在人类同疾病斗争中，特别是同各种严重的传染病的斗争中，抗生素起了划时代的作用，抗菌药物的发现是人类20世纪的一大里程碑。然而，伴随着抗菌药物的广泛使用，强大的选择性压力使细菌产生耐药性，且耐药率不断上升，尤其是多种耐药菌株的出现使得已经克服的感染性疾病，尤其是结核病，又重新成为难治之症。

随着结核分枝杆菌H37Rv基因组的测序完成，结核分枝杆菌耐药的分子机制取得了突破性进展。近年来国内外学者从细菌分子生物学、遗传学角度进行的大量研究表明，结核分枝杆菌与其他的人类致病菌最显著的差别在于不存在质粒，即无法通过质粒的介导从其他细菌或分枝杆菌获得耐药性。因此，染色体介导的耐药是结核分枝杆菌产生耐药的主要形式。

近年来的研究已部分阐明结核分枝杆菌耐药性产生的分子机制。编码抗结核分枝杆菌药物靶点及相关代谢酶的染色体基因突变是结核分枝杆菌耐单药产生的主要原因。利福平抗性产生是由于结核分枝杆菌RNA聚合酶β亚单位的编码基因（rpoB）突变所致；链霉素抗性产生是由于其核糖体蛋白S12编码基因（rpsL）和16SrRNA编码基因（rrs）突变所致；异烟肼抗性产生与过氧化氢酶－过氧化物酶的编码基因（katG）及与生物合成酶编码基因（inhA）操纵子突变有关；吡嗪酰胺耐药性绝大部分是pncA基因突变所致；乙胺丁醇耐药性是由于embB基因编码的阿拉伯糖转移酶在306位的氨基酸替代物改变所致。染色体多个相互独立基因的自发突变逐步累加是MDR－TB耐药的分子基础。但同时也不排除由于菌体细胞膜或细胞壁通透性改变、药物外排系统，或产生钝化酶以降解、灭活抗结核药物所导致的耐药。

对结核分枝杆菌耐药发生的分子基础进行系统研究和检测，建立先进的耐药性测定方法和治疗措施，对指导结核病的防治具有十分重要的意义。

作为广谱抗菌药利福霉素的半合成衍生物，利福平（rifampicin，RFP）自1965年研制开发以来，由于其高效的抗结核作用，一直都是结核病治疗中最为重要的药物之一。它不仅能够杀灭代谢活跃的结核分枝杆菌，对处于半潜伏状态的结核分枝杆菌也有很强的杀灭作用。利福平很容易通过扩散穿过结核分枝杆菌的脂质细胞膜而进入细胞内，在胞内与RNA多聚酶β亚基结合，抑制RNA聚合酶活性，干扰转录的起始和RNA延伸，阻碍蛋白质合成而发挥抗菌作用。

编码细菌RNA聚合酶β亚基（RNA polymerase beta subunit）的是单拷贝基因rpoB，含有3534bp的开放阅读框架，编码1178个氨基酸。95%左右的结核病患者对RFP的耐受是由于rpoB基因突变所致，其突变类型有点突变、小的缺失和插入等。突变一般发生在一段长81个碱基（编码507－533位的27个氨基酸位点）的核心区域—耐利福平决定区（RRDR）。其中约80%～86%的碱基突变发生在3个氨基酸位点上：531位的丝氨酸转换为亮氨酸、526位的组氨酸转换为酪氨酸、516位的天冬氨酸转换为其他氨基酸。3.3%两个密码子同时发生点突变，1.8%属于缺失突变，1.2%是插入突变，而5%左右未发现突变。513位、526位和531位密码子突变将导致细菌对利福平的高度耐药（MIC＞32μg／ml），但发生在514、516、533位点的突变只产生低度耐药。可以应用rpoB基因的这些突变标志作为临床快速鉴定利福平耐药的一种分子生物学诊断方法。另外还发现有新的突变位点发生在RRDR的81个碱基的核心区域外。

研究发现少数耐RFP菌株并无ropB突变，同时在少数敏感株组检测到ropB基因突变，提示利福平耐药尚有其他机制。

异烟肼（isoniazed，INH）是高效的标准一线化疗药物，1952年开始应用于结核病治疗。异烟肼由一个吡啶环和一个酰肼基组成，虽然结构简单，但其作用机制却是所有抗菌药物中最为复杂的一个，至今尚未得到完全解析。一般认为，INH能被过氧化氢－过氧化物酶（catalase－peroxidase，katG基因编码）催化激活，激活后与NAD＋共价结合形成一种加合物，后者能和一种NADH特异性烯酰基载脂蛋白还原酶（enoyl－ACP reductase，inhA基因编码）非共价结合，反过来抑制该酶的活性，从而抑制脂肪酸合成Ⅱ系统中长链脂肪酸的延伸，抑制细胞壁分枝菌酸的生物合成，使分枝杆菌抵抗氧化和侵袭的屏障受到损害，最终达到杀菌治疗的目的。KatG激活的INH产生各种乙酰异烟肼自由基和活性氧自由基等活性形式的中间物，攻击结核分枝杆菌的多个靶点，其中的有机自由基使一些酶蛋白的基团氧化或酸化失活，导致细菌的一些生理功能丧失，而活性氧自由基攻击结核分枝杆菌的DNA。

已经发现在结核分枝杆菌基因组中至少有katG、inhA、ahpC（Alkyl hydroperoxide reductase C protein，烷基过氧化氢酶还原酶）、kasA（3－oxoacyl－［acyl－carrier protein］synthase，β－酮酰基－酰基运载蛋白合成酶）和ndh（NADH dehydrogenase，NADH脱氢酶）等5种不同的基因突变同异烟肼抗耐药性相关。

KatG基因位于结核分枝杆菌染色体上，含2223个核苷酸，上游隔44个碱基与furA基因相连，下游离cmbC基因2794个碱基。编码的过氧化氢酶－过氧化物酶是一种既有过氧化氢酶活性又有过氧化物酶活性的热稳定性酶，相对分子质量80　000，与结核分枝杆菌INH耐药直接相关。过氧化氢－过氧化物酶能在胞内将INH氧化成异烟酸，成为烟酸类似物，参与辅酶Ⅰ的合成，破坏其同工酶作用，从而抑制细胞壁分枝菌酸的生物合成。致使细菌免受氧化和侵袭的屏障受损，达到抗结核分枝杆菌作用。

1992年张颖等首先阐明了结核分枝杆菌katG基因突变或缺失是结核分枝杆菌临床分离株对INH耐药的主要原因，同时发现INH耐药株由于丧失了过氧化氢酶－过氧化物酶活性，其毒力也有所降低。katG基因突变是细菌耐INH的主要分子机制，会导致异烟肼活化效率降低或不能活化，使结核分枝杆菌对异烟肼发生不同程度的耐药。50%～70%的耐INH分离株有katG突变（点突变、缺失、插入），突变随机分布，但趋向分布于katG的中心部位。katG基因中最常见的突变形式是第315位的丝氨酸突变为苏氨酸，这一突变导致酶对于其底物INH的亲和性降低，使得过氧化氢酶－过氧化物酶丧失了近一半的酶活性。在所有INH耐药株中大概有50%的突变属于这种形式并导致对INH高度耐药。还可见104位Arg、108位His、138位Asn、148位Leu、270位His、275位Thr、312位Trp和381位Asp密码子突变。katG完全缺失也是结核分枝杆菌耐INH的一种机制，约10%～24%的耐INH分离株发生katG完全缺失，过氧化氢酶阴性，MIC＞32μg／ml。

katG突变可能会改变酶活性中心一些关键氨基酸残基而直接影响酶活，或者氨基酸残基的置换导致KatG蛋白结构不稳定，浓度下降。与酶活性有关的关键氨基酸似乎都靠近KatG蛋白的N－末端，位于C－末端的氨基酸可能不是重要的功能基团。

分枝菌酸是分枝杆菌细胞壁的长链脂肪酸，INH可抑制细菌中与其生化合成有关的烯酰基还原酶，而阻断其合成。inhA的产物为32kD的蛋白质，该蛋白质上有一个与烟酰胺或黄素核苷结合的位点，可能以NAD为底物或辅助因子。结核分枝杆菌中InhA蛋白质第94位的Ser→Ala突变，使得InhA与NAD（H）的亲和力提高，而异烟肼正是通过干扰InhA与NAD（H）的结合来抑制其活性的，导致出现INH耐药表型。但inhA突变发生率高低不一（0～65%），且由inhA编码基因突变产生的耐药通常是低度耐药，而KatG基因的突变常常导致高度耐药。临床研究表明inhA位点的突变与INH抗性之间的相关性约为10%。

研究显示，在InhA基因上游组成其操纵子的mabA基因突变频率比inhA基因高，mabA基因启动子上游突变将导致inhA基因过表达，细胞内InhA浓度增高，相对减少了INH对inhA的抑制作用，导致耐药产生。对耐INH的结核分枝杆菌inhA基因序列分析发现，在inhA操纵基因上游开放阅读框架1（ORF1）34bp处有C→T突变，影响基因转录的起始和结核分枝杆菌对药物的反应性。某些高度耐INH的分离株katG和inhA操纵子都有改变。

降低InhA与NAD亲和力的突变以及导致InhA表达上调的突变均可引起结核分枝杆菌对INH耐药。但是临床资料显示临床耐药菌株中inhA的突变率是非常低的，并且多拷贝转化inhA基因亦未能增加耐多药结核分枝杆菌对INH的MIC值，这些均提示inhA并非INH活化形式的主要靶位。进一步研究KatG突变菌株中inhA突变对脂质代谢的影响有可能揭示InhA激活及获得耐药的机制。

ahpC基因即烷基化过氧化氢还原酶C的编码基因。它控制解毒酶基因的表达。目前发现ahpC基因突变可导致ahpC表达增强，在抵抗宿主高氧化的环境中具有十分重要的作用。突变一般发生在启动子区域，使得启动子的活性提高，进而导致ahpC的过量表达，补偿因katG基因突变而造成的过氧化氢酶－过氧化物酶活的损失，为菌体提供额外的氧化保护。ahpC基因本身突变很少见，将ahpC基因转入耐多药结核分枝杆菌并不能恢复后者对INH的敏感性，这表明ahpC基因可能对INH耐药不产生直接影响，而仅作为katG基因突变的补。但ahpC基因启动子的突变可间接提示该分离株高度耐INH并存在katG突变，因此一般将ahpC基因突变作为katG基因损伤的标志物。不过，ahpC启动子突变与katG基因突变及INH耐药之间的关系还需进一步研究。

kasA基因编码一种在脂肪酸合成Ⅱ系统中进行分枝菌酸合成的β－酮酰基载脂蛋白合成酶。无上述基因突变的结核分枝杆菌INH耐药株中，约10%的kasA基因出现突变，已发现R121K、G269S、G312S和G387D突变，但18.8%的异烟肼敏感株也发现312位密码子突变，可能该位点存在基因多态性，kasA基因突变与细菌耐异烟肼之间的关系还需进一步验证。

ndh编码NADH脱氢酶，该基因发生突变将导致酶活性下降，继而导致NADH／NAD ^＋比例增加。这将与INH的活化产物竞争结合InhA的靶点或者促进NADH 从InhA靶位上把乙酰异烟肼替换出来。此时，高浓度的NADH不但能竞争性抑制INHNAD ^＋结合到inhA活性位点，还可竞争性抑制katG对INH的活化（NADH是过氧化物酶ahpC和katG的底物），最终导致菌株产生耐药。

已发现耐药株存在katG第315位点与inhA联合突变，其他均为inhA、kasA或ahpC 与katG第463位点联合突变，而非inhA、kasA或ahpC之间的联合突变。鉴于目前认为katG第463位点突变与异烟肼耐药无关，因此提示大部分因多基因突变导致的对异烟肼耐药实际上仍是由一种基因突变引起。

上述耐药基因的突变在INH耐药株中所占的比例是不同的，KatG基因和inhA基因的突变能解释75%～85%的耐药株，加上ahpC，三个基因也只能解释87%的耐药株，仍有15%左右的耐药株不知其确切耐药机制。在INH低耐药株中应用微阵列分析发现，fadE24、Rv1592c、Rv1772、Rv0340和iniBAC基因存在突变，但这些基因在INH耐药机制中的具体作用还有待进一步阐明。而许多基因的单核苷酸多态性也存在于INH耐药株中，这些基因或者涉及分枝菌酸的生物合成，或者作为对INH在细胞内积累的一种反应而过量表达。此外，在一些INH耐药株中特别是具有酶活性的低中度耐药株中并没有发现上述基因突变，这暗示还存在其他的耐药机制。

自1946年首次报道应用于结核病人治疗以来，链霉素（streptomycin，SM）一直是抗结核药物治疗中最重要的杀菌药物之一。作为一种氨基环醇糖苷类抗生素，它主要作用于结核分枝杆菌的核糖体，不可逆地与细菌核糖体30S亚基上的一个位点结合，导致氨酰tRNA位点（A位点）的破坏，阻止了氨酰tRNA的正确定位，抑制mRNA转译的开始，干扰转译过程中的校对，从而抑制蛋白质合成。在发挥这些作用机制中，SM首先要与结构正常的核糖体蛋白S12结合，并且在核糖体蛋白S12的介导下，增强了SM与16SrRNA特定位点的亲和力，从而发挥药理作用。任何导致核糖体蛋白S12结构异常的原因，都可以降低SM与之进行结合的亲和力，使SM失去药物作用的靶部位，其结果就是表现为细菌对SM的耐药。研究指出编码结核分枝杆菌核糖体16SrRNA的rrs基因与编码S12蛋白质的rpsL基因发生突变，抑制药物结合到核糖体上导致耐链霉素。其中rpsL基因突变是结核分枝杆菌耐链霉素的主要分子机制。仅少数是由于rrs基因突变所致。

结核分枝杆菌的rpsL基因是位于细菌染色体上的结构基因，全长375bp，在H37Rv的基因组中，它位于781558－781932处，编码产物是核糖体蛋白S12（30Sribosomal protein S12。这个蛋白的作用可能是维持读码过程中的一些轻微的不准确性。rpsL基因突变就会导致S12蛋白改变，从而严格要求核糖体只使用与每一密码对应的氨酰－tRNA，更准确地表达mRNA上的每一个密码，抑制了SM诱导的遗传密码错读而产生耐药性。Finken等报道的rpsL基因突变频率为52%～59%。rpsL基因最常见的突变位点是43位Lys（AAG）－Arg（AGG）的突变，88位也可发生同样的突变，但较为罕见，少数还可见43位Lys－Thr的突变。

rrs是个非常保守的基因，约1536bp，编码16SrRNA（Ribosomal RNA　16S），在分枝杆菌之间有很高的同源性。16SrRNA的530发夹环是整个16SrRNA上最保守的序列，它参与A位tRNA核糖体的译码过程，在RNA翻译过程中起重要作用。rrs突变大多位于530区域，最常见突变为C522T、A523C、C526T、A905G和A513C。

rpsL和rrs这两个基因的突变与链霉素抗性之间的相关性约为70%～80%。Meier等证明，在临床链霉素耐药性分离菌的80%rpsL和rrs的突变分别在高度耐药性（MIC≥500μg／ml）和中间水平耐药性（MIC　5～250μg／ml）有联系；而野生型的rpsL和rrs链霉素耐药分离菌的30%显示低水平耐药表型（MIC　250～500μg／ml）。

另外大约有23%的临床耐药MTB标本没有rrs基因和rpsL基因的突变，这说明存在着与链霉素抗性有关的其他因子。

吡嗪酰胺（pyrazinamide，PZA）是一种烟酰胺的结构类似物，是WHO推荐的短程化疗的基础药物，对半休眠状态的杆菌具有活性，将它引入抗结核一线治疗后，能使治疗期从9～12个月缩短到6个月。PZA通过扩散进入结核分枝杆菌细胞内经吡嗪酰胺酶（pyrazinamidase，PZase）催化转变为吡嗪酸（pyrazinoic acid，POA），在胞内接近中性环境下，POA以阴离子形式存在，又通过被动扩散和外排作用被转移到结核分枝杆菌细胞外。如果细胞外环境呈酸性，阴离子形式的POA形成质子化或不带电荷（HPOA）的形式，POA又通过扩散作用进入结核分枝杆菌细胞内，把大量的质子带进胞内。一定时间后将导致胞质的酸化并破坏细胞膜的质子驱动力。相对而言，PZA对年老的结核分枝杆菌、半休眠杆菌的杀灭作用比年幼的强。如果胞外是中性或碱性环境，99.9%的POA以带电阴离子形式存在，很难进入细胞。所以PZA发挥抗结核分枝杆菌活性要求酸性环境（pH　5.0～5.5），并且最低抑菌浓度（MIC）与pH值呈正相关。

PZA的抗菌作用对MTB复合物具有高度特异性，对其他结核分枝杆菌包括牛分枝杆菌（M.bovis），仅有微弱活性或没有活性。这是由于PZA在体内需要细菌的吡嗪酰胺酶（pyrazinamidase／nicotinamidase）激活成对结核分枝杆菌具有毒性作用的吡嗪酸。该酶由pncA基因编码，含有561个核苷酸。这个基因在多种结核分枝杆菌体内差异较大，导致PZA特异性差异。牛型分枝杆菌菌株，包括卡介苗对PZA自然耐药并且缺乏吡嗪酰胺酶，是因为牛型分枝杆菌pncA序列的169位核苷酸位置上的C到G的点突变，导致pncA序列上第57位置上的氨基酸置换。

近几年临床分离结核分枝杆菌对PZA的耐药趋势日渐上升，且呈现与异烟肼、利福平同时耐药的现象。结核分枝杆菌耐吡嗪酰胺耐药主要是由于pncA突变所致，导致该酶活性丧失或降低而不能将PZA转变成活性型。约26%～92%的结核分枝杆菌耐PZA分离株有pncA基因的突变，多数为核酸取代（错义突变），少数插入和缺失（无义突变）。pncA基因突变的部位多达100多个，广泛分布在630bp的开放阅读框和85bp的启动子区域，且呈弥散分布，这在结核分枝杆菌的耐药性基因中非常罕见。发生频率较高的是47位和85位基因突变和70位G缺失。值得注意的是约40%的pncA突变使氨基酸置换为脯氨酸，若此改变是位于a螺旋区域，可能脯氨酸显著改变了蛋白结构，而严重影响了酶功能。

有些PZA耐药的结核分枝杆菌并无pncA基因及启动子区突变，吡嗪酰胺酶也为阳性，因而，还可能与其他因子，如吡嗪酸在菌体内的转移有关。吡嗪酰胺如何与吡嗪酰胺酶反应使吡嗪酰胺转化成吡嗪酸，以及pncA的突变如何影响吡嗪酰胺酶的活性从而使其不能激活吡嗪酰胺的机制仍需进一步研究。

乙胺丁醇（ethambutol，EMB）是一种化学合成的阿拉伯糖类似物，WHO推荐用于与其他药物组合进行抗结核治疗。尽管它具有比异烟肼更广的抗菌谱，但只能杀灭处于生长期的结核分枝杆菌而对不生长的结核分枝杆菌不表现活性。EMB有多重作用，能影响阿拉伯半乳聚糖（arabinogalactan，AG）的生物合成、葡萄糖的代谢和亚精胺的合成，最关键的作用靶点是阿拉伯糖转移酶（arabinosylindolylacetylinositol synthase）。阿聚糖是构成阿拉伯半乳聚糖和脂阿拉伯甘露聚糖（lipoarabinomannan，LAM）的重要组成部分。EMB通过抑制阿糖转移酶而抑制阿拉伯糖基聚合入阿拉伯半乳聚糖，从而影响细胞壁分枝菌酸－阿拉伯半乳聚糖－肽聚糖复合物的形成，导致细菌细胞的死亡。同时，这种变化也使得靶分子在细胞内的药物（如RFP）更容易进入细胞，因而EMB与RFP联合用于抗结核治疗时具有协同作用。

大部分研究表明，结核分枝杆菌耐乙胺丁醇与阿拉伯糖基转移酶的编码基因embABC操纵子突变或阿糖转移酶（Emb）过度表达有关，表达增高导致低度耐药，基因突变导致高度耐药。Emb蛋白由EmhA、EmbB和EmbC三部分组成，其中EmbC参与LAM的合成，EmbA和EmbB参与AG的合成。

36%～69%结核分枝杆菌耐EMB分离株存在embB基因突变，embB基因约324bp，编码一个糖基转移酶。embB基因突变导致糖基转移酶结构改变，影响了EMB和糖基转移酶的相互作用而产生耐药。突变中的90%都发生于306位密码子，具有Met（ATG）→Leu （CTG）或Val（GTG）置换的菌株，EMB的最小抑菌浓度（40mg／L）通常比Met（ATG）→Ile （ATA或ATC或ATT）的最小抑菌浓度高（20mg／L）；由于这一突变的普遍性，可以将它作为快速测定耐乙胺丁醇菌株的标准。此外，在耐乙胺丁醇分离株中还可检测到embB285、330、406、630位的置换。有报道embC基因可见981位、394位和738位的突变；embA中462位、913位、5位等突变可引起少数结核分枝杆菌耐EMB。embR基因、Rv3124基因、iniA、B、C基因、rmlD基因和rmlA2基因突变也可能参与了结核分枝杆菌耐EMB，其具体机制还需进一步研究，可能还有其他未被发现的机制存在。

喹诺酮类药物为含氟萘啶酸衍生物，包括环丙沙星、氧氟沙星、左氧氟沙星、莫西沙星、加替沙星、司帕沙星等，于20世纪80年代开始用于临床，属于二线抗结核药。喹诺酮类药物主要作用于DNA拓扑异构酶Ⅱ和DNA拓扑异构酶Ⅳ，使DNA超螺旋结构松弛，双链不能被部分地拆开，DNA复制停止而导致菌体细胞死亡。MTB基因组不含DNA拓扑异构酶Ⅳ，只编码一个单一的Ⅱ型拓扑异构酶，因此该酶是MTB中针对喹诺酮类药物的唯一靶位。

DNA拓扑异构酶Ⅱ又称DNA解旋酶（DNA topoisomerase II），与DNA复制有关。由两个A亚单位和两个B亚单位分子组成四聚体，A亚单位具有促进DNA链的切断、再结合和超螺旋化活性；B亚单位具有腺苷三磷酸酶活性，催化腺苷三磷酸（ATP）水解，释放出供DNA链切断、再结合与超螺旋化所需的能量。两种亚单位分别由gyrA（2517bp）和gyrB （2060bp）基因编码。结核分枝杆菌OFL耐药主要是其gyrA和gyrB基因突变所致，前者导致高度耐药，后者导致低度耐药。同时也不排除细菌细胞壁渗透性下降、药泵、药物隔离等引起耐药的可能。现有的喹诺酮类药物之间有交叉耐药性。

已经发现一个保守区，gyrA（320bp）和gyrB（375bp）的喹诺酮类耐药决定区（QRDR）是参与结核分枝杆菌喹诺酮类耐药的最重要的区域。gyrA的QRDR的突变主要聚集在密码子74，83，87，90，91，94位，Asp94相对比较常见于临床菌株；gyrB突变似乎很少发生，可见510位突变的报道。一般来说，gyrA的T80A和A90G两个突变或者gyrA加上gyrB同时突变是发生高水平耐药必需的。

最近发现，结核分枝杆菌五肽蛋白家族成员MfpA的表达导致对喹诺酮类药物的耐药。MfpA以DNA类似物的形式结合DNA旋转酶并且抑制其活性，导致喹诺酮类耐药。另外，编码ATP结合运载体的结核分枝杆菌Rv2686c－Rv2687c－Rv2688c操纵子突变，提示环丙沙星耐药，并且在很少程度上，提示耻垢分枝杆菌的诺氟沙星、莫西沙星和斯帕沙星耐药。然而，临床菌株中MfpA或者Rv2686c－Rv2687c－Rv2688c操纵子的修饰与喹诺酮类临床耐药之间的关系仍需要证实。

卡那霉素（lanamycin，Km）／阿米卡星（amikacin，Am）／卷曲霉素（capreomycin，Cm）／紫霉素（viomycin，VIO）是用于治疗MDR－TB重要的二线抗结核药物，都抑制蛋白质的翻译，关于他们之间的交叉耐药性目前尚有争议，有报道Cm和Km之间，Cm和VIO之间，Km和VIO之间，Km和Am之间均存在交叉耐药性，但也有报道认为不存在。

Km及它的衍生物Am也是通过修饰16SrRNA的核糖体小体结构抑制蛋白质合成。67.4%的Km和Am的耐受性是由于结核分枝杆菌16SrRNA（rrs）基因突变所致。最常见的突变位置是A1401G（60.5%），少数为C1402T或A、G1484T，与Km和Am的高度耐药有关。

Cm是巨环多肽类抗生素，干扰核糖体功能，抑制苯丙氨酸的合成，但不干扰mRNA与核糖体的结合。编码rRNA甲基转移酶的tlyA基因（Rv1694）参与Cm耐药的发生。16SrRNA或tlyA基因突变均可导致结核分枝杆菌对Cm耐受，50%rrsA1401G突变株耐受Cm。

VIO与30S和50S核糖体亚单位结合，影响耻垢分枝杆菌70S核糖体的分裂，抑制核糖体迁移。16SrRNA或30S和50S核糖体亚单位的变化会改变VIO的结合，使耻垢分枝杆菌对VIO产生耐受。Cm与VIO结构上相似，结核分枝杆菌、耻垢分枝杆菌耐Cm和VIO都是由于tlyA基因和rrs基因突变所致，可能出现tlyA、rrsC1402T和G1484T突变。

在Km、Am、Cm和VIO之间存在各种交叉耐药。Cm和VIO耐药可能存在tlyA，Cl402T，或者Gl484Trrs突变。Cm耐药而VIO不耐药可能存在Al401Grrs突变。Al401G突变可能导致对Km和Cm耐药但是对VIO不耐药。对Cm、Km和VIO耐药可能有在rrs基因有Cl402T或Gl484T突变。在一个菌株中的rrs基因可能有发生多种突变，提示这些药物之间的交叉耐药。Sm耐药菌株通常对Km和Am仍然敏感。

D－环丝氨酸作为二线药物与其他药物结合治疗结核病，其结构与D－丙氨酸相似，为D－丙氨酸的竞争性抑制剂，通过抑制D－丙氨酸外消旋酶（Alanine racemase，编码基因为alrA）和D－丙酰－D－丙氨酸合成酶（D－alanine－－D－alanine ligase，编码基因为dd1A），从而抑制分枝杆菌阿拉伯半乳聚糖－肽聚糖复合物的形成，造成细胞壁肽聚糖骨架断裂。对alrA基因序列分析发现，alrA基因启动子单一碱基G→T的突变，可使D－丙氨酸外消旋酶上调表达，导致环丝氨酸耐药。在耻垢分枝杆菌和BCG中用多拷贝载体表达alrA时会产生环丝氨酸耐药；耻垢分枝杆菌中alrA启动子突变也会引起同样效果。

乙硫异烟胺（2－ethylisonicotinamide，Eth）是INH的结构类似物，只对结核分枝杆菌、鸟／胞内分枝杆菌和麻风杆菌有杀菌活性，是重要的治疗MDR－TB的二线抗结核药物。其作用机制与INH相似，在结核分枝杆菌中受EtaA／EthA（单加氧酶，monooxygenase）活化，被代谢成一种与异烟酸结构类似的4－吡啶基甲醇产物，靶向inhA。inhA操纵子和ethA基因突变都会导致ETH耐受，其中inhA启动子和结构基因均可发生突变，ethA突变分布于整个基因。inhA和ethA基因会引起相对高水平的ETH耐受，大约76%的这类分离株ETH MIC＞50μg／ml，katG突变在乙硫异烟胺耐药中并不起作用。ethA突变的分离株对含硫代羰基的药物包括乙硫异烟胺、氨硫脲、戊氧苯硫脲有广泛的交叉耐药性。