氨基糖苷类抗生素.ppt

第七章 氨基糖苷类抗生素(Aminoglycoside Antibiotics)结核病结核病是青年人容易发生的一种慢性和缓发的传染病。一年四季都可以发病，15岁到35岁的青少年是结核病的高发人群。潜伏期48周。其中80发生在肺部，以 肺 结 核(pulmonary tuberculosis)最为常见。其他部位(颈淋巴、脑膜、腹膜、肠、皮肤、骨骼)也可继发感染。结核杆菌1943年美国土壤微生物学家S.A.瓦克斯曼的实验室从链霉菌中分离得到链霉素，它是继青霉素后第二个生产并用于临床的抗生素。它有抗结核杆菌的特效作用，开创了结核病治疗的新纪元。从此，结核杆菌肆虐人类生命几千年的历史得以有了遏制的希望。第一节 概述一、氨基糖苷类抗生素结构特点：一、氨基糖苷类抗生素结构特点：定义：由氨基环己醇（如链霉胍、2-脱氧链霉胺、放线菌胺）、氨基糖和糖组成的抗生素的总称。根据氨基环醇与氨基糖的种类和结合方式分类：1,3-二氨基环醇 一取代 含有链霉胍结构的衍生物其他常用的氨基糖苷类抗生素：1,3-二氨基环醇 4,6-二取代 2-去氧链霉胺为母体天然氨基糖苷类链霉素(streptomycin)新霉素(neomycin)卡那霉素(kanamycin)妥布霉素(tobramycin)大观霉素(spectinomycin)西索米星(sisomicin)庆大霉素(gentamicin)小诺米星(micronomicin)阿司米星半合成氨基糖苷类阿米卡星(amikacin)奈替米星(netilmicin)二、种类、来源来源：链霉菌或小单孢菌培养液中提取或以天然品为原料半合成制取而得的一类水溶性较强的碱性抗生素.特点：水溶性好，性质稳定，抗菌谱广，抗菌杀菌能力强，用药方便，与内酰胺类抗生素有协同作用等。小单孢菌链霉菌（一）、体内过程1、吸收 氨基糖苷类的极性和解离度均较大，口服很难吸收。多采用肌内注射，吸收迅速而完全。2、分布 氨基糖苷类与血浆蛋白结合率均低，多数在10%以下。其穿透力很弱，主要分布于细胞外液，在肾皮层和内耳内、外淋巴液有高浓度聚积，且在内耳外淋巴液中浓度下降很慢。不易透过血脑屏障，但能通过胎盘进入胎儿体内三、氨基糖苷类抗生素的一般共性3、代谢与排泄 氨基糖苷类抗生素在体内并不代谢。主要以原形经肾小球滤过。除奈替米星外，也都不在肾小管重吸收。（二）、抗菌作用和作用机制1、各种需氧G-杆菌：大肠埃希菌、铜绿假单胞菌、变形杆菌属、克雷伯杆菌属、肠杆菌属、志贺菌属和枸 橼酸杆菌属；2、对沙门菌属、沙雷菌属、产碱杆菌属、不动杆菌属 和嗜血杆菌属也有一定抗菌作用；3、对MRSA和MRSE也有较好抗菌活性。4、链霉素、卡那霉素还对结核分枝杆菌有效。抗菌谱抗 菌 特 点：为为静止期静止期速效杀菌剂。速效杀菌剂。对对需氧菌需氧菌有效，对厌氧菌无效。有效，对厌氧菌无效。存在存在抗菌后效应抗菌后效应（PAE，Post Antibiotic Effect）。首次接触效应首次接触效应（FEEFEE，First Exposure Effect）。在在碱性碱性环境中抗菌活性增强。环境中抗菌活性增强。PAE：指停药后，抗生素在机体内的浓度低于最低抑菌浓度MIC或者被机体完全清除，细菌在一段时间内仍处于持续受抑制状态。FEE：细菌首次接触抗生素时，能被迅速杀死，当未被杀死的细菌再次或多次接触同种抗生素时，其杀菌作用明显降低。1.抑制细菌蛋白质合成（1）起始阶段，抑制70S起始复合物的形成。（2）选择性地与30S亚基上靶蛋白结合（如P10），使mRNA上的密码错译，导致异常的、无功能的蛋白质合成。抗菌作用机制（3）阻碍终止因子（R）与核蛋白体A位结合，使已合成的肽链不能释放并阻止70S核蛋白体的解离，最终造成菌体内核蛋白体的耗竭。抑制蛋白质合成的开始2、能破坏细菌胞浆膜的完整性 通过离子吸附作用附着于细菌体表面造成胞膜缺损致使胞膜的通透性增加，细胞内钾离子、腺嘌呤核苷酸、酶等重要物质外漏，从而导致细菌死亡。1、产生钝化酶：乙酰化酶、腺苷化酶、磷酸化酶 2、膜通透性改变 3、靶位的修饰：细菌核糖体30s亚基靶蛋白上S12蛋白质中一个氨基酸被替代，致使对药物的亲和力降低。（三）、菌体耐药机制1.用于敏感需氧G-菌所致的全身感染。如脑膜炎、呼吸道、泌尿道、皮肤软组织、胃肠道、烧伤、创伤及骨关节感染等。（四）、临床应用2.合用广谱青霉素、第三代头孢菌素或氟喹诺酮类等药用于败血症、肺炎、脑膜炎等严重感染。3.利用该药口服不吸收的特点，可以治疗消化道感染，作为肠道术前准备、肝昏迷用药。4.制成外用软膏或眼膏或冲洗液治疗局部感染。5.链霉素、卡那霉素可作为结核治疗药物。（五）、不良反应1、耳毒性 A、前庭神经损伤。头昏、视力减弱、眼球震颤、眩晕、恶心、呕吐和共济失调。新卡那霉素链霉素B、耳蜗听神经损伤耳鸣、听力减退和永久性耳聋新霉素卡那霉素阿米卡星西索米星庆大霉素妥布霉素奈替米星链霉素 氨基糖苷类对听力的损害已引起重视,我国每年新增聋哑儿3万名左右,50%与药物有关 2.肾毒性：药物经肾排泄，主要损害近曲小管上皮细胞,一般不影响肾小球，肾皮质浓度高，出现蛋白尿、血尿、肾衰。3、神经肌肉麻痹机制：Ach乙酰胆碱释放需Ca2+，氨基苷与突触前膜钙结合部位结合，抑制Ach释放,阻滞神经肌肉传导，表现为心肌抑制，肌肉松弛，血压下降。4、过敏反应 药疹、药热、嗜酸粒细胞增多，偶见休克，链霉素仅次于青霉素。抢救：皮注肾上腺素，静注葡萄糖酸钙。常用氨基糖苷类抗生素链 霉 素1944年用于临床，水溶液稳定，保存一周。1.对结核菌敏感，用于各种结核病。2.鼠疫、兔热病（首选）3.肠球菌、链球菌引起的心内膜炎（与青霉素合用）庆 大 霉 素 抗菌作用强，常首选治疗常见G-菌感染。1、广泛用于G-菌感染，首选药。2、抗绿脓杆菌有效，常合用梭苄西林，不混同静滴。3、口服用于肠道感染及肠道手术前给药。卡 那 霉 素 抗菌相似于链霉素，对绿脓杆菌无效；抗结核有效（次选）1.用于G-菌感染，毒性和耐药性常见，已被庆大霉素等取代。2.常见耳毒性、肾毒性 妥 布 霉 素 1、抗绿脓杆菌作用庆大霉素（为庆大的2-4倍）用于铜绿假单胞菌所致的感染，通常与青霉素类或头孢类药物合用。第二节 链霉素的结构和理化性质一、链霉素结构：N-甲基葡糖胺、链霉糖、链霉胍命名：链霉素(Aminoglycoside Antibiotics)化学名为N-甲基-2-L-葡萄糖胺-(12)-L-链霉糖-(14)-链霉胍链霉素的作用机理 链霉素主要与原核细胞(如细菌)核糖体30S亚单位结合，抑制细菌蛋白质(酶)的合成,使细菌不能正常生长或者代谢而死亡。链霉素二、链霉素理化性质1.物理性质 链霉素游离碱为白色粉末。其大多数盐类也是白色粉末或结晶，无臭，味微苦。链霉素在中性溶液中能以三价正离子形式存在，所以可以用离子交换法进行提取。pK=11.5pK=7.72.稳定性 链霉素比较稳定，空气和阳光对干燥粉末的影响不大。含水量为3%的成品，在室温下放置，至少两年无显著变化。但链霉素的游离碱或其盐均易吸收空气中的水分而潮解，潮解后含水量增加，容易分解，稳定性显著下降。链霉素的水溶液比较稳定，但其受pH和温度的影响较大。短时间加热，如在70oC加热半小时，对活性无明显影响。100oC加 热 10min，活性约损失一半。最稳定的pH是4.04.5。酸和碱都具有破坏作用可求得链霉素在一定温度和pH值下的失活速率常数的对数值IgK(如250C,pH=7时的IgK为-6.0)，再由IgK和时间就可从图求得残存链霉素的百分率(如IgK为-6，放置20天的残存率为98.4%)。双氢链霉素3.溶解度 由于链霉素分子中含很多亲水基团（羟基和胺基），故很容易溶于水，而很难溶于有机溶剂中。链霉素盐酸盐易溶于甲醇，难溶于乙醇，而硫酸盐即使在甲醇中也很难溶解。链霉素硫酸盐的溶解度（28oC）4 光学性质光学性质 链霉素盐等含有许多不对称碳原子，链霉素盐等含有许多不对称碳原子，故都具有旋光性。故都具有旋光性。一定范围内链霉素的比旋度与链霉素浓度间的一定范围内链霉素的比旋度与链霉素浓度间的关系可绘制曲线，利用这种关系就能直接迅速关系可绘制曲线，利用这种关系就能直接迅速测得链霉素的浓度，该法在工业生产控制上很测得链霉素的浓度，该法在工业生产控制上很有意义。有意义。4化学反应（一）链霉素的降解反应在酸性条件下：3.醛基反应链霉素与苄胺反应席夫碱沉淀第三节链霉素的发酵生产工艺一生产菌种二发酵工艺及其控制要点三提取与精制一 生产菌种灰色链霉菌常用诱变剂物理诱变剂：紫外线，射线，快中子，激光化学诱变剂：氮芥，乙烯亚胺，亚硝酸，硫酸二乙酯、亚硝基胍等杂交育种和诱变育种 高产 耐高浓度磷酸盐防止菌种变异采取的措施防止菌种变异采取的措施采用冷冻干燥法或沙土管法保存采用冷冻干燥法或沙土管法保存严格掌握保存生产菌种的条件严格掌握保存生产菌种的条件严格控制生产菌落在琼脂斜面上的传代次数严格控制生产菌落在琼脂斜面上的传代次数定期进行纯化筛选定期进行纯化筛选选育新菌种选育新菌种二 发酵工艺及其控制要点1、斜面孢子培养培养基：葡萄糖、蛋白胨和豌豆浸汁。斜面质量：菌落分布均匀，密度适中，颜色洁白，背面颜色为淡棕色。2、种子培养摇瓶种子培养 种子质量以菌丝的阶段特征、发酵单位、菌丝黏度或者浓度、种子液色泽、和无杂菌检查为指标。种子扩大培养 2-3级的种子罐培养，可根据发酵罐的体积和接种量来确定。在罐温27下培养6263小时。1）发酵培养基培养基：葡萄糖，黄豆饼粉，硫酸铵，玉米浆，磷酸盐，碳酸钙等。无机元素中磷元素较为重要，一般浓度范围在46.5-465mg/L，其他的无机离子一般不需要添加。其中要控制亚铁离子的浓度，超过60ug/mL，就会产生毒素。3 发酵罐培养及控制要点（1）溶解氧的影响和控制灰色链霉菌是高度需氧菌。因此，搅拌转速是影响的重要因素。2）发酵条件及其控制要点（2）温度的影响及其控制灰色链霉菌对温度敏感。最佳发酵温度在27-28.5。（3）pH值的影响及其控制u链霉菌菌丝生长的最适合pH值为6.6-7.0，链霉素合成的最适合pH值6.8-7.3，,低于6.0或者高于7.5不利于发酵生产。（4）中间补料控制三、提取与精制（一）（一）发酵液的过滤及预处理发酵液的过滤及预处理用草酸酸化至pH=3pH=3左右，直接蒸汽加热，维持2min2min，冷却，过滤，再用NaOHNaOH调pHpH值至6.77.26.77.2，得原滤液质量标准1.1.外观澄明2.2.pH=6.7-7.2pH=6.7-7.23.3.温度在1010以下4.4.高价离子含量很少5.5.链霉素浓度为5000U/mL5000U/mL（二）（二）吸附和解吸吸附和解吸生产上常用的树脂磺酸型和羧酸型11弱酸1014101422弱酸10131013（三）（三）精制精制主要杂质：链霉胍、二链霉胺、杂质1 1号，小分子金属离子。精制方法：1.1.高交联度树脂精制2.2.浓缩和活性炭脱色精制思考题1、氨基糖苷类抗生素结构特点？2、链霉素的理化特性有哪些？3、氨基糖苷类抗生素的不良反应？4、链霉素发酵过程中的控制要点？5、链霉素的提取精制过程？