生物藥物分析與檢驗

1、四環(huán)素類抗生素1111級生物工程級生物工程王婷王婷 胡達胡達 苗譯文苗譯文 宋靜宋靜 韓書婧韓書婧 桂海瓊桂海瓊 鮑小蘭鮑小蘭 四環(huán)素類抗生素1.1.四環(huán)素類抗生素簡介四環(huán)素類抗生素簡介2.2.四環(huán)素結(jié)構(gòu)及分類四環(huán)素結(jié)構(gòu)及分類3.3.四環(huán)素四環(huán)素的性質(zhì)的性質(zhì)4.4.作用機制及其耐藥作用機制及其耐藥性性5.5.鑒別實驗及雜質(zhì)檢查鑒別實驗及雜質(zhì)檢查6.6.含量測定及臨床應(yīng)用含量測定及臨床應(yīng)用7.7.發(fā)展前景的爭議發(fā)展前景的爭議 1.四環(huán)素類抗生素簡介發(fā)現(xiàn)第一個四環(huán)素類抗生素AC Finlay等人在相似的鏈霉菌龜裂鏈霉菌中發(fā)現(xiàn)了土霉素。Robert Burns Woodward 隨后測定了土霉素的結(jié)

2、構(gòu)，使合成四環(huán)素類抗生素成為可能20世紀世紀40年代年代2005年年甘氨酰環(huán)素類抗生素替加環(huán)素研制成功，用于治療對包括四環(huán)素在內(nèi)的其他傳統(tǒng)抗生素耐藥的病菌的感染。1953年發(fā)現(xiàn)將金霉素脫去氯原子，可得到四環(huán)素 OH OOHNOCONH2OHOHOHHHOH OOHNOCONH2OHOHOHHHCl隨后發(fā)現(xiàn)用在不含氯的培養(yǎng)基中生長的隨后發(fā)現(xiàn)用在不含氯的培養(yǎng)基中生長的鏈霉菌菌株發(fā)酵可生產(chǎn)四環(huán)素鏈霉菌菌株發(fā)酵可生產(chǎn)四環(huán)素四 環(huán) 素 類 抗 生 素（tetracycline antibiotics）四環(huán)素類抗生素是由放線菌產(chǎn)生的一類廣譜抗生素。1.四環(huán)素類抗生素簡介包括金霉素（chlotetracyc

3、line)、土霉素（oxytetracycline）、四環(huán)素（tetracycline）及半合成衍生物甲烯土霉素、強力霉素、二甲胺基四環(huán)素等，其結(jié)構(gòu)均含并四苯基本骨架。廣泛用于多種細菌及立克次氏體、衣原體、支原體等所致之感染，產(chǎn)生不良反應(yīng)。1.四環(huán)素類抗生素簡介成人可口服，靜滴時，用葡萄糖成人可口服，靜滴時，用葡萄糖液稀釋后滴注。注意：口服時鹽液稀釋后滴注。注意：口服時鹽酸鹽比堿吸收好，但刺激性較大；酸鹽比堿吸收好，但刺激性較大；宜空腹服用，以免與食物發(fā)生作宜空腹服用，以免與食物發(fā)生作用；肝、腎功能不全者慎用用；肝、腎功能不全者慎用。1.四環(huán)素類抗生素簡介孕、乳婦及孕、乳婦及8 8歲以下小兒禁

4、用歲以下小兒禁用1.四環(huán)素類抗生素簡介菠蘿與四環(huán)素類藥物不宜同時食用1.四環(huán)素類抗生素簡介四環(huán)素類抗生素在酸性和堿性條件下均不穩(wěn)定，四環(huán)素類藥物中含有許多羥基、烯醇羥基及羰基，在中性條件下能與多種金屬離子形成不溶性螯合物。與鈣或鎂離子形成不溶性的鈣鹽或鎂鹽，與鐵離子形成紅色絡(luò)合物，與鋁離子形成黃色絡(luò)合物。在體內(nèi)tetracyclines藥物與鈣離子形成的絡(luò)合物呈黃色沉積在骨骼和牙齒上，小兒服用會發(fā)生牙齒變黃，孕婦服用后其產(chǎn)兒可能發(fā)生牙齒變色，骨骼生長抑制。 2. 2.四環(huán)素結(jié)構(gòu)及分類四環(huán)素結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：四環(huán)素類抗生素為并四苯（Naphthacene）衍生物，具有十二氫化并四苯（1,2,3

5、,4,4a,5,5a,6,11,11a,12,12a-dodecahydronaphthacene）基本結(jié)構(gòu)。該類藥物有共同的A、B、C和D四個環(huán)的母核，通常在5、6、7位上有不同的取代基，構(gòu)成不同的四環(huán)素。 2. 2.四環(huán)素結(jié)構(gòu)及分類四環(huán)素結(jié)構(gòu)及分類名稱及縮寫符號名稱及縮寫符號R4R4R3R3R2R2R1R1四環(huán)素四環(huán)素HOHCH3H金霉素金霉素CLOHCH3H土霉素土霉素HOHCH3OH多西環(huán)素多西環(huán)素HOHCH3OH美他環(huán)素美他環(huán)素HCH2OH常見四環(huán)素類抗生素的結(jié)構(gòu)： 2. 2.四環(huán)素結(jié)構(gòu)及分類四環(huán)素結(jié)構(gòu)及分類 2. 2.四環(huán)素結(jié)構(gòu)及分類四環(huán)素結(jié)構(gòu)及分類分類：天然存在的 四環(huán)素Tetr

6、acycline金霉素Chlortetracycline土霉素Oxytetracycline地美環(huán)素Demeclocycline 2. 2.四環(huán)素結(jié)構(gòu)及分類四環(huán)素結(jié)構(gòu)及分類分類：半合成四環(huán)素 強力霉素Doxycycline賴氨四環(huán)素Lymecycline甲氯環(huán)素Meclocycline甲烯土霉素Methacycline米諾環(huán)素Minocycline氫吡四環(huán)素(吡甲四環(huán)素、吡咯烷甲基四環(huán)素)Rolitetracycline替加環(huán)素也被認為屬于四環(huán)素，但一般歸于甘氨酰環(huán)素類抗生素 3. 3.四環(huán)素四環(huán)素的性質(zhì)的性質(zhì)3、性質(zhì)：（1）酸堿性： 二性化合物：-含有酸性的酚羥基和烯醇羥基-堿性的二甲氨基

7、等電點為PH5臨床上用鹽酸鹽（2）紫外吸收與熒光性：含有共軛體系，具有紫外 吸收；在紫外光照射下會產(chǎn)生熒光，其降解產(chǎn)物同樣產(chǎn)生熒光（3）旋光性：本類抗生素分子中具有不對稱碳原子，故具有旋光性。可利用這一性質(zhì)對該類藥物進行定性，定量分析。 3. 3.四環(huán)素四環(huán)素的性質(zhì)的性質(zhì)（4）差向異構(gòu)化：四環(huán)素類抗生素在弱酸性（pH2.06.0）溶液中會發(fā)生差向異構(gòu)化。這個反應(yīng)是由于A環(huán)上手性碳原子C4構(gòu)型的改變，發(fā)生差向異構(gòu)化，形成差向四環(huán)素類，而失去抗菌能力。 3. 3.四環(huán)素四環(huán)素的性質(zhì)的性質(zhì)（5）降解性質(zhì) 酸性降解：在酸性條件下（pH2），特別是在加熱情況下，四環(huán)素類抗生素C6上的醇羥基和C5a上的氫

8、發(fā)生反式消去反應(yīng)生成脫水四環(huán)素（ATC）： 3. 3.四環(huán)素四環(huán)素的性質(zhì)的性質(zhì)堿性降解：在堿性溶液中，由于氫氧離子的作用，C6上的羥基形成氧負離子，向C11發(fā)生分子內(nèi)親核進攻，經(jīng)電子轉(zhuǎn)移，C環(huán)破裂，生成無活性的具有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的異構(gòu)體： 4 4、作用機制及其耐藥、作用機制及其耐藥性性抗生素的作用主要有4種機制： (1）抑制細胞壁的形成，導致細菌細胞破裂死亡， (2）影響細胞膜的功能（3）干擾蛋白質(zhì)的合成（4）阻礙核酸的合成4 4、作用機制及其耐藥、作用機制及其耐藥性性【作用機制】本類藥物必須進入菌體內(nèi)才能發(fā)揮抑菌作用。對于革蘭陰性菌，藥物首先以被動擴散方式經(jīng)細胞壁外膜的親水性通道轉(zhuǎn)運，再以主動轉(zhuǎn)運

9、方式經(jīng)胞漿膜的能量依賴系統(tǒng)泵入胞漿內(nèi)。對于革蘭陽性菌，藥物進入的轉(zhuǎn)運機制不十分清楚。在胞漿內(nèi)，藥物與核糖體30S亞基的A位特異性結(jié)合，阻止氨基酰tRNA(亦稱氨酰tRNA)進入A位，阻礙肽鏈延長和蛋白質(zhì)的合成。藥物尚可使細菌細胞膜通透性改變，導致胞內(nèi)核苷酸及其他重要成分外漏，從而抑制細菌DNA的復制。高濃度時也具有殺菌作用。哺乳動物細胞缺乏主動轉(zhuǎn)運四環(huán)素類藥物的生物機制，同時其核糖體對藥物的敏感性低，所以藥物可選擇性抑制細菌的蛋白質(zhì)合成過程。4 4、作用機制及其耐藥、作用機制及其耐藥性性 【耐藥性【耐藥性】細菌對本類藥物耐藥性的形成為漸進型，近年來耐藥菌株日漸增多，如金葡菌、A群鏈球菌、肺炎鏈

10、球菌、大腸埃希菌、志賀菌屬等。四環(huán)素、土霉素、金霉素之間為完全交叉耐藥，但是對天然四環(huán)素耐藥的細菌對半合成四環(huán)素可能仍敏感。4 4、作用機制及其耐藥、作用機制及其耐藥性性 1.1.藥物促進細菌核糖體保護蛋白基因藥物促進細菌核糖體保護蛋白基因( (如如tetMtetM等等) )表達表達增強，大量生成的核糖體保護蛋白與核糖體相互作用增強，大量生成的核糖體保護蛋白與核糖體相互作用，保護細菌的蛋白質(zhì)合成過程不受藥物影響；，保護細菌的蛋白質(zhì)合成過程不受藥物影響；2.2.藥物使大腸埃希菌的染色體突變，導致細胞壁外藥物使大腸埃希菌的染色體突變，導致細胞壁外膜的膜的OmpFOmpF外膜膜孔蛋白減少，阻礙四環(huán)素

11、類藥物進外膜膜孔蛋白減少，阻礙四環(huán)素類藥物進入菌體內(nèi)；入菌體內(nèi)；3.3.細菌產(chǎn)生四環(huán)素類藥物泵出基因細菌產(chǎn)生四環(huán)素類藥物泵出基因( (如如tetAtetA等等) )，其表，其表達的膜蛋白具有排出四環(huán)素一陽離子復合物的作用，達的膜蛋白具有排出四環(huán)素一陽離子復合物的作用，使菌體內(nèi)藥物濃度降低；使菌體內(nèi)藥物濃度降低；44細菌產(chǎn)生滅活酶，使藥物失活細菌產(chǎn)生滅活酶，使藥物失活5.鑒別實驗及雜質(zhì)檢查鑒別實驗及雜質(zhì)檢查1、呈色反應(yīng) 濃硫酸反應(yīng) ： 硫酸四環(huán)素呈深紫色；硫酸金霉素呈藍色，硫酸土霉素呈朱紅色，多西 環(huán)素呈黃色 三氯化鐵反應(yīng) ： 本類抗生素分子結(jié)構(gòu)中含酚烴基，遇三氯化鐵試液即呈紅棕色色或褐色。5.

12、鑒別實驗及雜質(zhì)檢查鑒別實驗及雜質(zhì)檢查2 、光譜法 紅外光譜法、紫外光譜法也可用于四環(huán)素的鑒別 5.鑒別實驗及雜質(zhì)檢查鑒別實驗及雜質(zhì)檢查3、 色譜法 HPLC法 薄層色譜法 采用硅藻土作載體，為了獲得較好的分離，在粘合劑中加有聚乙二醇400、甘油以及中性的EDTA緩沖液。EDTA可以克服因痕量金屬離子存在而引起的斑點拖尾現(xiàn)象。5.鑒別實驗及雜質(zhì)檢查鑒別實驗及雜質(zhì)檢查雜質(zhì)檢查雜質(zhì)檢查1、有關(guān)物質(zhì) 1）來源：生產(chǎn)和貯存過程中產(chǎn)生的異構(gòu)雜質(zhì)、降解雜質(zhì) 2）檢查方法：HPLC法 2、雜質(zhì)吸光度 1）四環(huán)類抗生素多為黃色結(jié)晶性粉末；而異構(gòu)體、降解產(chǎn)物顏色較深，此類雜質(zhì)的存在均可使四環(huán)素類抗生素的外觀色澤變

13、深。因此中國藥典和BP（2000）均規(guī)定了一定溶劑、一定濃度、一定波長下雜質(zhì)吸收度的限量。 2）檢查方法：UV法 3、殘留溶劑 中國藥典對鹽酸多西環(huán)素中的乙醇殘留檢查，采用氣相色譜法。規(guī)定乙醇限量為4.3%-6.0%。6.6.含量測定及臨床應(yīng)用含量測定及臨床應(yīng)用 含量測定四環(huán)素類抗生素的含量測定，目前各國藥典多采用高效液相色譜法。6.6.含量測定及臨床應(yīng)用含量測定及臨床應(yīng)用 臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用用于立克次體病、衣原體病、支原體病、螺旋體病的臨床治療。一般臨床首選多西環(huán)素。1.立克次體感染：對斑疹傷寒、鼠型斑疹傷寒、再燃型斑疹傷寒、立克次體病和恙蟲病等，四環(huán)素可作首選。對柯克斯立克次體引起的非典型肺

14、炎也具有好的療效。6.6.含量測定及臨床應(yīng)用含量測定及臨床應(yīng)用 2.衣原體感染：四環(huán)素對鸚鵡熱衣原體引起的鸚鵡熱，對肺炎衣原體引起的肺炎，對沙眼衣原體引起的非特異性尿道炎子宮頸炎、性病淋巴肉芽腫、沙眼等，口服或局部應(yīng)用均有療效。多西環(huán)素為首選。3.支原體感染：對肺炎支原體引起的非典型肺炎及非特異性尿道炎，有良好療效。4.螺旋體感染：治療博氏疏螺旋體所致慢性游走性紅斑和回歸熱螺旋體引起的回歸熱為最有效的藥物。5.細菌性感染：治療肉芽腫鞘桿菌引起的腹股溝肉芽腫、霍亂弧菌引起的霍亂和布魯菌引起的布魯菌病均為首選藥物。7.7.發(fā)展前景的爭議發(fā)展前景的爭議 抗生素是老百姓最熟悉，也是最容易被“抗生素是老

15、百姓最熟悉，也是最容易被“濫用”的藥物。然而說到“濫用”，很多人其實并不清楚其中的含義。實際上，凡是超時、超量、不對癥使用或未嚴格規(guī)范使用抗生素，都屬于濫用。一旦發(fā)生以上情況，就可能給患者帶來“四重危害”。7.7.發(fā)展前景的爭議發(fā)展前景的爭議 第一重：毒副作用第一重：毒副作用“是藥三分毒”，應(yīng)嚴格遵照醫(yī)囑服藥，切不可盼復心切，擅自加大抗菌藥物(包括抗生素和人工合 成的抗菌藥，如氟哌酸)的藥量，否則很可能損傷神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟、血液系統(tǒng)。尤其是對肝腎功能出現(xiàn)異常的患者，更要慎重。需要強調(diào)的是，一般來說，輕度上呼 吸道感染選用口服抗生素即可，但很多人卻選擇了靜脈輸液，這無形中也增加了出現(xiàn)副作用的風險。

16、7.7.發(fā)展前景的爭議發(fā)展前景的爭議 第二重：過敏反應(yīng)第二重：過敏反應(yīng)多發(fā)生在具有特異性體質(zhì)的人身上，其表現(xiàn)以過敏性休克最為嚴重。青霉素、鏈霉素都可能引發(fā)，其中青霉素最常見也更為嚴重。過敏反應(yīng)嚴重時可能致命。第三重：二重感染第三重：二重感染當用抗菌藥物抑制或殺死敏感的細菌后，有些不敏感的細菌或霉菌卻繼續(xù)生長繁殖，造成新的感染，這就是“二重感染”。這在長期濫用抗菌藥物的病人中很多見。因此治療困難，病死率高。7.7.發(fā)展前景的爭議發(fā)展前景的爭議 第四重：耐藥第四重：耐藥大量使用抗生素無疑是對致病菌抗藥能力的“鍛煉”，在絕大多數(shù)普通細菌被殺滅的同時，原先并不占優(yōu) 勢的具有抗藥性的致病菌卻存留了下來，并大量繁衍。而且由于藥物長期刺激，使一部分致病菌產(chǎn)生變異、成為耐藥菌株。這種耐藥性既會被其他細菌所獲得，也會 遺傳給下一代。“超級細菌”很大程度