药学学报  2014, Vol. 49 Issue (8): 1097-1104   PDF    
具有协同抗耐药真菌活性的天然小分子化合物研究进展
谭善伦1,2, 张大志1 , 姜远英1     
1. 中国人民解放军第二军医大学药学院, 上海 200433;
2. 福建中医药大学药学院, 福建 福州 350112
摘要:近几十年来,一方面深部真菌感染发生率呈显著上升趋势,另一方面真菌耐药性包括天然耐药和获得性耐药成为侵袭性真菌感染治疗失败的主要原因之一。现有抗真菌药物品种数量有限且联合应用协同作用不明显,寻找新的小分子化合物作为已有抗真菌药物的增效剂来发挥协同作用,可成为治疗侵袭性真菌感染的新策略。本文结合本课题组的研究工作及国内外报道的具有协同抗耐药真菌活性的天然小分子化合物的研究工作进行综述,对它们的来源、结构、药理活性和作用机制进行分析,以寻找其中的共性规律,为抗耐药真菌的创新药物研发提供理论基础。
关键词协同     抗真菌     耐药性     天然小分子化合物     构效关系    
Research progress of the natural small molecular products synergistically with antifungal agents to inhibit drug-resistant fungi
TAN Shan-lun1,2, ZHANG Da-zhi1 , JIANG Yuan-ying1     
1. School of Pharmacy, The Second Military Medical University, Shanghai 200433, China;
2. School of Pharmacy, Fujian University of Traditional Chinese Medicine, Fuzhou 350112, China
Abstract: The incidence of systemic fungal infections have increased dramatically, moreover, drug resistance including either primary (intrinsic) or secondary (acquired) resistance, becomes one of the main reasons accounting for the failure of treating invasive fungal infections in the past decades. Nowadays, clinically available anti-fungal drugs are limited and their combination in antifungal therapy was not effective. It is expected to be a new strategy to synergistically sensitize antifungal drugs against drug-resistant fungi by using new small mole-cules. Based on the study in our research group and the reported work of others, we reviewed the research of the natural products which have synergistic effect with the antifungal agents against drug-resistant fungi. This review focused on the resource, structure, pharmacological activity, and action mechanism of the compounds, as well as somewhat in common, and would provide theoretical base for seeking new drug against drug-resistance fungi.
Key words: synergism     antifungal     drug resistance     natural small molecular product     structure-activity relationship    

真菌感染分为浅表真菌感染及深部侵袭性真菌感染, 前者传染性强, 难以根除, 但危害相对较轻; 深部真菌感染常见于免疫功能受损人群, 致死率高, 危害大。近20年来, 特别是随着广谱抗生素的广泛使用, 以及免疫缺陷、器官移植、肿瘤放化疗的病人增多, 深部真菌感染的发病率呈快速上升趋势[1, 2, 3, 4]。常见致病真菌包括念珠菌、新生隐球菌和曲霉菌等, 其中念珠菌感染的发生率已经升至医院内感染的第4位[5, 6, 7]。侵袭性真菌感染由于缺乏可靠有效的早期诊疗方法, 病死率居高不下, 成为癌症及免疫缺陷性疾病患者死亡的主要原因之一[8]

与日趋严重的侵袭性真菌感染相比, 抗真菌药物的研发显得十分缓慢, 目前可用于临床的品种主要有3类, 包括多烯类、氮唑类以及棘白菌素类。多烯类目前仍然是最有效的抗真菌药物, 但有严重的毒副作用, 临床应用受限。棘白菌素类药物如卡泊芬净等, 是真菌细胞壁β-(1, 3)-D-葡聚糖合成酶抑制剂, 作用于真菌细胞壁起杀菌作用, 但其分子量大, 过敏反应多见。最近, 棘白菌素类药物的耐药性已有报道[9, 10]。目前临床上应用较多的仍然是唑类抗真菌药物如氟康唑 (fluconazole)、伊曲康唑 (itraconazole)、泊沙康唑 (posaconazole)、伏立康唑 (voriconazole) 等, 但它们多属抑菌剂, 对人体也有一定的毒性, 随着在临床上的长期应用, 真菌耐药现象日趋严重。有些真菌如克柔念珠菌、烟曲霉菌等先天耐药; 真菌有高适应性特点, 在体内形成生物被膜后也会高度耐药。抗真菌药物品种少以及真菌特有的先天耐药和获得性耐药, 使侵袭性真菌感染的临床治疗困难重重。

医药工作者试图通过联合用药来提高抗真菌感染疗效, 但目前公认的只有多烯类合用氟胞嘧啶有临床协同抗真菌作用, 氮唑类和多烯类药物合用既缺乏理论依据又缺乏临床公认的疗效证据, 氮唑类或多烯类药物合用棘白菌素类也缺乏足够的循证医学证据, 因此, 研发具有协同抗耐药真菌作用的新型抗真菌药物将成为重要的抗真菌策略。许多中草药粗提物或天然小分子化合物自身具有较弱的抗真菌作用, 但它们联合使用氮唑类或多烯类药物, 能产生很强的协同抗耐药真菌作用, 既可减少氮唑类或多烯类药物的使用剂量和不良反应, 又可以延缓真菌耐药性的产生, 具有重要的研究价值。本文就现阶段国内外发现的具有协同抗耐药真菌活性的天然小分子化合物进行综述, 以期为抗耐药真菌的创新药物研发提供理论基础。

1 具有协同抗耐药真菌活性的天然小分子化合物 1.1 生物碱类

小檗碱 (berberine,BBR) 是从药用植物黄连中提取出来的一种异喹啉类生物碱, 本课题组[11]的研究表明, 盐酸小檗碱对白念珠菌的MIC80值单用时为 > 32 μg·mL-1, 合用小檗碱1~2 μg·mL-1, 使氟康唑对40多株临床白念珠菌耐药株的MIC80值从 > 64 μg·mL-1下降为1~2 μg·mL-1; 通过蛋白质 组学研究发现, 过度表达的16个蛋白均与能量代谢有关, 功能分析研究发现其与细胞内活性氧有关。小檗碱可通过促进白念珠菌耐药株的三羧酸循环及抑制ATP合成酶两个途径促进其细胞内ROS水平, 故小檗碱与氟康唑合用后, 白念珠菌呈明显的氧化应激状态, 可导致大量ROS产生, 对其造成氧化损伤[12]

白鲜碱 (dictamnine) 是从中药白鲜皮中分离得到的呋喃喹啉类生物碱。梁晓英等[13]将白鲜碱与氟康唑联合作用于22株临床分离氟康唑耐药白念珠菌,FICI值范围为0.25~1.5, 对其中17株菌具有协同作用。单独使用, 白鲜碱对临床分离耐氟康唑白念珠菌的MIC范围是128~512 μg·mL-1, 氟康唑的MIC ≥ 256 μg·mL-1。两药合后, 氟康唑的MIC值降低了2~128倍, 同时白鲜碱的MIC值降低了1~8倍。郭娜等[14]运用DNA芯片技术从全基因组水平评价白鲜碱对酿酒酵母基因表达谱的影响, 研究发现, 多药耐药、脂质生物合成、DNA复制和重组等通路受到白鲜碱的影响。白鲜碱能促使酿酒酵母细胞中罗丹明- 6G外排增加, 这与PDR5基因表达增高相关; 白鲜碱能明显提高酵母DNA含量, 与DNA复制和重组基因高表达相一致; 32~64 μg·mL-1的白鲜碱能显著破坏酿酒酵母细胞膜, 这与细胞膜麦角固醇基因ERG高表达的芯片结果相一致。

罗默碱 (roemerine) 是阿朴啡型异喹啉类生物碱, 在植物界中分布广泛, 据文献报道可以从防己科、睡莲科、番荔枝科和木兰科等的部分品种的根、茎、叶中提取分离获得[15, 16, 17, 18]。Agnihotri等[19]从莲科植物的叶中提取分离出罗默碱, 对白念珠菌的MIC值为10 μg·mL-1。王慧敏等[20]从黄藤提取物中分离得到的新化合物8-羟基罗默碱 (8-hydroxyroemenine), 具有抗念珠菌活性,MIC值平均在320~640 μg·mL-1。单体化合物与氟康唑合用后能明显降低氟康唑和单体化合物的用药量, 呈现协同作用。徐贵丽等[21]从黄藤 中提取分离的8-羟基罗默碱、千金藤碱、罗默碱,对白色念珠标准菌株、临床菌株、耐药菌株、光滑念珠菌、近平滑念珠菌、克柔念珠菌、新生隐球菌均有抑菌活性。在6株对氟康唑耐药的临床白念珠菌中, 氟康唑合用8-羟基罗默碱、千金藤碱、罗默碱后均 显示出显著的协同作用, 其MIC80值由>64 μg·mL-1降至1~4 μg·mL-1; 在白念珠菌标准菌株和临床敏感菌株中, 氟康唑合用罗默碱后呈显著的协同作用, 其MIC80值由4~8 μg·mL-1降至0.125~1 μg·mL-1

汉防己甲素 (tetrandrine) 是防己科植物粉防己根部纯化得到的一种具有氧桥的苄基异喹啉生物碱。体外研究显示可增强氟康唑抗白念珠菌细胞的活 性[22, 23]。在小鼠白念珠菌阴道感染模型中, 两种药物联用的作用效果优于独立治疗[24]。吴斯等[25]应用差异蛋白组学从蛋白质水平探讨汉防己甲素增效作用的相关蛋白, 并发现汉防己甲素可能通过影响白念珠菌细胞壁的合成和抑制白念珠菌的糖酵解、能量代谢等环节中产物的生成, 以达到协同氟康唑的增效作用。Adh1p与汉防已甲素的增效作用相关, 可能直接或间接通过Cdr1p起到增效作用。研究发现汉防己甲素对氟康唑抗念珠菌的增效作用的分子机制与抑制白念珠菌药物外排泵的活性、降低其多个药物外排泵基因MDR1FLU1CDR1CDR2的表达有关[26, 27]; Zhang等[28]进一步研究并得出结论: 汉防己甲素协 同氟康唑抗耐药白念珠菌的作用和药物耐药基因CDR1CDR2的表达水平、细胞内ATP的供给及能量代谢基因ADH1的表达水平等相关。

1.2 苯丙素及其类似物

和厚朴酚 (honokiol) 是存在于厚朴中的新木脂素类化合物,Jin等[29]将和厚朴酚与氟康唑合用, 体外作用于24株耐药白念珠菌, 均表现出了协同作用。体内研究表明, 两药腹腔注射治疗深部白念珠菌感染的小鼠, 与氟康唑单用药物治疗相比, 治疗效果显著。金晶等[30]发现和厚朴酚作用后的白念珠菌体积明显增大, 细胞内DNA与RNA的含量也明显增多, 说明和厚朴酚可能作用于真菌核酸, 阻止真菌分裂生殖。

连翘酯苷A (forsythiaside A) 是从连翘的干燥果实中提取的苯丙素型苷。本课题组[31]的体外实验表明: 连翘酯苷A (1~2 μg·mL-1) 与氟康唑合用, 对20株耐药临床白念珠菌皆表现为协同作用, 菌株对氟康唑的MIC80由 >64 μg·mL-1降低到0.125~4 μg·mL-1, 降低了32~1 024倍。连翘酯苷与伊曲康唑、酮康唑、咪康唑及两性霉素B等抗真菌药物合用对耐药白念珠菌具有显著的协同作用。初步作用机制研究表明: 连翘酯苷 (16 μg·mL-1) 促使ROS的产生量为空白组的4倍。随着连翘酯苷浓度增加, 耐药白念珠菌ROS水平亦相应升高, 呈现剂量依赖性。

阿克苷 (acteoside) 是存在于羽萼木中的有效成分, 化学本质是苯乙醇苷, 与连翘酯苷的结构很相似。Ali等[32]研究发现, 阿克苷联合两性霉素B作用于白念珠菌、新生隐球菌、烟曲霉菌、黄曲霉菌、黑曲霉菌和寄生霉曲都表现出显著协同作用,FICI值为0.0312~0.156。

姜黄素 (curcumin) 是从姜科植物根中提取的天然黄色多酚。Carcia-Gomes等[33]研究发现姜黄素联合氟康唑可显著抑制临床氟康唑耐药白念珠菌, 且其在浓度为11 μg·mL-1时可恢复耐药菌对氟康唑的敏感性, 使氟康唑的抑菌浓度降低64倍。两药合用FICI值为0.044 9。他们发现姜黄素的协同抗耐药真菌的机制是抑制耐药白念珠菌的易化扩散载体超家族, 降低外排基因CaMdrlp的表达水平。Sharma等[34]将姜黄素与5种唑类药物 (氟康唑、咪康唑、酮康唑、伊曲康唑、伏立康唑) 及2种多烯类药物 (制霉素、两性霉素B) 合用作用于临床耐药白念珠菌显示明显协同作用,FICI值0.09~0.5, 可将抗真菌药物的MIC80降低10~35倍, 并发现姜黄素协同氟康唑或两性霉素B的机制是通过增加白念珠菌细胞内活性氧的产生, 导致细胞凋亡来发挥作用的。

Khan等[35]将丁香酚 (eugenol)、柠檬醛 (citral)、桂皮醛 (cinnamaldehyde) 和香叶醛 (genarial) 4种挥发油分别联合氟康唑或两性霉素B作用于多药耐药白念珠菌, 结果显示: 丁香酚联合氟康唑和两性霉素B对实验中的4株多药耐药菌株表现出完全协同, 而柠檬醛仅在联合氟康唑时表现出完全协同作用,FICI值最低都可达0.093, 能显著逆转多药耐药白念珠菌对抗真菌药物的耐药性; 桂皮醛或香叶醛协同氟康唑或两性霉素B均表现出部分协同。Faria等[36]将6种植物无毒酚类化合物分别联合氟康唑、伊曲康唑和两性霉素B作用于白念珠菌和新生隐球菌。研究结果显示,2, 5-二羟基苯甲醛联合两性霉素B或伊曲 康唑都仅对新生隐球菌表现出协同作用; 麝香草酚 (thymol) 与3种药物联合作用于白念珠菌都表现为协同, 但对新生隐球菌仅在合用两性霉素B时才有协同作用; 苯甲酸 (benzoic acid) 与两性霉素B或伊曲康唑协同抗白念珠菌效果显著,FICI值分别为0.27和0.2; 桂皮酸仅在与伊曲康唑联合使用时, 才对新生隐球菌有协同作用, 而水杨酸与上述3个抗真菌药物均无协同作用。茴香脑 (anethole) 是中药八角茴香挥发油中的主要成分, Fujita等[37]曾报道其具有一定的协同抗真菌活性。

黄酮类化合物 (flavonoids) 是一类存在于自然界的、具有2-苯基色原酮结构的化合物, 存在于绝大多数植物体内, 在植物体中通常与糖结合成苷类, 小部分以游离态 (苷元) 的形式存在。山柰酚 (kaempferol) 来源于姜科植物山柰或小檗科植物窝儿七的根茎。本课题组[38]研究表明,0.5~4 μg·mL-1的山柰酚可使白念珠菌对氟康唑的MIC80值下降16~64倍,18 μg·mL-1的山柰酚即可使咪康唑, 酮康唑对耐药白念珠菌的MIC80值从32~64 μg·mL-1下降到0.125~ 0.5 μg·mL-1。黄芩素 (baicalein,BE) 是中药黄芩的一个主要组分, 本课题组[39]对30珠对氟康唑耐药的白念珠菌进行研究, 发现黄芩素及氟康唑单用时都表现出很弱的抗真菌活性, 但联合用药后抗真菌活性很强, 黄芩素能使氟康唑的MIC80值由 ≥ 64 μg·mL-1降低到0.125~2 μg·mL-1, 而自身的MIC80值由 > 64 μg·mL-1降低到2~16 μg·mL-1, 发现黄芩素能抑制白念珠菌对氟康唑的外排功能并显著抑制白念珠菌生物被膜形成[40], 升高白念珠菌细胞内活性氧, 上调氧化-还原相关基因, 还可能通过破坏真菌线粒体膜功能来诱导其细胞凋亡, 并且与两性霉素B相比需要更少的剂量[41]。芒果苷 (mangiferin) 在体外(2~8 μg·mL-1) 与氟康唑、酮康唑、咪康唑、两性霉素B等抗真菌药物合用, 能显著提高这些药物对耐药白念珠菌的敏感性, 使菌株对氟康唑的MIC80值由 > 64 μg·mL-1降低到0.125~1 μg·mL-1 [42]

1.3 萜类

束骨姜黄醇 (xanthorrhizol) 是从束骨姜黄根茎中纯化得到的倍半萜类有效成分,Rukayadi 等[43]研究发现其联合酮康唑或两性霉素B作用于 6种念珠菌, 有80% 以上显示协同作用。土槿皮乙酸 (pseudolaric acid B,PAB) 是一种来自金钱松的二萜酸,Guo等[44]将土槿皮乙酸与氟康唑合用作用于22株氟康唑耐药白念珠菌和12株氟康唑敏感白念菌 株, 运用FICI和BI两种非线性模型得到一致的结论: 两药对耐药菌显示完全协同作用, 其FICI值范围为0.02~0.13, 对敏感菌显示部分协同。宫毓静等[45]初步确定土槿皮乙酸的抗白念珠菌作用是对真菌细胞的综合作用结果, 但是抗真菌机制有待深入研究。光肺衣是一种医用于我国南部的地衣 (lichen), 基于其自身的二级代谢产物可以抵抗微生物感染并生存于恶劣条件下,Sun等[46]从该植物中分离纯化得到了一个五环三萜类化合物——网脊衣酸B (retigeric acid B, RAB), 实验发现该化合物单用时对白念珠菌MIC值范围为8~16 μg·mL-1。当其与氟康唑、酮康唑或伊曲康唑合用时, 能显著降低3种唑类药物对耐药白 念珠菌的MIC值,FICI值范围为0.25~0.75, 显示部分协同作用。常文强等[47]研究发现RAB能够抑制外排泵的活性, 通过下调ERG11的表达抑制麦角甾醇的合成, 从而与唑类药物产生协同抗真菌的效果, 但是对降低耐受无明显作用效果。另外,RAB通过上调Dpp3的表达量, 增加法尼醇的分泌, 从而抑制Cdc35的活性, 降低cAMP的合成, 通过Ras1-cAMP-Efg1信号调节通路抑制白念珠菌菌丝的形成, 抑制粘附和侵袭相关因子, 降低了白念珠菌的毒力, 提高被真菌感染的宿主的存活率。以上结果显示RAB可以与唑类药物联用, 通过抑制菌丝的形成, 协同抑制成熟被膜的形成, 并表现出一定的杀菌效果。他们同时发现,RAB能够促使细胞内ROS含量的积聚, 并降低胞内cAMP的含量, 延长细胞周期, 从而抑制白念珠菌的增殖。此外, 当白念珠菌细胞受到高剂量RAB (32 μg·mL-1) 作用时细胞会坏死, 这表明RAB促进了胞内ROS的积聚, 使得线粒体膜电势超极化, 抑制了ATP的产生, 这3个因素共同导致了白念珠菌细胞的坏死。

1.4 其他类

徐岩等[48]发现单纯应用没食子酸丙酯 (propyl gallate,PG) 对实验菌均无抗真菌活性, 与两性霉素B联合应用使两性霉素B对茄病镰刀菌的抗菌活性增加8倍, 对串珠镰刀菌、梨孢镰刀菌及烟曲霉菌的抗菌活性增加4倍, 对尖孢镰刀菌、黄曲霉菌的抗菌活性增加2倍。另有文献报道其作用机制为抑制真菌细胞内ATP生成, 进而抑制真菌ABC转运蛋白活性或是作用于唑类的靶点[49]

石榴是一种富含多酚的水果,Endo等[50]通过水醇提取及色谱柱等纯化手段, 从石榴皮中分离纯化得到了一种酯苷即安石榴苷 (punicalagin), 药敏结果显示该化合物抗白念珠菌的MIC值为3.9 μg·mL-1, 与氟康唑协同抗白念珠菌时,FICI值为0.25, 二者表现协同酮康唑抗白念珠菌效果也很明显。

大蒜素是从大蒜的球形鳞茎中提取的挥发性油状物, 是大蒜中主要生物活性成分的总称。Allicin又名大蒜新素, 化学名二烯丙基二硫化物, 是大蒜素 的主要活性成分之一。本课题组[51]研究表明allicin与两性霉素B、氟康唑合用对白念珠菌存在较强的 协同作用, 两性霉素B与氟康唑的MIC值均显著 降低,allicin的MIC值也降低到1~8 μg·mL-1, 并且allicin与两性霉素B的协同作用强于氟康唑, 但allicin与两性霉素B、氟康唑合用对丝状真菌表现为无关作用, 另外与5-氟尿嘧啶、特比萘芬合用对常 见致病真菌均不存在协同作用, 表现为无关作用。文献[52]报道,Cu2+能促进内源性ROS生成而产生一 定的杀菌活性, 而最近的研究发现大蒜素可以促进Cu2+ 杀菌活性, 这为大蒜素通过提高真菌ROS水平协同两性霉素B抗真菌提供了理论基础。Guo等[53]采用不同的体外抑菌实验方法探究大蒜素与氟康唑合用对26株耐药白念珠菌的作用效果。结果显示, 两药合用对其中22株耐药菌的FICI值为0.14~0.5, 而ΔE值为107.9%~711.5%, 均说明大蒜素与氟康 唑联合用药具有协同作用。在体内实验中, 大蒜素 联合氟康唑尾静脉注射治疗白念珠菌感染的小鼠, 与单独给药相比, 明显降低感染小鼠的肾脏菌落数。Khodavandi等[54]将大蒜素与唑类抗真菌药 (氟康唑、酮康唑) 联合作用于各种念珠菌, 均显示部分协同作用。

紫草素 (shikonin) 来源于紫草科植物紫草的根。朱臻宇等[55]发现, 紫草素与氟康唑、酮康唑、咪康唑或两性霉素B等抗真菌药物合用, 不仅能在减少用药量的情况下同样确保其对浅表部或深部真菌感染的治疗效果, 并能使抗真菌药物恢复对耐药真菌的作用。

Guo等[56]前期实验从地钱中发现了一种新颖的大环二联苄化合物即羽苔素E (plagiochin E), 该化 合物对氟康唑敏感白念珠菌的MIC值为16 μg·mL-1; 与氟康唑合用时,FICI值范围为0.3125~0.3725, 两药联合用药表现出协同作用。研究发现, 羽苔素E的协同作用机制可能是抑制耐药白念珠菌的药物外排泵活性和降低药物转运蛋白基因CDR1的表达。

茶黄素 (theaflavin) 是存在于红茶中的一种金黄色色素, 是茶叶中儿茶素类物质经发酵氧化而形成的一种天然色素, 是一类多酚羟基具苯并䓬酚酮结构的物质。16 μg·mL-1茶黄素与氟康唑合用, 即可使临床耐药白念珠菌对氟康唑的MIC80值从 > 64 μg·mL-1下降到0.062 5~0.125 μg·mL-1, 使临床热带念珠菌对氟康唑的MIC80值从 > 64 μg·mL-1下降到0.125 μg·mL-1, 说明茶黄素能明显增强氟康唑的抗真菌作用[57]

环孢素A (cyclosprine,CyA) 是由11个氨基酸组成的环状多肽, 是土壤中一种真菌的活性代谢物。赵宗珉等[58]按M-27A药敏试验绘制氟康唑对念珠菌的杀菌曲线, 分析氟康唑与环胞素联合对念珠菌的体外协调作用。结果显示, 大部分念珠菌对环孢素和氟康唑敏感; 联合实验中, 氟康唑对念珠菌的最小抑菌浓度未改变; 当氟康唑浓度大于MIC时, 与环孢素呈协同作用, 杀菌作用增强; 增加念珠菌接触浓度后真菌生长计数减少, 说明环孢素具有协同氟康唑抗真菌作用。

他克莫司 (tacrolimus,FK506) 是从链霉菌属中分离出的发酵产物, 其化学结构属23元大环内酯类抗生素。Maesaki等[59]研究发现FK506有协同伊曲 康唑抗唑类耐药的白念珠菌活性,并能使伊曲康唑的MIC从8 μg·mL-1降到0.5 μg·mL-1。研究表明,FK506协同作用的分子基础与真菌细胞中存在钙调蛋白磷酸酶和受体结合蛋白有关, 但不同菌属机制不尽相同。FK506、环孢素都是通过抑制Hsp90或钙调神经磷酸酶通路, 增强药物敏感性[60]

鱼腥草素钠 (sodium houttuyfonate)[61]是鱼腥草的主要有效成分和亚硫酸氢钠的加成物, 有一定的协同抗耐药真菌活性。

2 作用机制及构效关系分析

目前研究发现, 植物成分体外协同抗真菌机制研究的主要对象是对唑类药物耐药的白念珠菌, 而文献显示唑类药物耐药白念珠菌的耐药机制主要体现在以下几个方面: 药靶基因如ERG11ERG3等的高表达或诱变、麦角甾醇合成途径的改变和细胞膜外排泵相关基因高表达等, 因此国内外研究植物成分协同抗真菌的机制就基于以上几方面来展开。文献 分析, 小檗碱、黄芩素、连翘酯苷、姜黄素、大蒜素、RAB等抗真菌作用机制为能升高细胞内活性氧 (ROS) 水平, 造成真菌细胞氧化损伤, 而这一机制与能量代谢有关, 如小檗碱可通过促进白念珠菌耐药株的三羧酸循环及抑制ATP合成酶两个途径促进其细胞内ROS水平升高。FK506、环孢素通过抑制Hsp90或 钙调神经磷酸酶通路, 增强唑类药物敏感性。黄芩素、麝香草酚、汉防己甲素、姜黄素、羽苔素E、RAB等能通过抑制细胞膜外排泵表达或功能, 阻止唑类药物向细胞外转运, 产生协同抗真菌作用。黄芩素等还有诱导真菌细胞凋亡及抑制真菌生物被膜形成两个作用机制。RAB也可以协同抑制成熟被膜的形成。白念珠菌菌丝的形成不仅增强了它的毒力, 也是成熟被膜形成的必要过程。被膜形成后, 对所包裹的细胞形成一种保护, 使其对临床上所用的抗真菌药物高度耐受, 且产生一些耐受菌, 药物撤去后, 真菌继续分裂繁殖, 造成患者的复发感染, 而被膜的形成极大的增加了临床上白念珠菌感染的治疗难度。白念珠菌生物被膜对很多临床抗真菌药物都有耐药性, 包括两性霉素B和氟康唑[62, 63], 所以抑制真菌生物被膜形成的机制有望为研发新型抗耐药真菌提供新策略, 另外和厚朴酚可能作用于真菌核酸, 阻止真菌分裂生殖, 有望开发成为新的靶点。

归纳分析上述有协同抗真菌作用的天然小分子化合物, 可发现许多天然小分子化合物均能协同唑类药物发挥抗耐药真菌活性, 使氟康唑对白念珠菌的最低抑菌浓度平均降低64倍以上。小檗碱、罗默碱、连翘酯苷A、芒果苷、阿克苷、黄芩素、紫草素、蛇床子素、2, 5-二羟基苯甲醛、和厚朴酚、麝香草酚、没食子酸丙酯、姜黄素、茶黄素等, 均具有以下共同的结构特点: 它们均含有酚或酚醚, 且多数化合物含有1~3个酚羟基或其醚, 苯环上还连有1~2个含碳的基团, 上述两类基团大多分布在苯环的1, 2, 4-三个位置上。其中的生物碱类、苯丙素类、黄酮类及多酚类等化合物中各自结构较为相似, 如连翘酯苷A与阿克苷均由羟基咯醇和咖啡酸中间连接双糖组成。相同的作用机制及类似的化合物结构提示它们可能作用于共同的靶点, 同时每个化合物往往具有很多的作用机制, 这提示它们可能作用于多个靶点。可以通过对这些化合物的结构及机制进行综合分析, 再对这些小分子化合物进行结构改造和修饰, 以发现活性更好的化合物, 并有助于作用靶点的探寻。本课题组[64]对小檗碱进行了结构改造和修饰, 构效关系研究发现, 小檗碱的13位或N引入苄基, 可以获得高活性化合物, 经过结构简化, 发现了一系列高活性的化合物。

3 小结与展望

近年来, 国内外学者对天然化合物的抗真菌作用研究未取得突破性进展, 主要体现在: ① 大部分的天然化合物的抗真菌活性都比较弱, 体内难以达到有效浓度; ② 对天然化合物多局限于其原始结构的活性研究, 很少有系统性的构效关系和结构优化研究; ③ 尽管发现了天然化合物的抗真菌活性, 但对其作用机制及作用靶点的研究还不够透彻。而理想的抗真菌药物应该具备: ① 很强的活性以及对真菌特定靶点的选择性抑制; ② 作用机制应该是杀菌而不是抑菌; ③ 溶解性足够好并且有合适的药代动力学 (吸收, 分布, 代谢及排泄) 特征; ④ 具有可口服又能静脉注射的合适组分。

以上是从天然化合物中开发新型抗真菌药物必须考虑与重视的内容, 另外到目前为止, 面对因为真菌耐药所致的深部真菌感染治疗失败并无良策, 体外用抗真菌药物诱导真菌产生耐药性只要几周的时间, 针对真菌的耐药机制寻找抑制真菌耐药的药物具有重要意义, 所以研究新结构及新的作用方式的抗耐药真菌药物是临床上亟待解决的难题, 而对协同抗耐药真菌天然化合物的综合研究为解决真菌耐药问题提供了新思路。目前国内外尚未有克服真菌耐药的小分子化合物进入临床甚至临床前研究。一些天然小分子化合物的抗真菌作用已得到明确证实, 其协同抗真菌的研究也逐渐增多, 也取得了一定进展, 但是其联合临床上抗真菌药物共同抗菌能否比单独用药起到更好的药理作用依然是一个值得探索的问题。虽然已在体外药敏实验中证实了某些药物组合能起到协同作用, 但是动物实验和大规模、多中心随机对照临床试验尚较少, 且相关机制的研究也开展的不够深入。所以, 在未来的研究中应该对协同用药进行更为深入地研究, 旨在为新型抗耐药真菌药物的研究提供依据。此外, 基于这些天然化合物的结构和化学性质的特点, 可以凭借药物化学手段进行结构修饰或改造, 从而得到更加安全、有效、可控的抗真菌药物或增效剂, 最终为单用或协同用药提供更多的药物来源。

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