含三唑的抗微生物药物研究进展

【摘要】  含三唑的化合物是目前抗微生物药物研究开发中的热点领域之一。本文结合国内外简述了在抗菌、抗真菌、抗结核、抗病毒方面已经上市及正在进行临床试验的含三唑的药物，着重强调了含三唑的抗微生物药物及其构效关系的研发近况。随着研究的进一步，有望成功地开发出更多具有显著生物学活性的新药。

【关键词】  三唑； 抗菌； 抗真菌； 抗结核； 抗病毒

    ABSTRACT  The advances of triazole compounds used as antimicrobial drugs are reviewed, including the research status of triazoles as antifungal, antibacterial, antituberculotic, antiviral agents and so on. As a significant pharmacophore, triazole nucleus appears diversified pharmacological activities in various types of antimicrobial agents and it is expected that new triazoles with potentially biological activity will be developed.

    KEY WORDS  Triazole;  Antibacterial;  Antifungal;  Antituberculotic;  Antiviral

    三唑是含有三个氮原子的杂环化合物，其药效团呈现出多种生物活性，如抗真菌、抗菌、抗结核、抗病毒等。含三唑的化合物已成为近几年来药物研究与开发的热点和重点领域之一。目前已有众多的含三唑的抗微生物药物用于临床，发挥着各种各样的作用。近年已有文献综述了含三唑的化合物抗真菌研究的情况［1～3］，但迄今为止国内外尚没有专门报道含三唑的药物在整个微生物领域的研发概况。本文介绍含三唑的化合物在抗微生物领域的研究与开发近况。

    1  含三唑的抗真菌剂

    真菌感染是一类常见病和多发症。近年来，由于肿瘤、糖尿病、艾滋病等消耗性疾病发病率的上升和器官移植手术，再加上广谱抗生素、免疫抑制剂、抗肿瘤药等在临床上的大量使用，患者免疫力降低，致使真菌感染尤其是深部真菌感染发病率大幅度上升，死亡率增加。目前，在各类抗真菌药中，含咪唑、三唑等唑类的药物应用最为广泛，研究最多，已成为抗真菌药研究开发的热点和重点之一。特别是含三唑的化合物，由于药效和毒性明显优于咪唑而备受青睐。

    一般认为，含三唑的抗真菌药是真菌羊毛甾醇14α-去甲基化酶(P450l4DM)抑制剂，通过三唑环上的4位氮原子与P45014DM血红素辅基亚铁离子相络合，阻断了底物羟化反应，结果使真菌麦角甾醇缺乏，羊毛甾醇积聚，膜通透性增加，胞内重要物质外漏，达到抑菌或杀菌作用。

    1983年含三唑的抗真菌药特康唑(terconazole，1)的问市引起了对含三唑化合物研发的极大兴趣。随后不久，伊曲康唑(itraconazole，2a)和氟康唑(fluconazole，3)在1988年相继应用于临床。尤其是氟康唑用于临床以来，因其具有广谱高效、不良反应相对较小、

    可口服用药等特点引起了抗真菌药物革命性的变化。

    目前正在研究开发的含三唑的化合物除少数新型结构外，可分为伊曲康唑类似物和氟康唑类似物。

    1.1  伊曲康唑类似物

    1988年上市的伊曲康唑2a可看作是特康唑1的类似物，即在其结构上引入芳基三唑酮。伊曲康唑对真菌麦角甾醇的代谢具有高度特异性，使用剂量高也不干扰哺乳动物的药物代谢酶，不抑制依赖细胞色素P450的内源性物质如类固醇激素的生物合成途径。由于伊曲康唑的优越性，许多工作对其进行结构改造和优化，研究开发了一系列伊曲康唑类似物，其中一些衍生物已经上市或处于临床研究中(表1)。

    1.2  氟康唑类似物

    1988年氟康唑的上市，使真菌病的发生了根本性的变化。由于其高效低毒，浅部与深部兼效，是抗真菌药物的一个重大突破。氟康唑现已广泛用于真菌感染的治疗，并被WHO推荐为深部真菌感染首选用药。但是随着十余年的广泛使用，耐药性越来越严重，因此各国都在不断寻找新的抗真菌药。在众多的研究中，大多数工作都是基于氟康唑的结构进行改造和优化，开发了一系列氟康唑类似物。按结构分为双三唑醇和单三唑醇类似物。

    (1)双三唑醇类似物  此类工作保留了氟康唑的整体框架结构，如二个三唑环、醇羟基和2,4-二氟苯基等，仅仅在氟康唑的结构中引入新基团。一是利用氟康唑的醇羟基形成酯类前药，目前报道的有羧酸酯类和磷酸酯类。2003年上市的磷氟康唑(fosfluconazole)4a，是氟康唑的磷酸酯前药，与氟康唑相比水溶性增加，抗真菌活性强，安全性好。进一步在4a的磷酸上引入糖，得化合物4b，可增加其对作用部位的选择性，增强抗真菌作用［5］。二是利用三唑环上氮原子成季铵盐，可增加其水溶性，如化合物5a［6］。葡萄糖含多个羟基、水溶性大，我们利用天然葡萄糖的这些特点，合成了一系列季铵化的新型水溶性糖氟康唑5b，其抗真菌活性与氟康唑无显著性差异［7］。以上这些工作主要集中在氟康唑的前药研究。

    在三唑环的3-位碳上引入苯乙烯衍生物所得到的氟康唑双三唑醇类似物6(D-0870)，体内外试验研究表明，对氟康唑耐受的白念珠菌有效，且对睾酮合成无影响，正在进行临床试验。

    (2)单三唑醇类似物  此类研究保留了氟康唑的一个三唑环和醇羟基。其中，大多数研究是通过替换氟康唑中的一个三唑甲基得到的，如伏立康唑(7a)，目前已经用于临床。与此同时，对2，4-二氟苯基和三唑甲基进行修饰得一系列衍生物如化合物8和维布纳唑(vibunazole)9，后者可用于念珠菌病的治疗，活性强于酮康唑，口服血浆半衰期t1/2为4.8h。相关情况见表2。

    1.3  其它

    以上含三唑的化合物均是三唑环1-位氮取代衍生物。许多研究表明，三唑环上多取代也具有抗真菌活表1  已经上市及正在研究开发的伊曲康唑类抗真菌药及其类似物（略 ）性。含1，3，5-位三取代的硫醚三唑的化合物10对白念珠菌和对唑类药物耐药的真菌有抑制活性(MIC=25～50μg/ml)，且活性优于氟康唑和伊曲康唑［12］。构效关系表明，在含3-巯基和4-氨基三唑的化合物11中，保持杂环和芳环之间的密度平衡是必要的，且三唑环上氨基和硫醇未取代抗真菌活性更强，用苄基取代对氯苯基活性也较好［13］。

    对奥昔康唑进行结构修饰，用三唑环替代咪唑环后得化合物12，体外活性显示对白念珠菌、酵母、黑色

    曲霉有强效抑制作用，对酵母的抑制活性强于氟康唑［14］。

    上述具有抗真菌活性的化合物都是含1，2，4-三唑的衍生物。含1，2，3-三唑的衍生物也同样具有抗真菌活性，如化合物13对白念珠菌的MIC≤0.125mg/ml，是氟康唑的4倍以上，与伊曲康唑相当，对红色毛癣菌和羊毛样小孢子菌也有较好的抑菌效果［15］。

    2  含三唑的抗菌剂

    许多研究表明，将三唑环引入到其它抗菌药物中，可降低耐药性，获得具有更强抗菌活性的新化合物。

    近年来细菌耐药性大幅度增加，呼吸道感染最主要的致病菌链球菌有将近40%对青霉素和大环内酯耐药。最近发现在酮内酯结构中引入三唑环可以显著降低耐药性，增强抗菌活性。化合物14能显著抑制肺炎链球菌和化脓性链球菌，且最低抑菌浓度(MIC)小于2μg/ml［16］。

    将新型广谱抗菌药口恶唑烷酮类药物利奈唑胺(linezolid)中乙酰氨基用三唑环替换得到化合物15(PH-027)，具有显著的抗菌活性，能有效抑制敏感和耐药的革兰阳性菌，包括耐甲氧西林金葡菌(MRSA)、对甲氧西林敏感的金葡菌(MSSA)、对甲氧西林敏感的凝固酶阴性葡萄球菌(MSCNS)、耐青霉素的肺炎链球菌(PRSP)和肠球菌，其活性优于或相当于利奈唑胺和万古霉素［17］。

    用硝基咪唑构筑的含1，2，4-三唑的化合物可以强效抑制需氧菌。含4-硝基咪唑的化合物16可强效表2 已经上市及正在研究开发的氟康唑单三唑类似物（略 ） 抑制大肠埃希菌B，其抗菌活性强于氯霉素。体外抑菌活性的MIC值为62.5～500μg/ml。若用苯并咪唑取代咪唑环，也具有抗菌活性，MIC值为125～500μg/ml［18］。一些含硫的1，2，4-三唑的化合物表现出较强的抗菌活性，如三唑巯醇17及其衍生物18，具有显著的抗菌活性［19］。噻吩三唑19，能够抑制金葡菌、肺炎链球菌和大肠埃希菌，但是抑菌圈直径略小于链霉素［20］。

    一些有机锡也是一类新型的具有抗菌活性的化合物。研究表明，在其结构中引入三唑环，具有重要的药研究价值。含三唑的有机锡化合物20不仅抑制杆菌活性较强，而且可中等强度的抑制草生欧文菌［21］。

    此外，一些含三唑并杂环的化合物也具有较好的抗菌活性。

    3  含三唑的抗结核剂

    近几年来，具有多重耐药性的结核杆菌不断出现，迫切需要研制新的抗结核药物。在对传统抗结核药物进行结构改造时，引入三唑环可以增加化合物的抗菌作用。目前，含三唑的衍生物主要通过选择性地抑制抗结核药物的新作用靶点结核分枝杆菌14α-甲基化酶(CYP51)而发挥抗结核效果。

    近期的研究表明，含硫的1,2,4-三唑化合物能有效抑制结核分枝杆菌H37Rv，具有抗结核活性，如硫醚三唑21(MIC=125～1000μmol/L)。构效关系研究得出，在21中用萘基取代苯基，可增强抑制活性，引入吡啶基则降低活性［22］。含三唑的化合物22中引入硫脲，可增强抗结核活性，22a和22b的MIC分别为32和64μg/ml［23］。

    含吡嗪和三唑的化合物也具有较强的抑制结核分枝杆菌的活性，且在三唑环的3位取代抗结核作用最强，如化合物23的MIC为125～500μg/ml［24］。

    此外，对于含1，2，3-三唑的衍生物研究虽然较少，但也具有抑制结核分枝杆菌的活性。

    4  含三唑的抗病毒剂

    传统的核苷类衍生物具有强的抗病毒活性，主要通过与病毒细胞DNA或RNA的5′-三磷酸根相互作用，改变DNA或RNA聚合酶的活性，发挥抗病毒作用。病毒唑(ribavirin，24a)是目前用于抗病毒的含三唑的药物，是1970年合成的嘌呤核苷类衍生物。病毒唑对靶点酶的选择性较低，且容易被水解，将病毒唑磷酸化后，可以使其不易水解，增加了其抗病毒活性。如病毒唑的二磷酸酯衍生物(24b，IC50=180μmol/L)和三磷酸酯衍生物(24c，IC50=40mmol/L)，其活性强于病毒唑(IC50>500mmol/L)［25］。目前对病毒唑的其它衍生物也有研究，但均无显著抗病毒活性，如其己糖醇衍生物。

    病毒唑的类似物25也具有强的抗病毒活性，能够显著抑制牛痘苗病毒，其EC50为0.4μmol/L，选择性指数SI>750，中等强度的抑制牛痘病毒(EC50=39μmol/L，SI>7.7)和剧烈的急性呼吸综合征(SARSCoV)(EC50=47μmol/L，SI>2.1)［26］。用S替代O后核苷26，可增加抗病毒活性，可以减小病毒诱导的细胞病变性，且无细胞毒性［27］。苯并三唑替代三唑后的类似物27可作为一些黄病毒科的病毒核苷磷酸化酶和解旋酶抑制剂，抑制丙型肝炎病毒(HCV)、西尼罗病毒(MNV)、登革热病毒(DENV)和乙型脑炎病毒(JEV)。苯并三唑的N-烷基化可以显著增强抑制活性，选择性的抑制核苷磷酸化酶和解旋酶的活性，降低细胞毒性［28］。

    非核苷类含三唑的化合物maraviroc(UK-427857，

    28)是第一个进入Ⅲ期临床的新型免疫缺陷病毒(HIV)复合受体CCR5抑制剂，具有强效抑制艾滋病病毒活性［29］。S-1360(29)是第一个艾滋病病毒整合酶抑制剂，目前进入Ⅱ期临床试验。整合酶、逆转录酶和蛋白酶是艾滋病病毒感染细胞并进行复制所必需的3种酶，现存的所有抗艾滋病药物都是破坏逆转录酶或蛋白酶功能的。因此，S-1360与其它药物联合可以更好地控制艾滋病病毒在人体中的复制，完善艾滋病的治疗［30］。

    5  结语

    含三唑的化合物在抗微生物领域的研究工作较多，目前已经涉及到抗真菌、抗菌、抗结核、抗病毒领域，尤其是在抗真菌方面，尤为迅速，在短短近20年内就已经有多个含三唑的抗真菌药用于临床。由于含三唑的化合物广泛的生物活性，已有众多的含三唑的抗微生物药物用于临床，发挥各种各样的作用，而且其结构相对简单，合成较易，具有很大的发展潜力，这些都极大地鼓舞着研究者们投身于含三唑的药物的研究与开发。可以预见，在不远的将来，含三唑的化合物作为抗微生物药物的研究与开发将日益活跃，一个新的研究热点即将兴起，会有越来越多的含三唑的抗微生物药物用于临床，以更好的满足人们健康的需要。

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