“无线粒体”原生寄生虫感染的化学治疗位点及药机制

2、1　化学治疗位点

“无线粒体”原生寄生虫在代谢通路上因缺乏细胞色素及经典的三羧酸循环酶系而拥有数种特有酶系参加糖的分解反应,例如电子转运蛋白相关的还原酶系(铁氧化还原蛋白等)复合物可使虫体在有氧环境下有限度地利用氧,人们已利用这一酶系的还原作用开发出具有选择性毒性功能的主要以甲硝唑为代表的5-硝基咪唑( 5-nitroimidazole ) 类药物。

以甲硝唑为例,这类化学治疗药物对于原生寄生虫的作用机制大致可以描述为3步: ①摄取,甲硝唑分子通过被动扩散机制进入细胞以及细胞器; ②激活,只有5-硝基基团在虫体内被合适的电子供体还原的情况下,甲硝唑才能进入激活状态并发挥药理作用,该过程需要一个比较强的还原性环境(因此从理论上来说,高氧环境可以抑制甲硝唑的激活) ,通常这个还原的过程是以铁氧化还原蛋白或者黄素氧化还原蛋白( flavodoxin)作为电子的供体,而铁氧化还原蛋白和黄素氧化还原蛋白是由PFOR还原而产生的,所以,除了氧的含量, PFOR 的水平也影响这些“无线粒体”原生生物对于甲硝唑的敏感性^{[ 24 ]} ; ③致死,还原状态的硝基可以短暂地结合于虫体的DNA,并且可以破坏核苷酸链,杀死虫体细胞^{[ 21, 25 ]} ,但是,甲硝唑对于DNA的破坏作用有可能会对动物产生致癌作用,不过目前为止在人体中还没有发现任何证据^{[ 16 ]} 。在不同的原生动物体内,激活甲硝唑的部位不同。胞质中的一种融合蛋白———铁氧化还原蛋白硝基还原酶是甲硝唑在溶组织内阿米巴和肠贾第虫体内的作用靶点^{[ 26 ]} 。肠贾第虫体内还有一种对氧不敏感的硝基还原酶,该还原酶没有铁氧化还原蛋白的活性中心,而在其它许多真核细菌还原酶中都有此活性中心^{[ 26 ]} 。虽然溶组织内阿米巴中的电子受体还不清楚,由于氧可以与甲硝唑竞争电子,因此氧的含量可以影响溶组织内阿米巴对甲硝唑的敏感性。在肠贾第虫胞质内,存在一种能够清除氧并且发挥对于厌氧的PFOR和铁氧化还原蛋白起保护作用的末端氧化酶(NADH氧化酶) ,它可能是铁氧化还原蛋白的电子受体。而对于阴道毛滴虫,甲硝唑是在氢化酶体中进行代谢和激活的,甲硝唑与末端转移酶氢化酶( terminalenzyme hydrogenase)竞争来自于铁氧化还原蛋白的电子^{[ 26 ]} 。

2、2　耐药机制

近年来,临床上有关“无线粒体”原生寄生虫产生耐药性的报道越来越多,主要集中在关于肠贾第虫以及阴道毛滴虫的耐药性报道^{[ 27, 28 ]} ,而有关溶组织内阿米巴的耐药性报道较少。在耐药性实验研究中,没有发现溶组织内阿米巴体内含有对甲硝唑的外排转运体,该虫体对5-硝基咪唑的耐药性主要与含铁的超氧化物歧化酶的过度表达和铁氧化还原蛋白以及黄素氧化还原蛋白的表达下降有关^{[ 2 ]}423-426。对于阴道毛滴虫的耐药性研究已经比较深入,该虫体对于硝基咪唑类耐药性的产生依据所处环境的不同主要有两种机制:厌氧机制和需氧机制。厌氧机制主要与PFOR激活途径的缺失有关,特别是PFOR活性的降低或者缺失,而随着耐药性的产生,虫体内铁氧化还原蛋白、氢化酶体苹果酸酶( hydrogenosomalmalic enzyme)以及铁氧化还原蛋白还原酶的水平都有所下降。需氧机制仅仅在有氧的环境以及氧清除有障碍的条件下发生,可能是由于胞内多余的氧导致硝基自由基的再氧化或者是氧本身竞争了转移的电子而导致药物的激活受阻。当然,临床上发生的耐药性大多表现为厌氧机制^{[ 2 ]}423-426 ,其中肠贾第虫对甲硝唑的耐药性报道高达20% ,并对甲硝唑结构相似的替硝唑( tinidazole)等存在交叉耐药性,且已经分离出相关的细胞器。尽管阴道毛滴虫和肠贾第虫体内激活甲硝唑的部位不同(肠贾第虫没有氢化酶体) ,但是其耐药机制基本相同:都是FORP和铁氧化还原蛋白水平的下调所致。下调的FORP和铁氧化还原蛋白可由其他还原酶弥补,但是不可以激活药物。除了上述耐药机制外,肠贾第虫对甲硝唑的耐药性产生还有另一种“药物外排”机制^{[ 2 ]}423-426。