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机率高,幅度大。