《Antibiotics》:Antifungal Drugs Discovered Through Synthetic Chemistry and Introduced for Human Use from 1895 to September 2026
真菌病范围从常见浅表感染至危及生命的侵袭性真菌病(invasive mycoses),但其治疗选择仍受宿主毒性、药物相互作用、药代动力学(PK)局限和抗真菌耐药所限制。本综述对约1895年至2026年9月期间引入或获批用于人类的70种合成抗真菌治疗实体(包括混合物和固定剂量复方(FDCs))进行历史与化学评述。这些实体归入19个结构类别,包括羟基喹啉类、二脒类、唑类、硫代氨基甲酸酯类、羟基吡啶酮类、苄胺类、吗啉类和氧硼杂环戊烯类(oxaboroles)。唑类为最大类别,包含31种药物、四个亚类:1种苯并咪唑、20种咪唑类、9种三唑类和1种四唑类。对每个实体,研究人员总结其首次有记录的引入或批准、临床适应证、给药途径、使用状态、作用模式(MoA)、耐药机制及相关药物化学背景。早期合成抗真菌药主要为用于皮肤或黏膜感染的局部消毒剂。随后的发展产生了适用于系统性和侵袭性真菌病的口服和静脉内(IV)药物。自1970年以来,唑类占主导地位,在43种首次引入或获批用于人类的合成实体中占30种。广谱活性以及口服制剂和部分药物静脉内(IV)制剂的可用性改变了抗真菌治疗;然而,唑类的广泛使用也使治疗集中于抑制真菌麦角甾醇生物合成。许多早期药物被归类为已停用,而唑类和选定的机制不同类别仍在临床上重要。本综述强调合成药物化学对抗真菌治疗的持久贡献,以及持续需要更安全的药物,其具有新的化学骨架和真菌靶点、在感染部位可靠暴露并降低耐药易感性。
1. Introduction
真菌病从常见浅表感染至危及生命的侵袭性真菌病;真菌为真核生物,与宿主共享基本细胞过程,选择性靶点有限。全球约650万人发生严重真菌病,约380万相关死亡,其中约250万直接归因于真菌病。早期治疗以局部消毒剂、无机盐和重定位药物为主;苯甲酸自约1872年用作消毒剂,Whitfield软膏自约1910年用于足癣,1903年碘化钾用于播散性皮下孢子丝菌病。1920s—1950s出现龙胆紫、间苯二酚、二脒、甘油、苯并噻唑和六氢嘧啶等;多烯类(nystatin 1954、amphotericin B 1958)提供首个广谱系统选择;苯并咪唑类chlormidazole启发了唑类发展;21世纪唯一新合成类别为2014年氧硼杂环戊烯类(oxaboroles)。
2. Synthetic Antifungals
本综述纳入70种合成抗真菌治疗实体,归入19个药物类别或化合物组,概括其作用模式(MoA)和生物过程;实体包括混合物和固定剂量复方(FDCs)。
Scope, Definitions and Data Conventions
检索覆盖原始研究、综述、临床试验注册、药品参考、监管与公共卫生文件及产业记录;纳入标准为有文献证据支持其至2026年9月已引入或获批用于人类抗真菌治疗;仅体外/临床前活性或未治疗引入者排除;实体按治疗实体计数,盐型、剂型、给药途径、商品名和复方中相同活性成分不重复计数;“introduced”指有记录进入人类治疗使用,“approved”仅用于可识别正式监管授权;使用状态分为current(C)、limited(L)、discontinued(D),不等于正式撤市。
3. Hydroxyquinolines
Chinosol约1895年作为含50% 8-羟基喹啉的消毒粉引入;chiniofon、iodochlorhydroxyquin(clioquinol)、diiodohydroxyquin、halquinol相关chloroxine/cloxyquin、chlorquinaldol、broxyquinoline和chloroxine洗发剂等先后用于皮肤、黏膜或肠道感染。作用模式(MoA)未统一,涉及金属离子(Zn
2+、Cu
2+)螯合、细胞壁/膜过程、离子稳态和丝状化抑制;未确认临床耐药机制,实验演化中CAP1突变及MDR1、CDR1变化与易感性阈值轻度升高相关。
4. Gentian Violet
龙胆紫原为4种N-甲基副玫瑰苯胺同系物混合物,现标准化为以结晶紫(crystal violet)为主。其由染料转为药物,1890年报道抗菌/抗真菌活性,1920年代起更广泛用于口腔鹅口疮和皮肤念珠菌病;1990年代起在资源有限地区作为HIV相关口咽念珠菌病低成本治疗。抗真菌机制(MoA)未明,具杀真菌作用且不依赖质膜透化,亚致死浓度可抑制黏附与芽管形成;无临床耐药机制报道,对部分氟康唑耐药Candida仍有体外活性。
5. Resorcinol and Resorcinol–Acridine Combination
4-己基间苯二酚(4-hexylresorcinol)1925年以Caprokol上市;Acrisorcin为4-己基间苯二酚与aminacrine的固定复方,1964年获FDA批准局部治疗花斑癣。作用模式(MoA)未完全阐明,前者可能多模式作用于膜和大分子,后者吖啶类DNA嵌入是合理解释;无临床耐药报道。
6. Diamidines
二脒类源于抗锥虫研究;pentamidine于1940年代用于非洲锥虫病,propamidine 1943年局部抗菌,stilbamidine 1953年治疗北美芽生菌病,hydroxystilbamidine 1954年因毒性较低替代,dibrompropamidine 1956年局部使用;pentamidine于1958/1963年起用于肺孢子菌肺炎(PJP),在TMP-SMX应用前为主要疗法。抗PJP机制(MoA)未完全明确,涉及核酸结合;锥虫耐药机制不直接等同于真菌,1953年一例芽生菌病复发分离株体外敏感性下降。
7. Glycerols
chlorphenesin 1947年以Mycin用于足癣;triacetin 1957年以Enzactin/Fungacetin作为局部抗真菌药上市。chlorphenesin抗真菌机制(MoA)无研究;triacetin活性归因于酯酶水解释放乙酸,属局部酸释放而非明确分子靶点;无临床耐药报道。
8. Benzothiazoles
dimazole 1951年以Asterol局部用于皮肤病,但因严重神经精神反应(尤其婴儿)使用短暂;halethazole 1958年以Episol在英国用于皮肤真菌感染,1960年代后期随新局部药普及而下降。作用模式(MoA)和临床耐药均无报道。
9. Hexahydropyrimidine
hexetidine 1946年报道,1956年以Sterisil阴道凝胶用于细菌、Trichomonas vaginalis和Candida;现仍见于含漱液和咽喉制剂。抗真菌靶点未确立,亚治疗浓度可降低Candida分泌型磷脂酶和蛋白酶;无临床耐药报道。
10. Azoles
唑类为最大类别,共31种:1种苯并咪唑、20种咪唑类、9种三唑类和1种四唑类。
10.1. Benzimidazole Azole Subclass
chlormidazole约1959年以5%局部霜/酊剂上市,通常被视为首个专门作为抗真菌药开发并上市的唑类衍生物;后续在波兰有复方外用制剂,但已不可得。
10.2. Imidazole Azole Subclass
咪唑类包括clotrimazole、miconazole、econazole、isoconazole、climbazole、ketoconazole(口服因肝毒性受限)、tioconazole、bifonazole、oxiconazole、sulconazole、butoconazole、croconazole、fenticonazole、omoconazole、sertaconazole、neticonazole、lanoconazole、flutrimazole、eberconazole和luliconazole,主要用于皮肤、黏膜和阴道念珠菌病/皮肤癣菌病。
10.3. Triazole Azole Subclass
三唑类包括terconazole、itraconazole、fluconazole、voriconazole、fosfluconazole、posaconazole、efinaconazole、isavuconazonium和fosravuconazole,扩展至系统性和侵袭性真菌病及甲真菌病。
10.4. Tetrazole Azole Subclass
oteseconazole为手性四唑,优化为高选择性抑制真菌羊毛甾醇14α-脱甲基酶(CYP51)并降低人CYP抑制;2022年美国批准用于非育龄女性复发性外阴阴道念珠菌病(RVVC),2023年中国批准用于重度外阴阴道念珠菌病(VVC)。
Azole MoA
唑类抑制真菌甾醇14α-脱甲基酶(CYP51/Erg11),阻断羊毛甾醇C-14甲基氧化去除,导致麦角甾醇耗竭和14α-甲基化甾醇中间体积累;下游Erg3代谢可生成生长抑制性甾醇。对Candida多为抑真菌,其他真菌的杀真菌活性随药物、暴露和条件而异。
Azole resistance
耐药多重:靶点亲和力改变或表达增加(ERG11/CYP51)、ABC和主要易化超家族外排增加、ERG3功能丧失;A. fumigatus三唑耐药常与cyp51A编码突变和/或启动子串联重复TR34/L98H、TR46/Y121F/T289A相关,并与农业唑类环境选择有关。
11. Hydantoin
chlordantoin与苯扎氯铵复方1960年以Sporostacin在美国上市,用于阴道念珠菌病,后因唑类更优而逐渐被替代;靶点未明,对酵母广谱,对部分丝状真菌作用有限;无临床耐药研究。
12. Thiocarbanilide
loflucarban 1958年报道,对皮肤癣菌较具选择性,1%局部制剂治疗皮肤癣和花斑癣;以Fluonilid约1962年在比利时注册商标并用于多国;作用模式(MoA)和耐药无研究。
13. Thiadiazine
sulbentine约1963年以Afungin和Fungiplex上市,用于皮肤癣;其活性归因于分解产生苄基异硫氰酸酯(benzyl isothiocyanate),后者具抗皮肤癣菌活性;具体真菌分子靶点未明,无耐药研究。
14. Nitrofuran
nifuratel 1965年以Macmiror在意大利上市,对Trichomonas vaginalis、细菌和Candida有广谱活性,并有与nystatin的固定复方;抗真菌作用模式(MoA)研究有限,近期研究提示可破坏质子动力势;临床耐药报道有限,Candida耐药机制未明。
15. Thiocarbamates
tolnaftate 1965年以Tinactin在美国上市;tolindate约1973年上市、1993年在美国撤除;tolciclate 1978年在意大利上市;liranaftate 2000年在日本上市。作用模式(MoA)为抑制角鲨烯环氧酶(squalene epoxidase),致角鲨烯积累;与特比萘芬(terbinafine)耐药临床分离株存在交叉耐药。
16. Halogenated Phenolic Ether
haloprogin 1972年以Halotex在美国上市,局部治疗皮肤癣菌和Candida感染,后因新药替代而不可得;作用模式(MoA)包括抑制氧摄取、致细胞内钾丢失,提示呼吸受损和膜完整性破坏;无临床耐药报道。
17. Hydroxypyridones
ciclopirox 1973年报道,1982年美国批准局部治疗皮肤癣菌病、花斑癣和皮肤念珠菌病,8%甲涂剂用于甲真菌病;piroctone 1979年起用于去屑/头皮护理。作用模式(MoA)涉及螯合多价金属(Fe、Al),铁限制与抗真菌活性相关;数十年使用中耐药少,实验长期暴露未产生耐药或耐受。
18. Benzylamines and Allylamine
naftifine 1984年上市,terbinafine 1991年上市,butenafine 1992年上市;用于皮肤癣菌病、甲真菌病和部分酵母感染。作用模式(MoA)为抑制角鲨烯环氧酶(Erg1),与硫代氨基甲酸酯类共享;terbinafine耐药在Trichophyton spp.主要由角鲨烯环氧酶基因点突变(Leu393Phe、Leu393Ser、Phe397Leu)所致,可伴过表达/扩增,并见外排、生物膜和热休克蛋白等贡献。
19. Morpholine
amorolfine 1991年在英国批准,为唯一人用吗啉类,主要用于甲真菌病(5%甲涂剂)和浅表皮肤真菌病。作用模式(MoA)为抑制Δ
14-还原酶(Erg24)和Δ
7,8-异构酶(Erg2),耗竭麦角甾醇并积累异常甾醇;临床耐药少,实验亚抑制浓度暴露可降低T. rubrum敏感性并交叉耐terbinafine。
20. Quinazoline
PJP病原Pneumocystis jirovecii为子囊菌,膜中主要利用宿主胆固醇而非麦角甾醇,故对唑类和多烯类固有耐药;trimetrexate为脂溶性非经典抗叶酸药,1993年美国批准静脉(IV)治疗中重度PJP,需联用亚叶酸(leucovorin)保护宿主,2007年停产。作用模式(MoA)为抑制Pneumocystis二氢叶酸还原酶(DHFR);无临床耐药报道。
21. Oxaborole
tavaborole 2014年美国批准为5%局部溶液(Kerydin)治疗趾甲甲真菌病,未在美国以外销售。作用模式(MoA)为抑制真菌亮氨酰-tRNA合成酶(leucyl-tRNA synthetase),其硼原子与tRNA
Leu末端腺苷2′-和3′-氧形成稳定加合物,将tRNA锁定于编辑位点;无临床耐药报道,实验可选出敏感性下降突变。
22. Data Analysis
自chinosol约1895年以来,共70种合成抗真菌药/混合物/固定剂量复方引入或获批;1970年后唑类占30/43(69.8%),1980—1989年14种中12种为唑类;早期药物多已停用,1980年后多数仍当前使用;给药途径从局部为主转向口服和静脉(IV)增加;首次引入/批准集中于欧洲与英国、美国,日本8种;与天然产物(NP)启发药物合并共100种,1970年前NP启发20/47,1970年后合成43/53;引入峰值在1950—1959和1980—1989各16种。
23. Conclusions
合成抗真菌药对真菌病管理不可或缺,从早期局部消毒剂发展至口服和静脉(IV)系统治疗。唑类是最主要成就,提供广谱、口服及部分静脉(IV)选择,但使治疗集中于麦角甾醇生物合成抑制,并暴露耐药、药物相互作用、暴露变异、毒性和难治霉菌覆盖不足等局限;硫代氨基甲酸酯类、苄胺/烯丙胺类、羟基吡啶酮类、吗啉类和氧硼杂环戊烯类体现机制多样性。2000年后多数新合成实体扩展既有类别而非开辟全新靶点空间,tavaborole为例外;未来需优先新化学骨架和真菌靶点、低耐药倾向、感染部位可靠暴露和更好安全性,合成与NP启发策略互补。