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福氏耐格里阿米巴原虫脑膜炎药物治疗的进展

2022-11-25李婷婷贾雅婷张寒雪冯宪敏

吉林医药学院学报 2022年1期
关键词:两性霉素薯蓣阿米巴

李婷婷,刘 水,贾雅婷,张寒雪,李 博,周 策,冯宪敏

(1.吉林医药学院:a.2018级临床医学教改实验班,b.基础医学院,c.2017级预防医学本科班,d.2017级临床医学教改实验班,e.科技处,吉林 吉林 132013;2.北华大学医学技术学院,吉林 吉林 132013)

福氏耐格里阿米巴原虫(Naegleriafowleri,N.fowleri)滋养体可通过鼻子进入患者体内,穿过筛状板到达人脑,对中枢神经系统造成严重破坏,因此被称为“食脑阿米巴”,表明这种寄生虫的酶和毒素通常参与破坏(“吃掉”)大脑[1]。尽管原发性阿米巴脑膜脑炎(primary amoebic meningoencephalitis,PAM)很少见,但却是一种致命的、坏死性的、暴发性和出血性的脑膜炎[2]。当患者被诊断为PAM时,主要使用如下药物联合治疗:两性霉素B、氟康唑、阿奇霉素、利福平和米替福新[3],这种治疗方案存在毒性高和疗效差的问题。两性霉素B虽然会引起严重的肾毒性,但自从1969年在一名PAM幸存者身上使用后,仍被广范用于PAM患者的治疗[3-4]。米替福新最初是作为治疗乳腺癌的药物开发的,现在已重新用于治疗利什曼病和PAM[5]。阿奇霉素的疗效在体外和动物模型中均有实验证据[6],而利福平和氟康唑在缺乏实验证据的情况下仍被使用。由于致病性自由活动阿米巴的药物研究成果较少,目前所有用于治疗PAM的药物都是根据经验选择的。

1 两性霉素B

两性霉素B的作用机制是在细胞膜上形成一种杂聚体,作为跨膜孔,造成细胞质成分泄漏,最终导致细胞死亡[7]。两性霉素B对N.fowleri的最小灭阿米巴浓度为0.01 mg/L[6,8]。然而,体外研究表明,两性霉素B的浓度至少为0.1 mg/L才能抑制90%以上的N.fowleri生长,而完全抑制阿米巴原虫增殖则需要0.39 mg/L[6]。还有体外研究表明,两性霉素B能杀死100%微生物的最低抑菌浓度为0.78 mg/L[8]。基于这些结果和来自N.fowleri存活病例的有限数据表明,两性霉素B无论是静脉注射还是鞘内注射,都是治疗PAM的基础用药。在小鼠模型中,给予两性霉素B的剂量为7.5 mg/(kg·d)能提高感染N.fowleri小鼠的存活率[6]。建议成人静脉注射两性霉素B的剂量为0.25~1.5 mg/(kg·d),儿科则建议使用0.5~0.7 mg/(kg·d)[9],推荐疗程为10 d[10]。相比于两性霉素B,美国疾病预防控制中心(CDC)不建议使用脂质体或两性霉素B甲酯,因为N.fowleri对这两种制剂的抗性都明显高于两性霉素B[9,11]。CDC建议常规两性霉素B静脉注射1.5 mg/(kg·d),分2次注射,连续给药3 d,之后按1 mg/(kg·d)连续给药11 d(总共治疗14 d)[9]。CDC推荐常规两性霉素B的鞘内剂量为1.5 mg/d,连续给药2 d,之后改为1 mg/d,连续给药8 d(总共治疗10 d)[9]。虽然两性霉素B已成为治疗PAM的首选药物,但其仍存在多种副作用,其中最为主要的是其肾毒性[12]。两性霉素B副作用可能与其缺乏水溶性有关,因为其较差的水溶性会影响药物的溶解、室间浓度和药物清除率。最近,一种新的针对N.fowleri药物——corifungin获得了FDA的用药批准[12]。初步研究表明,在PAM小鼠模型中,同等剂量下corifungin的体内疗效优于两性霉素B[12]。化学结构上来看,corifungin是两性霉素B的钠盐形式,具有良好的水溶性(>100 g/L)[12],因此,corifungin溶解度的增加可能是其活性增加的主要原因。然而,关于溶解度的增加是否会转化为治疗益处,如增强血脑屏障穿透和/或降低肾毒性的相关研究尚未有报道。

2 米替福新

2013年,2名感染了N.fowleri的患者在接受米替福新治疗后存活了下来。虽然相关研究有限,但仍证明了在早期诊断时使用米替福新的应用潜力。米替福新是一种磷脂,其与胆碱相连,构成烷基磷酸胆碱。整个分子具有极性磷酸胆碱头区和脂肪族尾部。据报道,米替福新的作用机制是抑制蛋白激酶B、PKB或Akt。由于PI3K和PKB在细胞存活中的作用,这一机制使得米替福新受到关注并被批准为一种抗癌药物[13]。关于米替福新在人类中的绝对生物利用度的研究仍在进行,但其在啮齿动物和狗中已被证明具有良好的口服生物利用度(>80%)[13]。目前实验表明,口服米替福新的吸收存在被动和主动转运机制[14]。米替福新在啮齿类动物模型中显示了高水平的血浆蛋白结合率(>95%),并具有广泛的组织分布,在肺、肾上腺、脾和肝等器官组织中的药物浓度最高。如果没有一种积极的运输机制,米替福新作为一种永久的带电物质很难渗透入CNS。脑内米替福新浓度的具体研究尚无报道,但它在N.fowleri感染中的有效性证明了其可能存在某种程度的渗透力。目前尚不清楚N.fowleri感染患者的血脑屏障功能是否因感染而受到损害,且米替福新的人体内代谢研究尚无报道。

3 薯蓣皂苷配基

自由生活的N.fowleri可引起坏死性、出血性脑膜炎,严重的可导致死亡[15]。薯蓣皂苷元是一种甾体皂苷,发现于苦瓜中[16]。它能引起耐氯喹的恶性疟原虫的细胞膜渗透性和孔隙形成的改变[17]。薯蓣皂苷元还能增加细胞膜的通透性,破坏细胞膜电位,改变渗透压,导致白色念珠菌细胞收缩,使细胞死亡[18]。有研究报道,薯蓣皂苷元在100 mg/L(241.2 μmol/L)时降低了N.fowleri滋养体的存活率,其效果是苦瓜甲醇提取物(5 mg/L)的50倍[16]。在Jundee等的研究中,薯蓣皂苷元导致了N.fowleri滋养体的细胞膜异常和食物杯受损[16]。薯蓣皂苷元联合使用两性霉素B,能够破坏N.fowleri滋养体,导致气泡的形成以及吸盘、伪足的消失[19]。Jundee等的研究表明,薯蓣皂苷元在50 mg/L(120.6 μmol/L)时会抑制N.fowleri的半胱氨酸蛋白酶活性[16]。Aldape等纯化了N.fowleri分泌的一种半胱氨酸蛋白酶,发现其对幼仓鼠肾细胞产生了细胞病变效应[20]。进一步分离并鉴定细胞裂解液中的蛋白成分,发现了两种大小分别为128 kDa和170 kDa的半胱氨酸蛋白酶,并认为这些蛋白酶参与了N.fowleri造成的组织破坏和发病机制[21]。Rojasas-hernandez等的研究发现,N.fowleri滋养体在脑膜炎初期不会损伤小鼠的鼻咽上皮细胞或其细胞外基质[22]。显然,只有当宿主感染部位出现炎症反应时,组织损伤才会发生。除阿米巴蛋白酶外,其他因素也可能参与了PAM的发病机制。N.fowleri的溶解产物和分泌的蛋白质包括各种致病蛋白质,如分泌效应蛋白、半胱氨酸蛋白酶(包括组织蛋白酶B和组织蛋白酶B样蛋白酶)、分泌性脂肪酶、过氧化物酶和凝血酶受体,它们在虫体进入宿主细胞中发挥作用[23]。在Jundee等的研究中,薯蓣皂苷元抑制了N.fowleri半胱氨酸蛋白酶基因的表达,从而阻止阿米巴进入宿主细胞,干扰了致病过程,表明薯蓣皂苷元在细胞和分子水平上均对N.fowleri滋养体产生影响。另有研究表明,100 mg/L的薯蓣皂苷元对SK-N-MC细胞和lc-mk2细胞的细胞毒性小于两性霉素B。以上结果均表明,薯蓣皂苷元在细胞和分子水平上均具有抗N.fowleri感染活性,可能是一种良好的抗滋养体药物。关于薯蓣皂苷元的作用机制有待进一步研究[16]。

4 喹唑啉酮及其衍生物

喹唑啉酮及其衍生物具有广泛的生物学特性。Mungroo等通过改变喹唑啉酮核心和芳基取代基合成了34种新颖的芳基喹唑啉酮衍生物(Q1-Q34),并研究了这些合成的芳基喹唑啉酮类的抗N.fowleri活性。结果表明,受试芳基喹唑啉酮衍生物显著降低了N.fowleri的活力。进一步,Mungroo等将喹唑啉酮衍生物与纳米银颗粒共轭,成功增强了喹唑啉酮衍生物的活性。因此,单独的喹唑啉酮以及其与纳米银颗粒共轭的喹唑啉酮都具有作为治疗N.fowleri感染的应用潜力[24]。

近年来,两性霉素B联合米替福新是PAM的基本治疗方法。然而,其联合治疗的存活率仍然仅为5%左右,并且药物治疗通常伴随各种严重的副作用,因此迫切需要研发治疗N.fowleri的药物。本文介绍的几种常用药物:薯蓣皂苷配基和喹唑啉酮及其衍生物等,其在体外实验均具有很好的效果,然而仍然需要进一步开发更安全、更有效的药物。综合来看,诊断技术的进步、抗寄生虫药物的开发和疫苗的接种可能是科研人员和制药实验室对PAM进行早期防控的主要研究领域。此外,进一步加强对N.fowleri的预防及检测同样是控制致病性阿米巴原虫感染的重点。

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