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这篇综述聚焦血吸虫病治疗药物吡喹酮(PZQ)。文中探讨了 PZQ 作用机制、耐药机制,梳理了百年来抗血吸虫小分子药物研发历程。同时,介绍了现有药物研发进展与挑战。研究强调开发新药的紧迫性,为后续科研提供了方向,值得关注。
### 血吸虫病:全球性健康威胁
血吸虫病,又称裂体吸虫病,是由血吸虫属的吸虫引起的寄生虫病。其传播途径独特,感染性幼虫(尾蚴)通过被感染的淡水螺释放到淡水中,人们接触含有尾蚴的淡水后,尾蚴会穿透皮肤进入人体,进而引发感染。
已知能感染人类的血吸虫有五种,其中埃及血吸虫(S. haematobium)、曼氏血吸虫(S. mansoni)和日本血吸虫(S. japonicum)最为常见。埃及血吸虫主要引发泌尿生殖系统血吸虫病,曼氏血吸虫则导致肠道血吸虫病。在非洲撒哈拉以南地区、亚洲、加勒比地区和南美洲等,血吸虫病流行严重,影响着大量人群的健康。据世界卫生组织(WHO)数据,2021 年全球有 2.4 亿血吸虫病病例,7 亿人面临感染风险,每年约 30 万人因该病死亡。
血吸虫病的致病过程复杂,虫卵阶段危害最大。长期感染会引发多种严重并发症,如组织内虫卵周围形成肉芽肿、门静脉周围纤维化导致门静脉高压、肾衰竭、膀胱癌、泌尿生殖系统炎症,还会引起贫血和生长发育迟缓等。这不仅严重损害患者健康,还带来沉重的经济和教育负担,对低收入和中等收入国家(LMICs)的影响尤为显著。
化疗:吡喹酮的 “双刃剑”
吡喹酮是目前治疗血吸虫病的首选药物,因其安全性高、成本合理、副作用小,且对所有血吸虫种类均有效。然而,它的作用机制尚未完全明晰。一般认为,吡喹酮进入人体后,可能通过与虫体中某些蛋白质的疏水配体结合口袋相互作用,激活瞬时受体电位离子通道(TRP),促使电压门控钙通道和泵开放,大量钙离子(Ca2+)内流,引起虫体肌肉收缩,最终麻痹。同时,吡喹酮能穿透虫体的体壁表面,使寄生虫暴露在宿主的免疫反应中,还能抑制虫体对葡萄糖的摄取,导致虫体活动受限甚至死亡。
但长期大规模使用吡喹酮进行药物治疗(MDA)后,耐药问题逐渐显现。在埃及和肯尼亚等地,已有吡喹酮耐药的报道。这可能与宿主因素、寄生虫自身特性以及药物相关因素等多种因素有关。耐药问题严重威胁血吸虫病的防控效果,迫切需要新的治疗策略。
探索 PZQ 的分子作用奥秘
长久以来,吡喹酮虽广泛用于血吸虫病治疗,但其具体作用机制一直是个谜。直到 2019 - 2021 年,科研人员有了重大发现。研究人员在曼氏血吸虫中发现了一种可被吡喹酮激活的钙通透性 TRP 通道(Sm.TRPM,基因定位在染色体 3 上的 Smp_246790.5)。通过分子对接和基因定位技术,揭示了吡喹酮与该通道结合的分子机制。吡喹酮分子中的两个羰基碳作为氢键受体,精氨酸、酪氨酸和天冬酰胺氨基酸残基侧链上的酰胺、苯氧基和胍基氢作为氢键供体,与通道相互作用。同时,吡喹酮的苯基与精氨酸的碳骨架、富含碳的苯基与酪氨酸残基之间存在疏水相互作用。
这些发现表明,吡喹酮可能主要通过激活曼氏血吸虫的 TRP 通道发挥作用,且具有对(R) - 吡喹酮异构体的立体选择性,在纳摩尔浓度下就能对 TRP 通道产生生物活性。此外,镁离子(Mg2+)和镧离子(La3+)能阻止这种作用,且吡喹酮对某些钙通道阻滞剂(如硝苯地平)不敏感,进一步证实了其独特的作用机制。这为开发针对血吸虫和相关吸虫的新治疗方法提供了关键靶点,有助于研发更有效的辅助药物或驱虫药。
揭开 PZQ 耐药的神秘面纱
目前已发现两种主要的假设机制来解释血吸虫对吡喹酮的耐药现象。
第一种是 ATP 结合盒(ABC)转运蛋白假说。在对吡喹酮敏感性降低的成虫中,ABC 转运蛋白(如 P - 糖蛋白(P - gp)和多药耐药相关蛋白(MRPs),在曼氏血吸虫中为 SmMRP1 和 SmMDR2)表达上调。这些转运蛋白就像 “真空吸尘器”,能将吡喹酮排出虫体,使其难以发挥作用,从而导致耐药。
第二种是钙 ATP 酶(Ca2+ATPase)假说。曼氏血吸虫中的肌浆 / 内质网钙 ATP 酶(SERCA)基因与吡喹酮敏感性降低有关。SERCA 上调会阻止线粒体中 Ca2+水平升高,降低细胞凋亡,维持 Ca2+稳态,进而影响吡喹酮的作用。此外,SERCA 的变化还与钙调蛋白激酶 II(CaMKII,在曼氏血吸虫中为 SmCAMK2)激活以及核因子 κB(NFκB)激活有关。一些化学阻滞剂能增强吡喹酮耐药性,而Sm.TRPM激活剂则能提高吡喹酮活性,进一步支持了这些耐药机制的存在。
抗血吸虫药物研发:历史与现状
自 1918 年以来,科研人员一直在努力寻找具有抗血吸虫特性的化合物。早期研发的药物,如酒石酸锑钾、吐根碱等,虽有一定疗效,但因毒性太大而被淘汰。后来出现的奥沙尼喹(OXA)和敌百虫等药物,也因各种问题(如奥沙尼喹因缺乏广谱性被撤回)未能广泛应用。
1977 年吡喹酮获批后,成为治疗血吸虫病的主要药物。但由于耐药问题和药物本身的局限性(如儿科剂型短缺、对血吸虫生命周期早期阶段无效、保质期短等),研发新药物迫在眉睫。近年来,虽有多种药物处于不同研发阶段,但进展缓慢。
在临床试验方面,以青蒿素为基础的联合治疗(ACT)是研究热点之一。例如,Co - Arinate? 固定剂量组合(包含青蒿琥酯 100mg 和磺胺多辛 250mg / 乙胺嘧啶 12.5mg)在 III 期临床试验中评估了对儿童埃及血吸虫病的疗效。不过,与吡喹酮相比,ACT 的治愈率较低。同时,由于疟原虫和血吸虫常共流行,且疟原虫对乙胺嘧啶和青蒿素类似物产生耐药性,这给 ACT 的应用带来了挑战。
在临床前研究中,Ro15 - 5458 表现出一定潜力,它能阻断基因表达,对多数人类血吸虫种类有效,但对日本血吸虫无效。它在治疗血吸虫感染早期阶段效果较好,且对吡喹酮耐药的曼氏血吸虫也有作用。此外,一些吡喹酮衍生物(如 P96 和 Compound 17a)也在研发中,它们通过对吡喹酮结构的修饰,展现出多阶段活性或更好的稳定性,但仍需进一步实验验证。2021 年还报道了一类新型化学物质,单剂量(小鼠中小于 10mg/kg,预计人类中为 5mg/kg)对幼年和成年血吸虫均有效,不过其水溶性差,不利于大规模口服给药。
展望未来:抗击血吸虫病的新征程
目前,吡喹酮单药治疗血吸虫病存在诸多弊端,耐药问题的出现更是加剧了治疗难度,迫切需要新的治疗方法和疫苗。虽然药物研发取得了一些进展,但整体仍面临挑战。
为推动血吸虫病防治研究,建议加大对相关药物和疫苗研发的投资,鼓励药物化学家、寄生虫学家和其他相关学科开展跨学科合作,加速药物发现进程。探索联合疗法或寻找新的药物靶点等替代策略,有助于克服耐药问题。同时,应重视数据共享和资源整合,促进药物研发。还需加强针对医护人员和公众的教育项目,消除对血吸虫病疫苗的恐惧和误解,提高疫苗接受度。此外,要提高政策制定者、资助机构和公众对血吸虫病严重性和新药需求的认识,争取更多支持。
血吸虫病防治任重道远,需要全球科研人员共同努力,不断探索新的治疗方法和策略,才能有效控制这一全球性公共卫生问题,保障人类健康。