突破困境，一探究竟：烟曲霉唑类耐药的发生机制与治疗策略

*仅供医学专业人士阅读参考

侵袭性真菌病（IFD）在血液恶性肿瘤 患者中具有较高的发病率和病死率，其主要病原菌为念珠菌和曲霉，是当今世界各地医院和健康管理系统日益关注的卫生问题，全球范围内总体死亡率超过50%，据粗略估计每年导致约150万人死亡 [1] 。

一、 背景

2022年世界卫生组织（WHO）发布的真菌重点病原体清单报告中指出，烟曲霉被列为需要关注的真菌病原体之一，并被置于最高优先级，且报告中指出烟曲霉对唑类药物的耐药率呈上升趋势[2]。截至目前，全球范围内烟曲霉对唑类耐药的发生率大约在0.6%-28%之间，其中英国为6.7%-13.8%；荷兰为14.7%；法国、比利时等则均在10%左右[3]。

耐唑类烟曲霉菌株导致的死亡率极高，早期耐药测试对临床选择治疗方法尤为重要[4]。目前对唑类耐药性的诊断主要基于最低抑菌浓度（MIC）表型测量，用于区分耐药菌株和易感菌株的阈值。而评估MIC的金标准则是由临床和实验室标准协会（CLSI）或欧洲药敏试验委员会（EUCAST）制定的标准化的肉汤微量稀释试验进行体外检测[5]。此外，还有一些可在临床微生物实验室轻松进行使用的检测方法，如测试抗真菌浓度梯度的试纸[浓度梯度纸条扩散法药敏试验(Etest)试纸或者MIC试纸]，其结果与CLSI的结果分类基本一致性≥90%；含唑四孔的琼脂平板被EUCAST建议作为检测真菌唑类耐药性的筛选方法；PCR则可以直接检测烟曲霉中的突变，可通过减少启动有效治疗的周转时间与表型测定相互补充[4]。

面对逐年上升的唑类耐药率，临床在利用上述检测方法开展唑类耐药流行病学研究、钻研病原体基因突变机制的同时也在探索破解之法。

二、 探寻烟曲霉对唑类耐药的真相

唑类药物拥有共同的靶点——14-ɑ-去甲基化酶。这类药物因高效和广谱的抗菌活性，在医疗与农业中得到广泛应用[6, 7]。唑类药物通过结合并抑制真菌细胞色素P450酶——羊毛甾醇14-ɑ-去甲基化酶的活性位点（该酶由两个同源基因CYP51A与CYP51B编码）干扰麦角甾醇（真菌细胞膜的主要结构成分之一）的合成，改变细胞膜功能从而发挥杀真菌活性[4]。

目前可从临床及环境两种途径中获取耐唑类烟曲霉菌株（ARAF）。在一例临床病例的研究中，该患者长期使用唑类药物治疗期间，其体内烟曲霉菌株CYP51A位点发生了突变[8]，并导致致命性侵袭性曲霉病（IA），这意味着长期的唑类治疗可能会引发唑类耐药。

除此之外，虽然农业唑类杀菌剂不用于烟曲霉治疗，但事实证明，其对烟曲霉仍然有效，因此唑类杀菌剂使用频率的增高也会导致相关耐药性的出现[6]。相关研究发现未接受过唑类药物治疗的IA患者体内也可分离出唑类耐药菌株[9]，这证实了唑类耐药可通过环境途径实现。并且，因环境产生的耐药菌对医用唑类药物也会产生交叉耐药，进而干扰临床治疗[10]。

而烟曲霉唑类耐药机制主要与CYP51A的基因突变和过表达有关[4]。

CYP51A基因单点突变导致的CYP51A蛋白内的氨基酸取代已成为曲霉的主要耐药介导机制。这种突变的存在可能会改变CYP51的结构、稳定性和功能，从而阻碍底物识别，并最终导致不同的唑类耐药模式[11]。根据计算机模拟，氨基酸取代对CYP51A结构的影响取决于位置和取代的残基。例如G54、M220和 Y431的取代降低了CYP51A与唑类的结合亲和力；G432的取代降低了 CYP51A 的稳定性，导致底物和/或抑制剂结合袋的构象变化；L98H的取代减少了位点98的残基与相邻残基的极性侧链之间的氢键形成，防止三唑类药物在结合口袋对接[4]。上述突变均可能进一步减弱了唑类药物的抗真菌作用。

而CYP51A的过表达主要是由串联重复序列（TR）介导，CYP51的启动子区域插入TR，可导致固醇调节元件（SRE）扩增，类固醇受体RNA激活蛋白（SrbA）结合不受阻，最终导致CYP51A的过表达[4]（如图一），在临床应用上体现为抑制真菌生长所需的唑类浓度增加[11]。TR介导的TR34/L98H和TR46/Y121F/T289A占耐药突变的83%[12]，其中TR34/L98H是耐药分离株中最常见的CYP51A等位基因[13]。

2012年的一项对印度环境中的耐唑类烟曲霉分离株的环境调查报告显示，在对24个环境样本进行研究后，7%的印度环境烟曲霉菌株具有多重三唑耐药性，且均单一携带cyp51A基因中的TR34/L98H突变[14]，因此该等位基因是第一个与烟曲霉泛唑类耐药性相关的基因[13]。

图1 CYP51A的过表达[4]

三、 科学选药，降低治疗失败风险

ARAF带来的后果不容忽视，这类曲霉感染患者治疗失败风险极高，死亡率可达100%[4]。因此临床上需要高度警惕ARAF，合理选择抗真菌药物。

欧洲临床微生物学和传染病学会、欧洲医学真菌学联合会和欧洲呼吸学会（ESCMID-ECMM-ERS）发布的《曲霉病诊断和管理：2017年ESCMID-ECMM-ERS指南》强烈推荐两性霉素B脂质体（L-AmB）作为治疗唑类耐药IA的一线药物[15]。2015年发布的《耐唑类烟曲霉感染管理国际专家共识》中指出，当来自国家和地方监测规划的最新流行病学数据显示当地环境唑类耐药水平≥10%时，建议使用L-AmB作为初始的经验性治疗[16]（治疗途径如图2）。

图2 在环境耐药性为≥10%的地区对临床怀疑肺曲霉病的患者进行管理

同时，2015年，荷兰进行了一项研究，测试了952株临床烟曲霉菌株对抗菌药物的MIC分布情况，研究发现，对于具有环境突变模式TR34/L98H或TR46/Y121F/T289A的烟曲霉菌株，两性霉素B（AMB）的体外活性不受耐药机制的影响，具体数值体现如下表[17]。

表1 唑类和AMB对烟曲霉的MIC50和MIC90（mg/L）值[17]

值得注意的是，相关理论表明，唑类药物可通过抑制甾醇生物合成和消耗细胞膜中的麦角甾醇，耗尽膜结合靶点并拮抗AMB的抗真菌活性[18]。2015年，英国格拉斯哥大学的一项关于唑类药物的预暴露对烟曲霉生物膜中AMB敏感性的影响的研究中明确显示，伏立康唑的预暴露可使烟曲霉对AMB的耐受性增加2-4倍，表明唑类药物的不当使用可能影响AMB的治疗效果[19]。

此外，此研究在研究药物序贯处理的效果之前，对烟曲霉分离株进行了一项时间-杀伤研究，以研究单独使用伏立康唑与AMB或两者联合使用对于烟曲霉早期生物膜的杀伤作用，结果表明1 h内单独使用AMB抗菌活性显著优于单独使用伏立康唑或两者联合使用[19]（见图3），证明了AMB在治疗烟曲霉感染早期阶段的优越疗效。而2006年的另一项在建立了IA的豚鼠模型中评估伏立康唑与L-AmB的序贯使用与联合使用的治疗效果的研究中发现，治疗IA时先使用L-AmB再使用伏立康唑可更好地减少肝、肺和肾的组织负荷[20]。

图3 伏立康唑和AMB单独使用对烟曲霉早期生物膜的药效学

四、 小结

唑类耐药的出现对于烟曲霉导致的IA患者是致命的存在，且随着唑类耐药菌株不断传播，治疗IA的挑战更加严峻。为了更好地应对ARAF带来的公共卫生威胁，合理选择抗真菌药物对于改善患者生存质量至关重要。L-AmB以其优异且不受耐药机制影响的抗菌活性被国外指南推荐为对唑类耐药IA的一线用药。此外，L-AmB的早期使用在阻止病情发展方面发挥了重要作用，且对肝肾组织的负荷较小，为临床医生治疗IA提供了可靠选择。同时，在临床实践中仍需要根据患者的个体情况并参考治疗指南实施科学的用药策略。

1.

2.

3.和而不同，各司其职：IFD抗真菌药物与临床药物间的相互作用管理

4.

5.

获取更多肝炎、艾滋病、抗真菌、肿瘤领域最新文献、指南与前沿资讯，与AI医学助手“晓智”互动
欢迎关注“吉智医”

参考文献：

[1] BROWN G D, DENNING D W, GOW N A, et al. Hidden killers: human fungal infections [J]. Sci Transl Med, 2012, 4(165): 165rv13.

[2] ORGANIZATION W H. WHO fungal priority pathogens list to guide research, development and public health action [J]. 2022.

[3] DE FRANCESCO M A. Drug-Resistant Aspergillus spp.: A Literature Review of Its Resistance Mechanisms and Its Prevalence in Europe [J]. Pathogens, 2023, 12(11).

[4] ARASTEHFAR A, CARVALHO A, HOUBRAKEN J, et al. Aspergillus fumigatus and aspergillosis: From basics to clinics [J]. Stud Mycol, 2021, 100: 100115.

[5] BOSETTI D, NEOFYTOS D. Invasive Aspergillosis and the Impact of Azole-resistance [J]. Curr Fungal Infect Rep, 2023: 1-10.

[6] PRICE C L, PARKER J E, WARRILOW A G, et al. Azole fungicides - understanding resistance mechanisms in agricultural fungal pathogens [J]. Pest Manag Sci, 2015, 71(8): 1054-8.

[7] HOLLOMON D. Does agricultural use of azole fungicides contribute to resistance in the human pathogen Aspergillus fumigatus? [J]. Pest Manag Sci, 2017, 73(10): 1987-93.

[8] HARE R K, GERTSEN J B, ASTVAD K M T, et al. In Vivo Selection of a Unique Tandem Repeat Mediated Azole Resistance Mechanism (TR(120)) in Aspergillus fumigatus cyp51A, Denmark [J]. Emerg Infect Dis, 2019, 25(3): 577-80.

[9] SNELDERS E, HUIS IN 'T VELD R A, RIJS A J, et al. Possible environmental origin of resistance of Aspergillus fumigatus to medical triazoles [J]. Appl Environ Microbiol, 2009, 75(12): 4053-7.

[10] RIVELLI ZEA S M, TOYOTOME T. Azole-resistant Aspergillus fumigatus as an emerging worldwide pathogen [J]. Microbiol Immunol, 2022, 66(3): 135-44.

[11] PéREZ-CANTERO A, LóPEZ-FERNáNDEZ L, GUARRO J, et al. Azole resistance mechanisms in Aspergillus: update and recent advances [J]. Int J Antimicrob Agents, 2020, 55(1): 105807.

[12] SCHAUWVLIEGHE A, DE JONGE N, VAN DIJK K, et al. The diagnosis and treatment of invasive aspergillosis in Dutch haematology units facing a rapidly increasing prevalence of azole-resistance. A nationwide survey and rationale for the DB-MSG 002 study protocol [J]. Mycoses, 2018, 61(9): 656-64.

[13] BURKS C, DARBY A, GóMEZ LONDOñO L, et al. Azole-resistant Aspergillus fumigatus in the environment: Identifying key reservoirs and hotspots of antifungal resistance [J]. PLoS Pathog, 2021, 17(7): e1009711.

[14] CHOWDHARY A, KATHURIA S, XU J, et al. Clonal expansion and emergence of environmental multiple-triazole-resistant Aspergillus fumigatus strains carrying the TR₃₄/L98H mutations in the cyp51A gene in India [J]. PLoS One, 2012, 7(12): e52871.

[15] ULLMANN A J, AGUADO J M, ARIKAN-AKDAGLI S, et al. Diagnosis and management of Aspergillus diseases: executive summary of the 2017 ESCMID-ECMM-ERS guideline [J]. Clin Microbiol Infect, 2018, 24 Suppl 1: e1-e38.

[16] VERWEIJ P E, ANANDA-RAJAH M, ANDES D, et al. International expert opinion on the management of infection caused by azole-resistant Aspergillus fumigatus [J]. Drug Resist Updat, 2015, 21-22: 30-40.

[17] VAN INGEN J, VAN DER LEE H A, RIJS T A, et al. Azole, polyene and echinocandin MIC distributions for wild-type, TR34/L98H and TR46/Y121F/T289A Aspergillus fumigatus isolates in the Netherlands [J]. J Antimicrob Chemother, 2015, 70(1): 178-81.

[18] LEWIS R E, PRINCE R A, CHI J, et al. Itraconazole preexposure attenuates the efficacy of subsequent amphotericin B therapy in a murine model of acute invasive pulmonary aspergillosis [J]. Antimicrob Agents Chemother, 2002, 46(10): 3208-14.

[19] RAJENDRAN R, MOWAT E, JONES B, et al. Prior in vitro exposure to voriconazole confers resistance to amphotericin B in Aspergillus fumigatus biofilms [J]. Int J Antimicrob Agents, 2015, 46(3): 342-5.

[20] KIRKPATRICK W R, COCO B J, PATTERSON T F. Sequential or combination antifungal therapy with voriconazole and liposomal amphotericin B in a Guinea pig model of invasive aspergillosis [J]. Antimicrob Agents Chemother, 2006, 50(4): 1567-9.

*本材料的目的是通过介绍有关医学和科学信息和进展，提高医学专业人士的医学知识。因此，本材料仅供医学专业人士使用。本材料并非药品广告。读者不应参考或依赖本材料的任何内容，做出购买或使用任何药品的任何决定。