齐多夫定为天然胸腺嘧啶核苷的合成类似物,其 3’-羟基(-OH)被叠氮基(-N3)取代。在细胞内,齐多夫定在酶的作用下转化为其活性代谢物齐多夫定 5’-三磷酸酯(AztTP)。AztTP 通过竞争性利用天然底物脱氧胸苷 5’-三磷酸酯(dTTP)和嵌入病毒 DNA 来抑制 HIV 逆转录酶。嵌入的核苷类似物中 3’-羟基的缺失,可阻断使 DNA 链延长所必须的 5'-3’磷酸二酯键的形成,从而使病毒 DNA 合成终止。
活性代谢物 AztTP 还是细胞 DNA 聚合酶-α和线粒体聚合酶-γ的弱抑制剂,据报道可嵌入到体外培养细胞的 DNA 中。体外 HIV 对齐多夫定的敏感性与临床治疗反应之间的关系尚在进一步研究之中。由于体外敏感试验尚未标准化,故实验结果受方法学因素的影响差异较大。据报道,从长期接受齐多夫定治疗患者体内分离出来的 HIV 在体外实验中对齐多夫定的敏感度有所降低。
目前的研究结果表明,相对于晚期 HIV 感染,早期 HIV 感染患者体外实验中 HIV 对齐多夫定敏感度下降的几率高,幅度大。病毒对齐多夫定敏感性的降低和对齐多夫定耐药株的出现限制了临床单药治疗的应用。体外试验表明,齐多夫定与拉米夫定联合应用时,本已对齐多夫定耐药的病毒株可因对拉米夫定耐药性的出现而恢复对齐多夫定的敏感性。