二、结核分枝杆菌耐药机制
结核分枝杆菌是耐药性问题严重的病原菌之一。早在20世纪50年代，科学家就发现了结核分枝杆菌耐药现象，并提出异烟肼、对氨基水杨酸、链霉素联合治疗结核病的原则。随着科学的发展，尤其是近年分子生物学及相关技术的发展，为在分子水平研究结核分枝杆菌耐药机制提供了良好的技术平台。
分子生物学及遗传学研究表明，基因突变是产生耐药分枝杆菌株的根本原因。结核分枝杆菌在复制过程中每个碱基突变频率在10-10左右，与其他细菌相当。但是，由于结核分枝杆菌缺乏碱基错配修复机制，使得在复制过程中出现的错配突变得到更多的固定，因此一旦结核分枝杆菌在其复制过程中决定药物作用位点的基因发生突变，就较易固定而获得稳定遗传，成为耐药菌株。现在已经发现的与耐药相关的突变包括点突变、缺失突变和插入突变。这些突变针对所有一线药物（如异烟肼、吡嗪酰胺、乙胺丁醇、利福平和链霉素）和部分二线药物（如丙硫异烟胺、氟喹诺酮类、大环内酯类抗生素等）。目前还没发现由单一突变引起的对多种药物耐药的菌株，但各种突变之间可能存在一定的关联。
不同药物作用位点发生突变的频率也各不相同。这种突变在自然条件下发生的概率非常低（一般在10-8～10-5的范围内）。其中，异烟肼和利福平作用位点发生突变的概率分别是10-6和10-8，两药同时发生耐药突变的概率为10-14。自然情况下，患者病灶中的菌量很难达到如此之多，因此两个作用位点同时发生突变而导致两种药物同时耐药的情况几乎是不可能的，尤其是三药以上同时耐药，但临床上发现的对多种药物同时耐药的菌株却并不罕见，因此推断，多药耐药菌株的产生是由多代遗传突变积累造成的，即细菌首先对一种药物产生耐药，在传代过程中其他药物作用位点再出现突变而逐渐发展成为对第二种、第三种药物耐药。
虽然突变是细菌的特征之一，它是随机、自发和无定方向的，也无需药物的存在，但是药物的存在可以促使发生突变的细菌成为病灶中的优势菌群。在抗结核药物治疗过程早期，药物对病灶中的敏感菌群具有很强的杀灭作用，使菌量迅速减少，临床表现为痰菌阴转，症状消失，影像表现为吸收好转；一旦病灶中出现药物作用位点基因发生突变的菌株，即耐药菌株，虽然早期菌量极少，甚至在药敏试验中不能检出，但是由于药物对其无效，导致其在病灶中存留并增殖、壮大，逐渐发展成为病灶中的优势菌群，表现为治愈后早期复发或临床治疗失败，宿主此时由敏感结核病演变为耐药结核病（图2-1）。
图2-1 升降现象：病灶中的菌株演变
引自：Mitchison DA.Int J Tuberc Lung Dis，1998，2：10-15
因此，药物的存在虽然不能诱导发生突变，但可以通过杀灭敏感细菌而选择出已经发生突变的耐药菌株。尤其是以异烟肼、利福平等具有强大杀菌作用的抗结核药物单药治疗时，更易选择出对其耐药的菌株。抗结核药物的杀菌或抑菌效力由服用药物后所能达到的血药浓度与该药物抑制细菌生长所需浓度的比值（Cmax/MIC）所决定。抗结核药物中抗菌活性最强的依次为异烟肼、利福平、链霉素、吡嗪酰胺及氟喹诺酮类。任何原因导致的这些药物的单用，都可以筛选出对其耐药的菌株，而单药耐药菌株的出现降低了两药同时耐药的难度，随着时间的推移，单耐药菌株不断繁殖，菌量逐渐增多，为发展成为对多种抗结核药物耐药菌株创造了条件，最终发展成为MDR，进而XDR，临床难以治愈，患者即成为慢性排菌患者。而受其感染的新患者即为原发的MDR或XDR患者，临床治愈率显著下降。
20世纪中叶Mitchson提出的菌群学说为现代结核病短程化学疗法提供了细菌学依据，其核心内容是联合、长期用药，以达到彻底杀灭病灶中的各种菌群，避免产生耐药及复发。他将宿主体内的结核分枝杆菌按生长代谢速度分为A、B、C、D四群。A群为快速生长菌群，代谢旺盛，多存在于巨噬细胞以外的空洞或干酪病灶中，多数抗结核药物对其有效，其中异烟肼的作用最强，利福平次之；B菌群为存在于巨噬细胞内酸性环境中生长缓慢的菌群，吡嗪酰胺对该菌群最敏感，发挥作用最强；C菌群为大部分时间处于休眠状态，仅有短暂突发性旺盛生长的菌群，利福平对该菌群的作用最佳；D菌群为完全休眠菌。
根据Mitchson的菌群学说，20世纪80年代随着利福平的问世及吡嗪酰胺的应用，针对初治患者设计了2HRZE/4HR化疗方案（图2-2）。采用联合治疗方案治疗，能杀灭各种生长代谢状态的结核分枝杆菌，保证治疗成功和避免耐药菌株的出现。该方案经过大规模的人群临床验证，证明其不但可以取得满意的近期疗效，而且远期复发率低，作为标准化治疗方案在全球推行。
图2-2 结核病联合治疗的细菌学假说
引自：Mitchison DA. Chest，1979，76（suppl）：771-781