微生物制藥工藝學(xué)(第二節(jié))-1

1、1、分類、分類2、化學(xué)結(jié)構(gòu)、共性、化學(xué)結(jié)構(gòu)、共性3、各藥特點(diǎn)、各藥特點(diǎn)Selman A. Waksman 分分 類類p 鏈霉素 streptomycinp 妥布霉素 tobramycinp 卡那霉素卡那霉素kanamycinp 大觀霉素大觀霉素spectinomycinp 新霉素新霉素 neomycinp 慶大霉素gentamicinp小諾霉素小諾霉素micronomicinp阿司米星阿司米星 astromicinp西索米星西索米星 sisomicin天然來源天然來源aminoglycosides半合成l阿米卡星阿米卡星 amikacinl地貝卡地貝卡星星 dibekacinl阿貝卡星阿貝卡星

2、 arbekacin 半合成l奈替米星奈替米星 netilmicinl依替米星依替米星 etilmicinl異帕米星異帕米星 isepamicin氨基糖氨基環(huán)醇苷鍵1、 共性共性 抗菌作用抗菌作用及機(jī)制及機(jī)制 病原菌耐藥機(jī)制病原菌耐藥機(jī)制 氨基糖苷類抗生素不良反應(yīng)氨基糖苷類抗生素不良反應(yīng) 氨基糖苷類抗菌作用aminoglycosidesantibacterial effects抗菌譜(antibacterial spectrum)：1. 對對需氧需氧G-桿菌桿菌作用強(qiáng)大；作用強(qiáng)大；大部分大部分對銅綠假單胞菌對銅綠假單胞菌有效（鏈霉素、卡那霉素除外）有效（鏈霉素、卡那霉素除外） 2. 對對G+、

3、G-球菌球菌有有一定一定抗菌作用抗菌作用3. 少數(shù)對少數(shù)對結(jié)核桿菌結(jié)核桿菌有抗菌作用（有抗菌作用（ 鏈霉素、卡那霉素）鏈霉素、卡那霉素）4. 對對需氧菌需氧菌有效，對有效，對厭氧菌厭氧菌無效，（厭氧菌天然耐藥）無效，（厭氧菌天然耐藥） 氨基糖苷類抗菌機(jī)制Aminoglycosides antibacterial mechanisms肽鏈延伸階段肽鏈延伸階段起始階段起始階段終止階段終止階段RAPAPaminoglycosidesaminoglycosdesantibacterial mechanisms氨基糖苷類抗菌機(jī)制u抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成起始階段起始階段：抑制：抑制70S起始

4、復(fù)合物形成起始復(fù)合物形成肽鏈延伸階段肽鏈延伸階段：造成：造成mRNA密碼錯譯，合成密碼錯譯，合成異常、或異常、或無功能無功能的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)終止階段終止階段：阻止肽鏈的脫落阻止肽鏈的脫落和核糖體循環(huán)和核糖體循環(huán)aminoglycosdesantibacterial mechanisms氨基糖苷類抗菌機(jī)制aminoglycosides與核糖體與核糖體30S30S亞基亞基結(jié)合結(jié)合干擾干擾細(xì)菌蛋白合成細(xì)菌蛋白合成的全過程的全過程 氨基糖苷類抗菌機(jī)制aminoglycosdesantibacterial mechanismsu干擾細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性破壞細(xì)菌體屏障保護(hù)作用G- cellenvelope氨

5、基糖苷類抗菌機(jī)制aminoglycosidesantibacterial mechanismsu干擾細(xì)菌胞漿膜通透性干擾細(xì)菌胞漿膜通透性 通過離子吸附作用離子吸附作用于菌體表面, 造成細(xì)胞膜缺損, 使細(xì)胞膜通透性增細(xì)胞膜通透性增加加, 細(xì)胞內(nèi)鉀離子、腺嘌呤核苷酸、酶等重要物質(zhì)外漏, 從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。 氨基糖苷類抗菌機(jī)制aminoglycosdesantibacterial mechanismsp抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成全過程抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成全過程p干擾細(xì)菌胞漿膜的通透性干擾細(xì)菌胞漿膜的通透性氨基糖苷類耐藥性aminoglycosidesresistance靶位改變膜對藥物通透性降低膜對藥物通透性

6、降低產(chǎn)生鈍化酶產(chǎn)生鈍化酶 ： 如磷酸轉(zhuǎn)移酶、核苷轉(zhuǎn)移如磷酸轉(zhuǎn)移酶、核苷轉(zhuǎn)移酶、乙酰轉(zhuǎn)移酶酶、乙酰轉(zhuǎn)移酶G- cellenvelope抗藥性研究新進(jìn)展抗藥性研究新進(jìn)展-1 復(fù)旦大學(xué)復(fù)旦大學(xué)歷經(jīng)歷經(jīng)3年多艱辛年多艱辛，在耐藥性病原菌中首次發(fā)現(xiàn)了在耐藥性病原菌中首次發(fā)現(xiàn)了一種一種由氨基糖苷類抗生素藥物調(diào)控的新型由氨基糖苷類抗生素藥物調(diào)控的新型“核糖開關(guān)核糖開關(guān)”，該該“開關(guān)開關(guān)”對控制此類抗生素的對控制此類抗生素的“耐藥性耐藥性”有重大作用有重大作用。 終于發(fā)現(xiàn)兩個終于發(fā)現(xiàn)兩個“破壞分子破壞分子”氨基糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶氨基糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶和和氨基糖氨基糖苷腺苷酰轉(zhuǎn)移酶編碼基因的苷腺苷酰轉(zhuǎn)移酶編碼基因的“5

7、非翻譯區(qū)非翻譯區(qū)RNA序列序列”區(qū)區(qū)域存在核糖開關(guān)元件域存在核糖開關(guān)元件。它能夠。它能夠“一對一一對一”地識別地識別氨基糖苷氨基糖苷類抗生素類抗生素，并與之結(jié)合，從中并與之結(jié)合，從中“搗亂搗亂”，改變核糖開關(guān)的改變核糖開關(guān)的自身結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)相應(yīng)耐藥基因的表達(dá)自身結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)相應(yīng)耐藥基因的表達(dá)。產(chǎn)生耐藥性。產(chǎn)生耐藥性。 氨基糖苷類抗生素不良反應(yīng)氨基糖苷類抗生素不良反應(yīng)aminoglycosidesadverse reactionsp 耳毒性耳毒性 ototoxicityp 腎毒性腎毒性 nephrotoxicityp 神經(jīng)肌肉接頭阻斷神經(jīng)肌肉接頭阻斷 neuromuscular blockadep

8、過敏反應(yīng)過敏反應(yīng) allergy 1、耳毒性；、耳毒性；前庭功能損害前庭功能損害損害耳蝸損害耳蝸聽神經(jīng)聽神經(jīng) 新霉素新霉素卡那霉素卡那霉素阿米卡星阿米卡星慶大霉素慶大霉素妥布霉素妥布霉素鏈霉素鏈霉素“千手觀音千手觀音”21名名聾人演員中有聾人演員中有18人是因藥致聾人是因藥致聾 2、腎毒性腎毒性 nephrotoxicity 損傷損傷腎近曲小管腎近曲小管上皮細(xì)胞上皮細(xì)胞 表現(xiàn)：表現(xiàn)：蛋白尿，管型尿、血尿、腎功能不良蛋白尿，管型尿、血尿、腎功能不良 新霉素新霉素卡那霉素卡那霉素慶大霉素慶大霉素阿米卡星阿米卡星妥布霉妥布霉素素鏈霉素鏈霉素奈替米星奈替米星 3、神經(jīng)肌肉接頭阻斷、神經(jīng)肌肉接頭阻斷 n

9、euromuscular blockade 多在胸、腹腔給藥時產(chǎn)生多在胸、腹腔給藥時產(chǎn)生；大量、快速靜脈滴注時易引起 發(fā)生率：新霉素發(fā)生率：新霉素 鏈霉素鏈霉素 阿米卡星阿米卡星 卡那霉素卡那霉素 慶大霉素慶大霉素 妥布霉素妥布霉素 過敏：以以鏈霉素鏈霉素過敏反應(yīng)最明顯過敏反應(yīng)最明顯過敏反應(yīng)發(fā)生率不如青霉素過敏反應(yīng)發(fā)生率不如青霉素G高，但休克、死亡高，但休克、死亡率高于青霉素率高于青霉素皮試準(zhǔn)確性不如青霉素皮試準(zhǔn)確性不如青霉素治療：治療：腎上腺素腎上腺素+鈣劑鈣劑氨基糖苷類抗生素導(dǎo)致耳聾和腎功能損壞將有氨基糖苷類抗生素導(dǎo)致耳聾和腎功能損壞將有“解藥解藥” 氨基糖苷類抗生素進(jìn)入內(nèi)耳的機(jī)制可能通過

10、氨基糖苷類抗生素進(jìn)入內(nèi)耳的機(jī)制可能通過鈉依賴性葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋鈉依賴性葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白白“偷渡偷渡”到內(nèi)耳以及腎臟，殺死內(nèi)耳和腎臟細(xì)胞，導(dǎo)致耳聾和腎功能損到內(nèi)耳以及腎臟，殺死內(nèi)耳和腎臟細(xì)胞，導(dǎo)致耳聾和腎功能損壞。壞。 美國斯特格實(shí)驗(yàn)室研究人員，在細(xì)胞和動物實(shí)驗(yàn)中，美國斯特格實(shí)驗(yàn)室研究人員，在細(xì)胞和動物實(shí)驗(yàn)中，鈉依賴性葡萄糖協(xié)鈉依賴性葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制藥物能同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制藥物能抑制抑制15%的慶大霉素的慶大霉素吸收。吸收。 依賴性葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在內(nèi)耳分布比較少，依賴性葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在內(nèi)耳分布比較少，抑制劑對氨基糖苷類抗抑制劑對氨基糖苷類抗生素的生素的腎臟毒性抑制腎臟毒性抑制作用更為

11、明顯。作用更為明顯。 此類抑制藥物很有潛力開發(fā)成保護(hù)耳朵此類抑制藥物很有潛力開發(fā)成保護(hù)耳朵不受氨基糖苷類抗生素的傷害的不受氨基糖苷類抗生素的傷害的藥物，以挽救病人的聽力藥物，以挽救病人的聽力。 科技日報(bào)科技日報(bào) 2014年年5月月9日日3、各藥特點(diǎn)、各藥特點(diǎn) 鏈霉素理化性質(zhì)、制備鏈霉素理化性質(zhì)、制備卡那霉素卡那霉素慶大霉素慶大霉素妥布霉素妥布霉素 阿米卡星阿米卡星鏈霉素分子中有鏈霉素分子中有三個三個堿性基團(tuán)，其中堿性基團(tuán)，其中兩個兩個是鏈霉胍上的強(qiáng)堿性胍基是鏈霉胍上的強(qiáng)堿性胍基（pK=11.5pK=11.5），），第三個第三個是葡萄糖胺上的弱堿性甲氨基（是葡萄糖胺上的弱堿性甲氨基（pK=7.7

12、pK=7.7）。）。 化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)名稱名稱R1R2R3R4鏈霉素鏈霉素CHOCH3CH3H雙氫鏈霉素雙氫鏈霉素CH2oHCH3CH3H甘露糖鏈霉素甘露糖鏈霉素CHOCH3CH3D-甘露吡喃糖甘露吡喃糖鏈霉素族結(jié)構(gòu)鏈霉素族結(jié)構(gòu)鏈霉素鏈霉素(streptomycin)：第一個：第一個用于臨床用于臨床的氨基糖苷類抗生素，的氨基糖苷類抗生素，亦是第一個亦是第一個抗結(jié)核藥抗結(jié)核藥。 治療結(jié)核病、鼠疫、百日咳、細(xì)菌性痢疾、泌尿道治療結(jié)核病、鼠疫、百日咳、細(xì)菌性痢疾、泌尿道感染和有感染和有G引起的其它感染引起的其它感染副作用：副作用：易引起過敏反應(yīng)，易引起過敏反應(yīng)，引起前庭功能障礙和聽引起前庭功能障礙和

13、聽覺喪失，覺喪失，但腎毒性少見。但腎毒性少見。 鏈霉素理化性質(zhì)鏈霉素理化性質(zhì) 酸堿性：強(qiáng)酸堿性：強(qiáng)堿性堿性； 溶解性：含有溶解性：含有親水性親水性基團(tuán)基團(tuán)，易溶于水，難溶于有機(jī)溶劑；易溶于水，難溶于有機(jī)溶劑；鏈霉素鹽酸鹽鏈霉素鹽酸鹽易溶于甲醇、難溶于乙醇；但易溶于甲醇、難溶于乙醇；但硫酸鹽硫酸鹽在甲醇在甲醇中也很難溶解。中也很難溶解。P448 鏈霉素理化性質(zhì)鏈霉素理化性質(zhì) 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：1 1、鏈霉素鏈霉素比較穩(wěn)定，含水量比較穩(wěn)定，含水量3 %3 %的成品的成品在室溫下放置兩年，活在室溫下放置兩年，活性無顯著變化；但性無顯著變化；但鏈霉素游離堿或鹽鏈霉素游離堿或鹽吸收空氣中的水分而潮吸收空氣

14、中的水分而潮堿，穩(wěn)定性下降。堿，穩(wěn)定性下降。2 2、鏈霉素水溶液鏈霉素水溶液比較穩(wěn)定，但其穩(wěn)定性受比較穩(wěn)定，但其穩(wěn)定性受溫度和溫度和PHPH影響較大影響較大3 3、 硫酸鹽水溶液硫酸鹽水溶液在在PH 4-7 PH 4-7 時，室溫放置數(shù)周，冰箱時，室溫放置數(shù)周，冰箱中保存中保存3 3個月，活性無變化；個月，活性無變化；70 70 加熱半小時加熱半小時，對活性無影響；對活性無影響；100 100 加熱加熱1010分鐘分鐘，活性降低，活性降低50%50%；PH 4.0-4.5 PH 4.0-4.5 最穩(wěn)定。最穩(wěn)定。 鏈霉素的制備鏈霉素的制備（離子交換法）（離子交換法）影響工藝的因素1.發(fā)酵液的過濾

15、處理. 2 樹脂的吸附、洗脫.3 活性炭脫色、低溫濃縮卡那霉素卡那霉素-理化性質(zhì)理化性質(zhì) 臨床上使用的主要成分是臨床上使用的主要成分是卡那霉素卡那霉素A（因?yàn)槎拘暂^高，（因?yàn)槎拘暂^高，B5%，C含量極微）含量極微）。 白色、類白色粉末，味苦，有吸濕性，易溶于水，不溶于白色、類白色粉末，味苦，有吸濕性，易溶于水，不溶于有機(jī)溶劑。有機(jī)溶劑。 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：PH 211范圍內(nèi)較穩(wěn)定，范圍內(nèi)較穩(wěn)定，PH 68加熱煮沸加熱煮沸，活活力可維持力可維持30 min;暴漏陽光中變黑，效價(jià)沒有影響。暴漏陽光中變黑，效價(jià)沒有影響。 抗菌譜：卡那霉素與鏈霉素類似，對多數(shù)常見抗菌譜：卡那霉素與鏈霉素類似，對多數(shù)常見

16、G-菌和結(jié)核菌和結(jié)核桿菌桿菌有效。有效。 臨床應(yīng)用：僅與其他抗結(jié)核病藥物臨床應(yīng)用：僅與其他抗結(jié)核病藥物合用，治療有耐藥性的合用，治療有耐藥性的結(jié)核桿菌患者。結(jié)核桿菌患者。 慶大霉素慶大霉素 慶大霉素主要用于慶大霉素主要用于綠膿桿菌綠膿桿菌、大腸桿大腸桿菌菌、痢疾桿菌痢疾桿菌等革蘭陰性菌引起的感等革蘭陰性菌引起的感染。染。 可與可與青霉素或其他抗生素青霉素或其他抗生素合用，協(xié)同合用，協(xié)同治療嚴(yán)重的球菌感染。治療嚴(yán)重的球菌感染。 可用于術(shù)前預(yù)防和術(shù)后感染。可用于術(shù)前預(yù)防和術(shù)后感染。 還可局部用于皮膚、粘膜表面感染和還可局部用于皮膚、粘膜表面感染和眼、耳、鼻部感染。眼、耳、鼻部感染。 慶大霉素慶大霉

17、素X2X2是慶大霉素多組分合成的一個關(guān)鍵中樞。是慶大霉素多組分合成的一個關(guān)鍵中樞。 慶大霉素慶大霉素C2C2、C2aC2a和和C1C1； 慶大霉素慶大霉素C1aC1a和和C2bC2b。pathway妥布霉素妥布霉素 妥布霉素對妥布霉素對肺炎桿菌、腸桿菌屬、變形桿菌屬、銅綠假單肺炎桿菌、腸桿菌屬、變形桿菌屬、銅綠假單孢菌的抑菌或殺菌作用孢菌的抑菌或殺菌作用較慶大霉素強(qiáng)；較慶大霉素強(qiáng)； 且對且對耐慶大霉素菌株有效耐慶大霉素菌株有效，通常與，通常與青霉素類或頭孢菌素青霉素類或頭孢菌素類類藥物合用。可在腎臟中大量積聚。藥物合用?？稍谀I臟中大量積聚。阿米卡星阿米卡星 阿米卡星是阿米卡星是卡那霉素的半合成

18、衍生物卡那霉素的半合成衍生物。是。是抗菌譜最廣抗菌譜最廣的氨的氨基糖苷類抗生素。基糖苷類抗生素。 對對多種氨基糖苷類抗生素多種氨基糖苷類抗生素滅活酶滅活酶穩(wěn)定，故對耐藥菌感染仍穩(wěn)定，故對耐藥菌感染仍能有效控制，常作為首選藥。能有效控制，常作為首選藥。 -內(nèi)酰胺類聯(lián)合可獲協(xié)同作用。內(nèi)酰胺類聯(lián)合可獲協(xié)同作用。三三. 大環(huán)內(nèi)酯類抗生素大環(huán)內(nèi)酯類抗生素1、共性、共性2、紅霉素理化性質(zhì)及其制備、紅霉素理化性質(zhì)及其制備1、共性、共性理化性質(zhì)理化性質(zhì)抗菌作用及機(jī)制抗菌作用及機(jī)制 耐藥機(jī)制耐藥機(jī)制 化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu): 由鏈霉菌產(chǎn)生的弱堿性抗生素（由鏈霉菌產(chǎn)生的弱堿性抗生素（大約為大約為pH 8pH 8），），

19、 ； 大環(huán)內(nèi)酯作為糖配體（母體）大環(huán)內(nèi)酯作為糖配體（母體），以糖苷鍵和，以糖苷鍵和1-3個糖個糖分分子相連；子相連； 大環(huán)內(nèi)酯為大環(huán)內(nèi)酯為12，14，16元環(huán)；元環(huán)；螺旋霉素螺旋霉素柱晶白霉素柱晶白霉素 14元大環(huán)內(nèi)酯類：紅霉素、羅紅霉素、克拉霉素、地紅霉元大環(huán)內(nèi)酯類：紅霉素、羅紅霉素、克拉霉素、地紅霉素等；素等；16元大環(huán)內(nèi)酯類：元大環(huán)內(nèi)酯類：螺旋霉素螺旋霉素、乙酰螺旋霉素、麥迪霉素、羅他霉素、乙酰螺旋霉素、麥迪霉素、羅他霉素、麥白霉素麥白霉素、交沙霉素、交沙霉素、柱晶白霉素柱晶白霉素、米歐卡霉素等、米歐卡霉素等。柱晶白霉素柱晶白霉素 理化性質(zhì)理化性質(zhì)無色的無色的弱堿性化合物弱堿性化合物，易

20、溶于，易溶于有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑；可與；可與酸成酸成鹽鹽（葡萄糖酸鹽、乳糖酸鹽、硬脂酸鹽、十二烷基（葡萄糖酸鹽、乳糖酸鹽、硬脂酸鹽、十二烷基硫酸鹽），其鹽易溶于水。硫酸鹽），其鹽易溶于水。化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定不穩(wěn)定，在酸性條件下易發(fā)生在酸性條件下易發(fā)生糖苷鍵糖苷鍵水解，水解，在堿性條件下其在堿性條件下其內(nèi)酯環(huán)易內(nèi)酯環(huán)易破裂。破裂。發(fā)酵過程中常產(chǎn)生發(fā)酵過程中常產(chǎn)生多種多種結(jié)構(gòu)近似、性質(zhì)相仿的成分；結(jié)構(gòu)近似、性質(zhì)相仿的成分；菌種或生產(chǎn)工藝的不同，影響產(chǎn)品各組分的菌種或生產(chǎn)工藝的不同，影響產(chǎn)品各組分的比例比例、質(zhì)量質(zhì)量。抗菌作用及機(jī)制抗菌作用及機(jī)制 抗菌作用抗菌作用 應(yīng)用應(yīng)用僅次于僅次于-內(nèi)酰胺類抗生

21、素內(nèi)酰胺類抗生素； 對對G+和一些和一些G-、支原體、支原體等有較強(qiáng)的作用；等有較強(qiáng)的作用； 特別是特別是-內(nèi)酰胺類抗生素?zé)o效的內(nèi)酰胺類抗生素?zé)o效的支原體、衣原體支原體、衣原體等感染有效。等感染有效。治療艾滋病患者的治療艾滋病患者的弓形蟲感染弓形蟲感染。 抗菌機(jī)理抗菌機(jī)理： 抑制細(xì)菌核糖體抑制細(xì)菌核糖體50S亞基的形成；亞基的形成；抑制蛋白質(zhì)翻譯抑制蛋白質(zhì)翻譯 干擾蛋白質(zhì)延伸過程；干擾蛋白質(zhì)延伸過程；促進(jìn)促進(jìn)tRNA脫落，釋放未成熟的多肽；脫落，釋放未成熟的多肽； 耐藥機(jī)制耐藥機(jī)制改變改變細(xì)胞細(xì)胞膜膜滲透性滲透性; 攝入攝入減少減少 細(xì)菌能夠改變膜成分，使進(jìn)入菌體內(nèi)的量減少 外排增多外排增多 某些細(xì)菌通過編碼基因改變細(xì)胞