李金琴,童 瑾
(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院呼吸內(nèi)科,重慶 400010)
阿奇霉素是一個(gè)典型的15環(huán)大環(huán)內(nèi)酯類化合物,通過與細(xì)菌核糖體50S亞基結(jié)合,阻礙細(xì)菌轉(zhuǎn)肽過程,抑制依賴于RNA的蛋白質(zhì)的合成從而達(dá)到抗菌作用。最近的研究表明它不僅是經(jīng)典的抗生素,還有免疫調(diào)節(jié)、生物膜破壞、氣道黏液調(diào)節(jié)、改變巨噬細(xì)胞表型和氣道表面液體電解質(zhì)的調(diào)節(jié)作用;并且長(zhǎng)期低劑量阿奇霉素在慢性阻塞性肺疾病、支氣管擴(kuò)張癥穩(wěn)定期及哮喘患者治療中是有益的。本文對(duì)阿奇霉素的抗菌外效益及其臨床新進(jìn)展給予了較全面總結(jié)。
隨著人口老齡化及環(huán)境污染的嚴(yán)峻性,慢性阻塞性肺病患病率增高,患病人數(shù)及死亡率增多,死亡原因目前居全球第4位,據(jù)世界衛(wèi)生組織預(yù)計(jì),至2020年將位居世界疾病經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的第5位。而慢性阻塞性肺疾病中,全球近41% ~60%的慢性阻塞性肺病的費(fèi)用與該疾病急性加重有關(guān),特別是需要住院治療的嚴(yán)重急性發(fā)作[1-3]。在近40 d內(nèi)沒有急性發(fā)作的慢性阻塞性肺疾病患者的緩解期,給予長(zhǎng)期低劑量阿奇霉素250 mg qd口服可明顯降低平均急性加重次數(shù);延長(zhǎng)第一次急性加重的平均時(shí)間[4]。而嚴(yán)重慢性阻塞性肺疾病的患者長(zhǎng)期口服阿奇霉素500 mg tiw,急性加重次數(shù)及住院治療次數(shù)較對(duì)照組均顯著降低;累積年度住院天數(shù)顯著縮短;治療組的銅綠假單胞菌定植及住院率也明顯減少[5]。250 mg qd和500 mg tiw兩個(gè)劑量的阿奇霉素對(duì)慢性阻塞肺疾病都具有緩解其急性加重的作用,而500 mg tiw的效果更明顯。目前臨床中,阿奇霉素的應(yīng)用面臨如下問題:是否根據(jù)其病情程度不同而選擇對(duì)應(yīng)的劑量;是否存在最適宜阿奇霉素劑量,即最佳抗炎效果并最小不良反應(yīng);與常規(guī)長(zhǎng)效糖皮質(zhì)激素和長(zhǎng)效β受體激動(dòng)劑的聯(lián)合使用比較,預(yù)防慢性阻塞性肺疾病的急性發(fā)作利弊如何。上述結(jié)論有待進(jìn)一步的研究與探討。
目前對(duì)支氣管擴(kuò)張癥的治療,主要針對(duì)急性發(fā)作期的感染。而每次急性惡化均存在肺功能降低及再次惡化增加的風(fēng)險(xiǎn),故對(duì)惡化的預(yù)防尤為重要。長(zhǎng)期低劑量使用抗生素則是不錯(cuò)的預(yù)防方法。長(zhǎng)期口服500 mg biw和250 mg tiw阿奇霉素均可減少支氣管擴(kuò)張癥患者的急性惡化次數(shù)痰量、改善肺功能、明顯提高質(zhì)量和活動(dòng)耐量及抑制臨床痰微生物分離[6-7],但臨床長(zhǎng)期使用也存在增加耐藥菌及不利于控制長(zhǎng)期病死率的風(fēng)險(xiǎn)。
成人和兒童呼吸道病毒感染與大多數(shù)哮喘急性發(fā)作(80%)有關(guān)。有研究表明鼻病毒(RV)感染的哮喘患者的干擾素(IFN)-β和IFN-λ基因及蛋白質(zhì)表達(dá)水平低;而哮喘的惡性程度和IFN-λ水平呈負(fù)相關(guān)[8]。阿奇霉素能誘導(dǎo)氣道上皮細(xì)胞的抗病毒反應(yīng),增加了RV1B及RV16引誘的干擾素刺激基因mRNA和蛋白表達(dá);從而增加體內(nèi)干擾素,減少哮喘的急性發(fā)作[9]。另有臨床研究表明,哮喘患者中,給予吸入長(zhǎng)效糖皮質(zhì)激素與β2受體激動(dòng)劑的基礎(chǔ)上,口服阿奇霉素250 mg qd共半年。嗜酸粒細(xì)胞哮喘的急性發(fā)作次數(shù)及下呼吸道感染顯著降低,而非嗜酸粒細(xì)胞哮喘(血漿嗜酸粒細(xì)胞<200/μL)的上述指標(biāo)無改變[10]。
阿奇霉素、克拉霉素和泰利霉素均可劑量依賴性地減少NF-κB的激活,干擾ERK和NF-κB之間信號(hào)通路,從而減少衣原體誘導(dǎo)的MUC5A黏液的合成[11]。就該作用點(diǎn)而言,阿奇霉素不比后兩者更有優(yōu)勢(shì)。
人類呼吸道上皮細(xì)胞非典型流感嗜血桿菌通過激活 P38 MAPK,誘導(dǎo) NF-κB 子單元的 P50、P65,并激活激活蛋白-1(activator protein-1,AP-1)子單元c-Jun從而上調(diào)黏蛋白的產(chǎn)生。阿奇霉素通過選擇性抑制轉(zhuǎn)錄因子AP-1的活性而不是通過NF-κB,在mRNA和蛋白水平抑制非流感嗜血桿菌誘導(dǎo)的MUC5AC生成。由此可見,阿奇霉素更適合非流感嗜血桿菌的呼吸道感染的治療[12]。
支氣管肺上皮防御系統(tǒng)除機(jī)械屏障外,氣道表層液體的電解質(zhì)異常與感染亦有密切聯(lián)系[13]。在囊性纖維化中,氣道表層液體(airwaysurface liquid,ASL)的跨膜電導(dǎo)調(diào)節(jié)異常,導(dǎo)致ASL電解質(zhì)異常(主要為其中的Cl-丟失)和水分減少,從而降低肺部對(duì)感染的防御[14]。阿奇霉素以劑量依賴的方式改變了培養(yǎng)細(xì)胞的蛋白質(zhì)和誘導(dǎo)處理的封閉蛋白-1、封閉蛋白-4、閉合蛋白和黏附分子-A交界附著的緊密連結(jié),增加氣道上皮細(xì)胞的跨上皮電阻,有利于減少ASL中Cl-的丟失,增強(qiáng)肺防御能力[15]。
當(dāng)微生物種群獲得某種細(xì)胞密度時(shí)就形成細(xì)胞間溝通也稱為群體傳感系統(tǒng)(quorum sensing,QS)。它可通過信號(hào)分子充當(dāng)自身引誘物并引發(fā)各種各樣的生物功能,比如控制銅綠假單胞菌毒力因子合成及生物膜的形成,該功能明顯有利于細(xì)菌的發(fā)病機(jī)制及其對(duì)外界的抵抗[16]。阿奇霉素表現(xiàn)出廣泛的群體傳感敵對(duì)活動(dòng)。通過抑制QS,使銅綠假單胞菌毒力因子合成下降和氧化應(yīng)激反應(yīng)受損,并可破壞其生物膜,從而降低該細(xì)菌的活性[17]。
QS有兩個(gè)深入研究的系統(tǒng):las和rhl。Ⅰ-蛋白(lasⅠ和rhlⅠ)產(chǎn)生N-高絲氨酸內(nèi)酯(AHL)信號(hào)分子,即自身誘導(dǎo)物;R-蛋白(lasR和rhlR)是轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)器,被AHL激活;其中AHL是由S-腺苷甲硫氨酸合成[18]。在低劑量的阿奇霉素治療下,分泌菌素的aprA和lasA基因表達(dá)反應(yīng)最明顯,其有關(guān)群體感應(yīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的毒素全部下降,而其他分泌菌素(texoT,exoY和exoS)相關(guān)群體感應(yīng)基因未改變。同時(shí),S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAM)的mRNA亦發(fā)生改變,其中8/11基因表達(dá)(絲氨酸轉(zhuǎn)化為SAM)下降,即轉(zhuǎn)錄AHL的mRNA(lasI和rhlI)上游被抑制。所以低劑量的阿奇霉素亦可通過抑制(lasⅠ和rhlⅠ)上游-AHL的mRNA表達(dá),減少銅綠假單胞菌毒素的產(chǎn)生[19]。
巨噬細(xì)胞的功能分為經(jīng)典的巨噬細(xì)胞的活性和選擇性的巨噬細(xì)胞的活性。選擇性的巨噬細(xì)胞的主要作用是:炎性反應(yīng)后清除碎片、吞噬凋亡細(xì)胞并通過細(xì)胞間質(zhì)蛋白產(chǎn)生協(xié)調(diào)組織重塑和修復(fù)。選擇性巨噬細(xì)胞的激活在肺中對(duì)宿主防御和保護(hù)內(nèi)環(huán)境起著顯著作用[20]。阿奇霉素可引誘選擇性巨噬細(xì)胞表型的改變,包括甘露醇受體和精氨酸酶1的表達(dá)上調(diào),精氨酸酶1與可誘導(dǎo)的NO合酶競(jìng)爭(zhēng)L-精氨酸,從而減少活性氧形式和增加細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的產(chǎn)生,抑制經(jīng)典巨噬細(xì)胞的活性,減少炎性因子和趨化因子的釋放及中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn),最終減輕炎性反應(yīng)[21]。
阿奇霉素沒有直接抗病毒的特性。在抗炎效應(yīng)中,阿奇霉素可明顯降低肺泡灌洗液中巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的數(shù)量,其中中性粒細(xì)胞最為明顯;并通過減少肺泡灌洗中炎性細(xì)胞的趨化因子、總免疫細(xì)胞及肺組織炎性細(xì)胞的積累,緩解多種病毒依賴的分泌介質(zhì)減輕炎性反應(yīng)。因此,病毒感染早期阿奇霉素的治療能減輕急性和慢性氣道炎性反應(yīng),同時(shí)阿奇霉素治療有降低小鼠的病死率,延長(zhǎng)生存率的趨勢(shì)[22]。
目前阿奇霉素主要通過口服或靜脈注射方式用藥。長(zhǎng)期口服阿奇霉素的主要不良反應(yīng)是耐藥性,其次為胃腸道癥狀和聽力障礙。這些不良反應(yīng)是導(dǎo)致患者減少劑量或停藥的主要原因,特別是老年患者[23]。阿奇霉素的霧化用藥可潛在性減少上述不良反應(yīng),并將藥物最大化輸送到疾病目標(biāo)點(diǎn)—肺。分別給予大鼠0.2 mg/kg阿奇霉素流體霧化與50 mg/kg口服做比較。藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)表示:霧化方式的阿奇霉素在巨噬細(xì)胞的曲線下面積(AUC)與血漿AUC比值(治療可用性)明顯高于口服方式,前者約為后者40倍。說明霧化方式的藥代動(dòng)力學(xué)效益比口服方式高。同時(shí),霧化方式能盡可能減少阿奇霉素?cái)U(kuò)散到血液,從而減少其他系統(tǒng)不良反應(yīng)。在藥效動(dòng)力學(xué)上,霧化方式給藥雖劑量低,但阿奇霉素的AUC/MIC90(90%的最低抑菌濃度)仍大于5 h,并且霧化方式的有效治療的需要?jiǎng)┝浚≧D)明顯低于口服方式的RD。AUC/MIC90與RD值表明阿奇霉素在巨噬細(xì)胞中有效的抗菌效應(yīng)從霧化方式獲得的劑量小于口服。霧化阿奇霉素對(duì)于各種病原微生物引起的呼吸道感染不失為一種有效方式[24]。而100 mg/L阿奇霉素溶液配合 LC plus霧化器使用可使使藥物效果得以最大化[25]。
目前研究已證實(shí),長(zhǎng)期低劑量阿奇霉素治療對(duì)慢性阻塞性肺疾病、支氣管擴(kuò)張患者有明確的獲益性,可表現(xiàn)為急性加重次數(shù)的減少,醫(yī)療成本和住院時(shí)間減少,患者生活質(zhì)量的提高。阿奇霉素的抗菌外機(jī)制主要包括:通過減少衣原體誘導(dǎo)NF-κB的激活,干擾ERK和NF-κB之間的信號(hào)通路及流感嗜血桿菌誘導(dǎo)黏蛋白產(chǎn)生,減少黏液蛋白合成;抑制銅綠假單胞菌群體傳感系統(tǒng)或其上游基因合成,從而減少細(xì)菌毒素產(chǎn)生,使其氧化應(yīng)激反應(yīng)受損,破壞生物膜;激活選擇性巨噬細(xì)胞,增加肺泡表面層的電解質(zhì)和水分含量,增強(qiáng)氣道上皮防御能力。此外,阿奇霉素通過霧化吸入,可減少系統(tǒng)不良反應(yīng)并使效果更大化。上述研究說明,阿奇霉素的抗菌外作用在臨床治療中存在巨大的潛力和發(fā)展空間,是一個(gè)有前景的“經(jīng)典藥物”。
[1]Vestbo J,Hurd SS,Agusti AG,et al.Global strategy for the diagnosis,management,and prevention of chronic obstructive pulmonary disease:GOLD executive summary[J].AM J Respir Crit Care Med,2013,187:347-365.
[2]陳剛.慢性阻塞性肺疾病中的Sirtuins研究進(jìn)展[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床,2014,34:1010-1013.
[3]李國(guó)安,蔡柏薔,許景燦.慢性阻塞性肺疾病的全身反應(yīng)[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床,2011,31:1176-1182.
[4]Richard KA,John C,William CB,et al.Azithromycin for prevention of exacerbations of COPD[J].New Engl J Med,2011,365:689-698.
[5]Steven S,Gert L,Marc D.Preventing COPD exacerbations with macrolides:a review and budget impact analysis[J].Respir Med,2013,107:637-648.
[6]Wong C,Jayaram L,Karalus N,et al.Azithromycin for prevention of exacerbations in non-cystic fibrosis bronchiectasis(EMBRACE):a randomised,double-blind,placebocontrol tria[J].Lancet,2012,380:660-667.
[7]Patricia CV,Peter SM,Catherine AB,et al.Long-term azithromycin for indigenous children with non-cystic-fibrosis bronchiectasis or chronic suppurative lung disease(Bronchiectasis Intervention Study):a multicentre,double-blind,randomised controlled trial[J].Lancet Respir Med,2013,1:610-620.
[8]Catherine H,Megan K,Joshua LK.Rhinovirus and asthma:a storied history of Incompatibility[J].Curr Allergy Asthma Rep,2015,15:1-8.
[9]Slater M,Rivett DW,Williams L,et al.The impact of azithromycin therapy on the airway microbiota in asthma[J].Thorax,2014,69:673-674.
[10]Guy GB,Christine VS,Paul J,et al.Azithromycin for prevention of exacerbations in severe asthma(AZISAST):a multicentre randomised double-blind placebo-controlled trial[J].Thorax,2013,68:322-329.
[11]Robert T,Juan RS,Tainya CC,et al.Nonantibiotic macrolides prevent human neutrophil elastase-induced mucus stasis and airway surface liquid volume depletion[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol.2013,304:746-756.
[12]Takeshi S,Shino S.Azithromycin inhibits mucus hypersecretion from airway epithelial cells[J].Mediators Inflamm,2012,2012:1-6.
[13]Tauanne DA,Jafferson KL,Guilherme JM,et al.Effects of airway surface liquid height on the kinetics of extracellular nucleotides in airway epithelia[J].J Theor Biol,2014,363:427-435.
[14]Chong DT,Carey H,Mansoureh S,et al.Cathepsin B contributes to Na+hyperabsorption in cystic fibrosis airway epithelial cultures[J].J Physiol,2014,592:5251-5268.
[15]Valthor A,Thorarinn G,Gudmundur HG,et al.Novel effects of azithromycin on tight junction proteins in human airway epithelia[J].Antimicrob Agents Chemother,2006,25:1805-1812.
[16]Michael AW,Nora RE,Joseph DM,et al.Small molecule disruption of quorum sensing cross-regulation in pseudomonas aeruginosa causes major and unexpected alterations to virulence phenotypes[J].J Am Chem Soc,2015,137:1510-1519.
[17]Jasmine L,Lianhui Z.The hierarchy quorum sensing network in pseudomonas aeruginosa[J].Protein Cell,2015,6:26-41.
[18]Ehsan S,Saeed T,F(xiàn)arajollah S,et al.Inhibition of quorum sensing in pseudomonas aeruginosa by two herbal essential oils from apiaceae family[J].J Microbiol,2015,53:176-180.
[19]Xiaojia H,Huey-min H,Winfred GA,et al.Synergistic combination of marine oligosaccharides and azithromycinagainst pseudomonas aeruginosa[J].Microbiol Res,2014,169:759-767.
[20] Riccardo VD,Thomas RL,Alejandro N,et al.Delayed presence of alternatively activated macrophages during a francisella tularensis infection[J].Microb Pathog,2015,78:37-42.
[21]Theodore JC,Susan EB,Brian SM,et al.Impact of azithromycin treatment on macrophage gene expression in subjects with cystic fibrosis[J].J Cyst Fibros,2014,13:164-171.
[22]Avraham B,Cassandra LM,Sean PG.Azithromycin attenuates airway inflammation in a mouse model of viral bronchiolitis[J].Respir Res,2010,90:1-11.
[23]Mohsen BK,Ali JF,Victoria K,et al.Oral azithromycin versus doxycycline in meibomian gland dysfunction:a randomised double-masked open-label clinical trial[J].Br J Ophthalmol,2015,99:199-204.
[24] Anthony JH,Dongmei L,Elizabeth D,et al.Inhaled azithromycin therapy[J].J Aerosol Med,2006,19:54-60.
[25]KoheiT,Sumio C,Kazuhiro M.Aerosol-based efficient delivery of azithromycin to alveolar macrophages for treatment of respiratory infections[J].Pharm Dev Technol,2013,18:1361-1365.