负荷随给药剂量增加而下降，并未观察到“矛盾现象”的发生。

三、“矛盾现象”的产生机制

有观点认为“矛盾现象”是念珠菌或曲霉在高浓度棘白菌素类抗真菌药物作用时产生的一种自身保护性代偿机制，其通过改变细胞壁组分而免受药物杀伤。其产生机制尚未完全阐明，可能的机制包括:真菌细胞壁几丁质合成的增加，细胞壁蛋白激酶C(PKC)途径、神经钙蛋白途径的上调，热休克蛋白增加等。

(一)真菌细胞壁几丁质合成增加

几丁质是由N-乙酰葡萄糖胺分子以β-1，4葡萄糖苷键连接而成的多聚糖，处于真菌细胞壁最内层，临近质膜，呈放射状，是真菌菌丝尖端延长部位的主要组分。因此几丁质的生成与真菌菌丝的生长关系密切。

Stevens等对经卡泊芬净作用而发生“矛盾现象”的白念珠菌细胞壁成分检测分析发现，细胞壁几丁质含量较产生该现象前上升898%。

在Bizerra等研究中同样证实，经高浓度卡泊芬净作用而呈现矛盾生长的念珠菌，其细胞壁几丁质含量较前升高4.0～6.6倍。Shields等用尼克霉素Z抑制白念珠菌细胞壁几丁质合成后，再经高浓度卡泊芬净作用，未观察到“矛盾现象”的产生。同样，在烟曲霉也有类似报道。

Wiederhold等研究发现，在高浓度卡泊芬净(8mg/L)作用下，烟曲霉细胞壁几丁质含量明显高于低浓度对照组(0.125mg/L)。这说明棘白菌素类抗真菌药物“矛盾现象”的产生与念珠菌或曲霉细胞壁几丁质含量升高具有一定的相关性。

(二)细胞壁PKC途径等的调节

真菌细胞壁可以通过PKC途径、神经钙蛋白信号途径和高渗透压甘油信号转导途径调节几丁质生物合成。PKC途径与棘白菌素类抗真菌药物产生“矛盾现象”的相关性在念珠菌属和曲霉属均被证实。

Wiederhold等通过对白念珠菌经不同浓度卡泊芬净(8～32mg/L)短时间作用，观察到“矛盾现象”的发生，检测发现高浓度卡泊芬净时MKC1(白念珠菌细胞壁PKC途径的核心激酶途径)转录升高；但对MKC1纯合子基因敲除的白念珠菌重复前面试验，未观察到“矛盾现象，’的产生。

Fortwendel等对神经钙蛋白通路野生型和具有神经钙蛋白通路^cnaA、AcraA突变的曲霉株分别经8、4、2、1和0.5mg/L浓度的卡泊芬净作用，结果显示，野生型曲霉株观察到“矛盾现象”，而具有△cnaA,△crzA突变曲霉株未观察到“矛盾现象”。

同样，棘白菌素类抗真菌药物神经钙蛋白途径调节与“矛盾现象”发生的相关性在Shields等研究中也得以证实，经神经钙蛋白抑制剂他克莫司、环孢素A等抑制白念珠菌神经钙蛋白途径后，再经高浓度卡泊芬净作用，未观察到“矛盾现象”的发生。

这进一步证实PKC途径和神经钙蛋白途径在高浓度棘白菌素类抗真菌药物产生”矛盾现象”的重要性。Munro等研究证实，几丁质合酶基因表达和几丁质合成与3条独立的途径(PKC途径、高渗透甘油途径、神经钙蛋白途径)具有协同性。因此，棘白菌素类抗真菌药物“矛盾现象”产生可能是细胞壁一系列细胞通路调节的结果。

(三)磷脂酰肌醇(4，5)-二磷酸-5磷酸和热休克蛋白

这两者也被认为与棘白菌素类抗真菌药物“矛盾现象”产生有关。Shields等研究发现，irs4和i-51无效突变造成磷脂酰肌醇(4，5)-二磷酸-5'-磷酸缺乏的白念珠菌株，经棘白菌素类抗真菌药物作用，均未观察到“矛盾现象”。

Kaneko等在对白念珠菌进行米卡芬净体外药敏试验中，一组加人热休克蛋白抑制剂根赤壳菌素，另一组为阴性对照，结果显示，加热休克蛋白抑制剂组白念珠菌“矛盾现象”的发生率不足3%，而阴性对照组的发生率接近20%，差异具有明显的统计学意义(P<0.01)。

β-1，3-葡聚糖合酶编码基因突变或酶活性上调与棘白菌素类抗真菌药物“矛盾现象”的产生不具有相关性。Stevens等对24株临床分离白念珠菌株经不同浓度的卡泊芬净作用，检测β-1，3-葡聚糖合酶(FKS1)序列均未发现热点区域突变的发生，说明FKS1突变与卡泊芬净“矛盾现象”的产生并无相关性。

四、临床相关性

棘白菌素类抗真菌药物不经肝脏细胞色素P450酶代谢，血桨蛋白结合率都在90%以上，药动学/药效学(PK/PD)参数是/MIC，属于浓度依赖型药物。

尽管棘白菌素类抗真菌药物的“矛盾现象”在体外及动物模型中均有观察，但此现象并未在临床中观察到。因此，棘白菌素类抗真菌药物“矛盾现象”与临床的相关性尚不明确，仍需进一步研究证实。

总之，多项体内、体外研究证实，棘白菌素类抗真菌药物对念珠菌属或曲霉属“矛盾现象”的产生，存在药物间差异性和真菌种属间差异性。“矛盾现象”的产生对体外真菌杀菌或抑菌作用明显减弱，对侵袭性真菌感染动物模型治疗效果下降，甚至联合应用时产生拮抗作用，因而需要引起我们重视。

但此“矛盾现象”的发生机制尚未完全阐明，与临床的相关性也不明确，仍需要进一步研究，以确定其对临床棘白菌素类抗真菌药物应用的影响。

中国感染与化疗杂志2014年9月20日第14卷第5期

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