抗真菌药物的作用机制及耐药性

关于抗真菌药物的作用机制及耐药性第一节

抗真菌药物发展简介

第2页,共98页，2024年2月25日，星期天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；第3页,共98页，2024年2月25日，星期天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；第4页,共98页，2024年2月25日，星期天1990~1992年氟康唑和依曲康唑开始在美国使用；1993~1995年报道了第二代三唑类抗真菌药物；1995~1996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。

第5页,共98页，2024年2月25日，星期天直到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。

第6页,共98页，2024年2月25日，星期天第二节

真菌耐药性与细菌耐药性的异同点第7页,共98页，2024年2月25日，星期天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。

第8页,共98页，2024年2月25日，星期天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。

第9页,共98页，2024年2月25日，星期天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。

第10页,共98页，2024年2月25日，星期天不同抗菌药物的协同作用合并使用细菌细胞壁抑制剂ß-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ß-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。

第11页,共98页，2024年2月25日，星期天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ß-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。第12页,共98页，2024年2月25日，星期天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。第13页,共98页，2024年2月25日，星期天第三节

抗真菌药物的作用机制与真菌耐药性机制第14页,共98页，2024年2月25日，星期天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-β-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.第15页,共98页，2024年2月25日，星期天一、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。第16页,共98页，2024年2月25日，星期天不同抗真菌药物的作用靶位

第17页,共98页，2024年2月25日，星期天（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。

第18页,共98页，2024年2月25日，星期天酮康唑

克霉唑依曲康唑氟康唑

依康唑

第19页,共98页，2024年2月25日，星期天咪康唑

奥昔康唑特康唑

噻康唑第20页,共98页，2024年2月25日，星期天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14α-去甲基；而当14α-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14α-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。

第21页,共98页，2024年2月25日，星期天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14α-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14α-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14α-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。

第22页,共98页，2024年2月25日，星期天FLU:氟康唑；ITRA:依曲康唑；VOR：voriconazole；TERB：特比萘芬

第23页,共98页，2024年2月25日，星期天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。

第24页,共98页，2024年2月25日，星期天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。第25页,共98页，2024年2月25日，星期天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（14α-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14α-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第26页,共98页，2024年2月25日，星期天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。

第27页,共98页，2024年2月25日，星期天特比萘芬

萘替芬特比萘芬和萘替芬的化学结构第28页,共98页，2024年2月25日，星期天（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。

第29页,共98页，2024年2月25日，星期天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。

第30页,共98页，2024年2月25日，星期天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。

第31页,共98页，2024年2月25日，星期天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第32页,共98页，2024年2月25日，星期天两性霉素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。第33页,共98页，2024年2月25日，星期天两性霉素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（therapeuticindex），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Ｂ是唯一可静脉注射临床使用的多烯类抗真菌抗生素。第34页,共98页，2024年2月25日，星期天两性霉素B两性霉素B和制霉菌素A1的化学结构第35页,共98页，2024年2月25日，星期天制霉菌素(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。Ａｒｏｎｅｘ公司研制成脂质体,商品名为Ｎｙｏｔｒａｎ,不仅大大地提高了疗效,而且降低了毒副作用,现已完成Ⅲ期临床,进入注册前阶段。第36页,共98页，2024年2月25日，星期天

KY62是AMB酯化衍生物，由于酯化基团的亲水性,使KY62水溶性增加,从而使KY62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。第37页,共98页，2024年2月25日，星期天3874H1和3874Ｈ3

这2个化合物与两性AMB类似，均属七烯类抗生素。其中3874Ｈ1含有一个芳香环，而3874Ｈ3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。第38页,共98页，2024年2月25日，星期天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。

第39页,共98页，2024年2月25日，星期天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（Cryptococcusneformans）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）。

第40页,共98页，2024年2月25日，星期天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（Leishmaniadonovani）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。

第41页,共98页，2024年2月25日，星期天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。第42页,共98页，2024年2月25日，星期天（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（Aureobasidiumpullulans）代谢产物的aureobasidins、来源于小单胞菌的(rustmicin)galbonolideA和galbonolideB、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）。

第43页,共98页，2024年2月25日，星期天鞘磷脂的生物合成途径以及一些药物的作用位点

第44页,共98页，2024年2月25日，星期天第45页,共98页，2024年2月25日，星期天（四）、作用于真菌细胞表面结构

的其他抗真菌抗生素BacillomycinF、L和iturinA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。SyringomycinE(SE)、syringostantinA和syringotoxinB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。

第46页,共98页，2024年2月25日，星期天iturinA的化学结构（IturineA：R=alkyl)第47页,共98页，2024年2月25日，星期天（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。

第48页,共98页，2024年2月25日，星期天一些细菌和真菌所产生的肽类抗真菌抗生素的一些特性

第49页,共98页，2024年2月25日，星期天一些哺乳类细胞中产生的抗真菌肽类物质的有关特性第50页,共98页，2024年2月25日，星期天一些昆虫细胞中产生的抗菌肽的特性

第51页,共98页，2024年2月25日，星期天植物来源的具有抗真菌活性的多肽

第52页,共98页，2024年2月25日，星期天二、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、α-和β-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β-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）-β-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。第53页,共98页，2024年2月25日，星期天（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β-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。第54页,共98页，2024年2月25日，星期天(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Zalerionarboricola（ATCC20868）产生的一类天然产物。由于这是一类对卡氏肺囊虫（Pneumocystiscarinii）有效的抗真菌药物因此被命名为pneumocandins。ZalerionArboricola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Trichoscyphellawilkommii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。

第55页,共98页，2024年2月25日，星期天2、Echinocandins及Pneumocandins类药物的结构及分类1）EchinocandinsEchinocandins主要有三种类型：B、C以及D，其中echinocandinB是最主要的类型，它是由构巢曲霉（Aspergilusnidulans）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。

第56页,共98页，2024年2月25日，星期天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Ⅲ期临床阶段。

第57页,共98页，2024年2月25日，星期天EchinocandinB和anidulafungin的化学结构

第58页,共98页，2024年2月25日，星期天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ColeophomaempetriF-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）。

第59页,共98页，2024年2月25日，星期天从微生物代谢产物FR-901379制备米卡芬净的过程

第60页,共98页，2024年2月25日，星期天Pneumocandins和卡帕芬净卡帕芬净（L743872，Mk-0991，caspofungin）为pneumocandinB0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。第61页,共98页，2024年2月25日，星期天PneumocandinB0和caspofungin的化学结构

第62页,共98页，2024年2月25日，星期天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β-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。

第63页,共98页，2024年2月25日，星期天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、β-葡聚糖和壳聚糖。其中由几丁质和β-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β-1,3键连接起来的螺旋长链，有时也会出现通过β-1,6键连接的侧链。

第64页,共98页，2024年2月25日，星期天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β-1,3葡聚糖的合成受到了抑制。而β-1,3葡聚糖的合成是由一个较大的复合物催化完成

第65页,共98页，2024年2月25日，星期天真菌细胞膜上β-（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第66页,共98页，2024年2月25日，星期天β-（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-activatedprotein，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β-（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β-（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。

第67页,共98页，2024年2月25日，星期天真菌细胞的表面结构

第68页,共98页，2024年2月25日，星期天经过棘白菌素类化合物作用后（1,3）-β-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

第69页,共98页，2024年2月25日，星期天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-0991PneumocandinB0C57H98N10O191226.72001年,美国静脉注射、呼吸吸入Micafungin日本藤泽FK-463PneumocandinA0C56H70N9NaO23S1291.42002年,日本静脉注射Anidulafungin美国礼来LY303366EchinocandinBC58H73N7O171139.5Ⅲ期临床静脉注射第70页,共98页，2024年2月25日，星期天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。

第71页,共98页，2024年2月25日，星期天真菌对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。

第72页,共98页，2024年2月25日，星期天其他一些作用于（1,3）-β-D-葡聚糖合成酶的抗真菌抗生素第73页,共98页，2024年2月25日，星期天其他一些作用于（1,3）-β-D-葡聚糖合成酶

的抗真菌抗生素第74页,共98页，2024年2月25日，星期天（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。

第75页,共98页，2024年2月25日，星期天I:日光霉素X；II:日光霉素Z第76页,共98页，2024年2月25日，星期天抑制几丁质合酶的抗真菌抗生素NikkomycinZ(SP920704)系基因工程菌StreptomycestendaeTU901发酵代谢所得的10个产物之一｡本品对StreptomycesCerevisiae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｡第77页,共98页，2024年2月25日，星期天（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β－（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。

第78页,共98页，2024年2月25日，星期天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。

第79页,共98页，2024年2月25日，星期天pradimicins类的化学结构

第80页,共98页，2024年2月25日，星期天三、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)×103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。第81页,共98页，2024年2月25日，星期天粪壳菌素（sordarin）早在1971年就作为抗真菌抗生素从Sordariaaraneosa

代谢产物中分离获得，但其作用机制在20多年后，从Graphiumputredinis代谢产物和Penicilliumminioluteum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（Bacilluscereus）代谢产物的cispentacin和西唐链霉菌（Streptomycessetonii）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。

第82页,共98页，2024年2月25日，星期天粪壳菌素和Cispentacin的化学结构

第83页,共98页，2024年2月25日，星期天GR135402(葛兰素,英国)本品由GraphimumputredinisF13302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。第84页,共98页，2024年2月25日，星期天

BE31405(万有,日本)本品由PenicilliumminioluteumF31405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。第85页,共98页，2024年2月25日，星期天此外,有从紫红球菌变种RhodococcusMerN1033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β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｡第86页,共98页，2024年2月25日，星期天四、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Haliangiumluteum代谢产物的Haliangicin