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體外HIV敏感性：使用外周血單核細胞、單核細胞和成淋巴細胞，測定司坦夫定的體外抗病毒活性。對于實驗室和臨床分離出的HIV-1，其中50%抑制病毒復制的藥物濃度（ED50）范圍在0.009-4mM之間。在體外實驗中，司坦夫定與去羥肌苷合用有相加作用；與扎西他濱合用有協同作用。司坦夫定與齊多夫定合用，其抗病毒作用隨著兩個藥物濃度比例的不同，有時相加，有時拮抗。盡管體外HIV病毒對本藥的敏感性已確定，司坦夫定對人體內HIV病毒復制的抑制作用尚不明確。
司坦夫定膠囊是人工合成的胸苷類似物，對體外人類細胞中人類免疫缺陷病毒(HIV)的復制有抑制作用。司坦夫定被細胞激酶磷酸化后，形成有活性的代謝產物三磷酸司坦夫定，它能抑制HIV病毒的逆轉錄酶，其機理有二個，一是通過對自然底物-三磷酸脫氧胸腺嘧啶的競爭；二是因為它缺少為DNA延長所需要的3-羥基，能促使DNA鏈斷裂，而抑制病毒的DNA合成。除了對HIV病毒逆轉錄酶的抑制效應外，三磷酸司坦夫定還可抑制細胞DNA的兩個多聚酶β和γ，且能顯著減少線粒體DNA的合成。
耐藥性：從體外和經司坦夫定治療的病人中都分離出了對司坦夫定敏感性減弱的HIV病毒，經司坦夫定治療的病人中分離出20對HIV病毒。對其表型進行分析后發現，其中有3對病毒對本藥的敏感性減弱了4-12倍。目前對這種敏感性改變的遺傳基礎尚未確定，其臨床意義也不明確。
交叉耐藥：從經司坦夫定治療的11個病人中分離出HIV病毒，其中有5個產生對齊多夫定的中度耐藥性（9-176倍）；有3個產生對去羥肌苷的中度耐藥性（7-29倍）。這種交叉耐藥性的臨床意義尚未明了。
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