大環(huán)內(nèi)酯類抗生素

關(guān)于大環(huán)內(nèi)酯類抗生素第一節(jié)概述一、含義：大環(huán)內(nèi)酯類抗生素(Macrolidesantibiotics)是以一個大環(huán)內(nèi)酯為母體．通過羥基，以苷鍵和1—3個分子的糖相聯(lián)結(jié)的一類抗生物質(zhì)。大環(huán)內(nèi)酯，或稱巨環(huán)內(nèi)酯，這個大環(huán)亦是連結(jié)一個或多個脫氧糖（多是紅霉糖及脫氧糖胺）的內(nèi)酯環(huán)，內(nèi)酯環(huán)可以是由12、14、15或16個單元組成。

第2頁,共47頁，2024年2月25日，星期天二、分類（一）多氧大環(huán)內(nèi)酯抗生素14元大環(huán)內(nèi)酯類，包括紅霉素(erythromycin)、竹桃霉素(oleandomycin)、克拉霉素(clarithromycin)、羅紅霉素(roxithromycin)、地紅霉素(dirithromycin)、泰利霉素(telithromycin)和喹紅霉素(cethromycin)等。15元大環(huán)內(nèi)酯類，包括阿奇霉素(azithromycin)。16元大環(huán)內(nèi)酯類包括麥迪霉素(medecamycin)、乙酰麥迪霉素(acetylmedecamycin)、吉他霉素(kitasamycin)、乙酰吉他霉素(acetylkitasamycin)、交沙霉素(josamycin)、螺旋霉素(spiramycin)、乙酰螺旋霉素(acetylspiramycin)、羅他霉素(rokitamycin)等。第3頁,共47頁，2024年2月25日，星期天紅霉素第4頁,共47頁，2024年2月25日，星期天竹桃霉素第5頁,共47頁，2024年2月25日，星期天泰利霉素Telithromycin第6頁,共47頁，2024年2月25日，星期天麥迪霉素吉他霉素第7頁,共47頁，2024年2月25日，星期天乙酰螺旋霉素第8頁,共47頁，2024年2月25日，星期天交沙霉素

Josamycin第9頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

作用機制

一般認為：大環(huán)內(nèi)酯類可結(jié)合到50S亞基23SrRNA的特殊靶位，阻止肽?；鵷RNA從mRNA的“A”位移向“P”位，使氨?；鵷RNA不能結(jié)合到“A”位，選擇抑制細菌蛋白質(zhì)的合成。第10頁,共47頁，2024年2月25日，星期天大環(huán)內(nèi)酯類抗生素與50S核糖體亞單位可逆性地結(jié)合，阻斷肽鏈的延伸

MLSB類抗生素對50S核糖體亞基結(jié)合位點的拓模式第11頁,共47頁，2024年2月25日，星期天（二）多烯大環(huán)內(nèi)酯類抗生素結(jié)構(gòu)特征：26-28元大環(huán)內(nèi)酯。也可以根據(jù)共軛雙鍵的數(shù)量進行分類。作用機理：與真菌細胞膜的固醇類成分結(jié)合，從而改變細胞膜的通透性，導(dǎo)致致病菌的死亡。無抗細菌活力，有抗酵母、霉菌和絲狀真菌的活力。第12頁,共47頁，2024年2月25日，星期天第13頁,共47頁，2024年2月25日，星期天（三）蒽沙大環(huán)內(nèi)酯類抗生素環(huán)橋類抗生素，其脂肪鏈的結(jié)構(gòu)和立體化學(xué)與大環(huán)內(nèi)酯類相似。如利福霉素。（一個脂及鏈橋經(jīng)過酰胺鍵與芳香基團平面兩個不相鄰位置相連接）抗菌作用強大。對G+菌和某些G-菌、支原體等有較強的作用。第14頁,共47頁，2024年2月25日，星期天大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的結(jié)構(gòu)特性

1、化學(xué)結(jié)構(gòu)差異大，但其抗菌機制和細菌耐藥性機制非常相似；

2、抗菌譜較窄，對革蘭氏陽性球菌（特別是葡萄球菌、鏈球菌和腸球菌）和桿菌以及革蘭陰性球菌有效；

3、這些藥物尤其是氯林可霉素對厭氧菌也有效；

4、革蘭氏陰性桿菌通常對這類藥物不敏感，但某些腸桿菌和嗜血桿菌在體外對阿齊霉素敏感；第15頁,共47頁，2024年2月25日，星期天5、對胃酸很不穩(wěn)定，pH<4時幾乎無抗菌活性；6、血藥濃度較低，組織（如肺、痰、皮下組織、膽汁、前列腺等）中濃度相對較高，不易透過血腦屏障；7、主要經(jīng)膽汁排泄，對膽道感染效果好。第16頁,共47頁，2024年2月25日，星期天當(dāng)前大環(huán)內(nèi)酯類抗生素結(jié)構(gòu)改造的研究方向

(1)繼續(xù)修飾紅霉素化學(xué)結(jié)構(gòu)；(2)尋找具有抗菌特點的新大環(huán)內(nèi)酯；(3)探索具有抗菌活性以外其他生理活性的物質(zhì)；(4)開辟新用途。第17頁,共47頁，2024年2月25日，星期天新大環(huán)內(nèi)酯類

本類藥物的特點有：①對胃酸穩(wěn)定，口服生物利用度高；②血藥濃度高，組織滲透性好；③半衰期較長，用藥次數(shù)少；④抗菌譜廣，對革蘭陰性菌和某些細胞內(nèi)衣原體的抗菌活性增強；⑤對金葡菌、化膿性鏈球菌具有良好的抗生素后效應(yīng)；⑥不良反應(yīng)較天然品少而輕。第18頁,共47頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)

紅霉素

1．結(jié)構(gòu)紅霉素是由紅霉內(nèi)酯與去氧氨基己糖(desosamme)和紅霉糖縮合而成的堿性苷。紅霉素

erythromycin紅霉素是由紅色鏈絲菌培養(yǎng)液中分離出來的一種抗生素，1952年發(fā)現(xiàn)，1953年首次上市。第19頁,共47頁，2024年2月25日，星期天種類包括A、B和C、D、E–三者的差別A：C-12=-OHC-3′=-OCH3B：C-12=-HC-3′=-OCH3C：C-12=-OHC-3′=-OH第20頁,共47頁，2024年2月25日，星期天2、物理性質(zhì)為白色或類白色的結(jié)晶或粉末。無臭，味苦。紅霉素是一個堿性化合物，能和無機或有機酸類形成在水中溶解度較大的鹽類。紅霉素堿可以有三種不同的結(jié)晶形式：它們的結(jié)晶水含量和熔點都各不相同，其中有兩個晶形的熔點為130-132℃，另一個為190-192℃。風(fēng)干紅霉素含水量為7％-10％。當(dāng)晶體完全失水后，就變成無定形粉末，但仍不失去活性。第21頁,共47頁，2024年2月25日，星期天3、溶解性和穩(wěn)定性紅霉素堿易溶于醇類、醚、丙酮、氯仿和醋酸乙酯、醋酸戊酯，不易溶于水。因此工業(yè)上利用此性質(zhì)加溫至45—55℃并保溫，使紅霉素堿從水中析出結(jié)晶。干燥條件比較穩(wěn)定。在pH6-8水溶液中也較為穩(wěn)定。第22頁,共47頁，2024年2月25日，星期天4化學(xué)性質(zhì)紅霉素在堿性條件下，內(nèi)酯環(huán)易破裂，加酸后，也不再成環(huán)。第23頁,共47頁，2024年2月25日，星期天第24頁,共47頁，2024年2月25日，星期天二、紅霉素的生物合成1.紅霉素內(nèi)酯的生物合成2.糖的生物合成3.紅霉素生物合成第25頁,共47頁，2024年2月25日，星期天二、紅霉素的生物合成dTDP=脫氧胸苷二磷酸，erythronolide=紅霉內(nèi)酯，mycarose=碳霉糖，desosamine=脫氧紅霉糖胺2.7.1.1=己糖激酶，2.7.1.2=葡萄糖激酶，5.4.2.2=葡萄糖磷酸變位酶，2.7.7.24=葡萄糖-1-磷酸胸苷?；D(zhuǎn)移酶，4.2.1.46=dTDP-葡萄糖-4,6-脫水酶，2.3.1.94=紅霉內(nèi)酯合酶第26頁,共47頁，2024年2月25日，星期天紅霉素生源結(jié)構(gòu)圖：第27頁,共47頁，2024年2月25日，星期天三、紅霉素的生產(chǎn)工藝紅霉素是1952年由麥夸爾等于菲律賓群島找到的紅霉素鏈霉菌所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。目前仍然采用該菌的變株來生產(chǎn)紅霉素游離堿，再由其制成各種鹽類或酯類，如乳糖酸紅霉素、紅霉素硬脂酸酯、紅霉素碳酸乙酯和無味紅霉素等。第28頁,共47頁，2024年2月25日，星期天一、生產(chǎn)菌種一、生產(chǎn)菌種菌種特征：紅霉素鏈霉菌在合成瓊脂培養(yǎng)基上生長的菌落，是由淡黃色變?yōu)槲Ш值募t色菌種選育：快中子效果最好。側(cè)重抗噬菌體菌株的選育。第29頁,共47頁，2024年2月25日，星期天二、發(fā)酵工藝及控制要點砂土孢子——→母斜面————→子斜面————→種子罐———————→繁殖罐——————→發(fā)酵罐——————→發(fā)酵液——→提煉

紅霉素發(fā)酵一般采用孢子懸液接入種子罐，經(jīng)二級種子擴大培養(yǎng)后移入發(fā)酵罐、利用分批補料的方式，進行發(fā)酵生產(chǎn)。第30頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

1．孢子制備及控制要點孢子培養(yǎng)一般采用淀粉、玉米漿、硫酸銨等瓊脂斜面培養(yǎng)基，37℃，培養(yǎng)7-8d，長成熟。應(yīng)該避光培養(yǎng)。孢子培養(yǎng)基中的配比適當(dāng)與斜面孢子的質(zhì)量和菌種的發(fā)酵單位有重要的關(guān)系。瓊脂本身的質(zhì)量對孢子質(zhì)量和數(shù)量也有重要的影響，而這一點常常為人們所忽視。第31頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

2．種子培養(yǎng)及控制要點種子培養(yǎng)是采用淀粉、葡萄糖、黃豆餅粉、硫酸銨和碳酸鈣等組成的培養(yǎng)基。各級種子于28-35℃進行培養(yǎng)，經(jīng)一定時間后，種子生長成熟，即可加入發(fā)酵罐。種子培養(yǎng)基的成分和質(zhì)量對孢子發(fā)芽和種子質(zhì)量有重要關(guān)系，種子質(zhì)量還與種子培養(yǎng)時消耗功率的大小有明顯關(guān)系。第32頁,共47頁，2024年2月25日，星期天3．發(fā)酵生產(chǎn)及控制要點

紅霉素發(fā)酵一般都使用復(fù)合培養(yǎng)基：淀粉、葡萄糖為碳源；黃豆餅粉、硫酸銨為氮源以碳酸鈣作緩沖劑；丙酸作為前體。接種量為10％。培養(yǎng)溫度為28—35℃，pH值為7。

第33頁,共47頁，2024年2月25日，星期天(1)培養(yǎng)基碳源：發(fā)酵培養(yǎng)基最適碳源是蔗糖，各種碳源的效果大小的順序為，蔗糖＞葡萄糖＞淀粉＞糊精。采用葡萄糖和淀粉的混合碳源，其效果與使用蔗糖是相似的。氮源：黃豆餅粉、玉米漿比較好。前體：丙酸，流加正丙醇，如表5-5.無機鹽：鐵鹽有抑制作用。以P、Mg為最主要，對促進前體的生長和生物合成有顯著影響。第34頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

(2)發(fā)酵條件控制通氣量的影響。在稀薄培養(yǎng)基中，通氣效率較好，能夠滿足菌的需氧量，所以紅霉素的生物合成不受通氣的影響。但在豐富培養(yǎng)基中，紅霉素的產(chǎn)量則隨通氣速率的增加而提高。

pH值的影響：紅霉素鏈霉菌生長的最適pH值為6．6—7．0，而紅霉素合成的最適PH值為6．7—6．9。當(dāng)PH6.3時，紅霉素部分失效，再低下時，生物合成停止當(dāng)PH高于7.2時，菌絲很快自溶，同時導(dǎo)致C組分上升，對產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。二氧化碳的影響：有明顯的抑制紅霉素生產(chǎn)的作用。第35頁,共47頁，2024年2月25日，星期天三、提取和精制第36頁,共47頁，2024年2月25日，星期天1、萃取劑的選擇（1）有機溶劑的選擇：醋酸丁酯、二氯乙烷、氯仿、二氯甲烷。（2）緩沖溶液：醋酸、草酸、硼酸、檸檬酸。2、pH的選擇：pH9-10用醋酸丁酯萃取，然后再pH4-5用磷酸緩沖液反萃取，萃取選擇性最高，紅霉素最純。3、成鹽：紅霉素乳酸鹽。第37頁,共47頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)利福霉素類抗生素利福霉素是1975年由意大利Lepetit研究室Sensi等發(fā)現(xiàn)的，他們從地中海擬無枝酸菌的培養(yǎng)液中可以得到利福霉素A、B、C、D、E五種組分。利福霉素成員雖多，但抗菌活性不一，有實用價值者甚少。第38頁,共47頁，2024年2月25日，星期天一、結(jié)構(gòu)利福霉素各結(jié)構(gòu)組分上的差異在于芳香核上側(cè)鏈的不同。

第39頁,共47頁，2024年2月25日，星期天二、抗菌特性這類抗生素的毒性低、療效高且抗菌譜較廣，可特異性地與依賴DNA的RNA聚合酶作用，抑制細菌DNA的轉(zhuǎn)錄過程；而且對腫瘤RNA病毒的依賴RNA的DNA逆轉(zhuǎn)錄酶有抑制作用。廣泛應(yīng)用于治療G＋(革蘭氏陽性菌)、結(jié)核病、麻風(fēng)病和與艾滋病有關(guān)的分枝桿菌感染。第