微生物藥物的定義和組成課件

第一章緒論

第一節(jié)微生物藥物的定義和組成

以及微生物藥學(xué)的研究內(nèi)容

抗生素的定義（Waksman，1942）“抗生素是微生物在其代謝過程中所產(chǎn)生的、具有抑制它種微生物生長及活動甚至殺滅它種微生物性能的化學(xué)物質(zhì)。”/lndx/抗生素的一般定義“抗生素”是在低微濃度下有選擇地抑制或影響它種生物機能的、是在微生物生命過程中產(chǎn)生的具有生物活性的次級代謝產(chǎn)物及其衍生物?！庇嘘P(guān)專業(yè)名詞在很多國外的文獻中通?？梢钥吹降挠校篴ntibiotics;anti-infectiveagents;anti-microbialagents;anti-bacterialagents等。

微生物藥物的定義由微生物（包括重組微生物）在其生命活動過程中產(chǎn)生的、在低微濃度下具有生理活性的次級代謝產(chǎn)物及其衍生物。這些具有生理活性的次級代謝產(chǎn)物包括：具有抗微生物感染、抗腫瘤和抗病毒的所謂傳統(tǒng)的抗生素,以及具有調(diào)節(jié)原核生物和真核生物生長、復(fù)制等生理功能的特異性酶抑制、免疫調(diào)節(jié)、受體拮抗、抗氧化等作用的化學(xué)物質(zhì)。

初級代謝產(chǎn)物與次級代謝產(chǎn)物

作為藥物的差別第一，初級代謝和次級代謝是完全不同的兩個代謝系統(tǒng)；第二，初級代謝物和次級代謝物的理化特性有著很大的區(qū)別，后者為小分子物質(zhì)，其分子量小于3000，且化學(xué)結(jié)構(gòu)多樣性；初級代謝產(chǎn)物與次級代謝產(chǎn)物

作為藥物的差別第三，次級代謝物對產(chǎn)生它的微生物的作用不明顯或沒有作用；第四，初級代謝物作為藥物使用時盡管也有藥理活性作用，但一般往往沒有確定的作用靶點且更多的是作為輔助或營養(yǎng)藥物，而次級代謝物具有確切的作用靶點和明顯的治療效果。藥物的歸類——根據(jù)功能預(yù)防藥治療藥診斷藥保健藥有些藥物同時具有預(yù)防、治療和保健康復(fù)的作用。天然藥物的種類生物制品生化藥物抗生素微生物藥物植物藥物中草藥基因工程藥物生物技術(shù)藥物等同一種藥物，如果以不同的方式生產(chǎn)，那它可以被歸納在不同的范疇。微生物藥物的英文名稱Monaghan(1990年):Biopharmaceutin(與Biopharmacetics的區(qū)別)中國抗生素專業(yè)委員會（1992年）：MicrobialMedicine（擴大了Antibiotics的內(nèi)容）生物轉(zhuǎn)化與現(xiàn)代制藥

微生物或酶的生物轉(zhuǎn)化過去大多僅涉及到“生物有機”或“生物化工”的領(lǐng)域，而近年來，應(yīng)用生物轉(zhuǎn)化技術(shù)在很多藥物以及重要中間體的制備過程中發(fā)揮了重要作用。而這一技術(shù)所涉及的很多內(nèi)容與微生物藥學(xué)所研究的內(nèi)容相關(guān)如，微生物轉(zhuǎn)化菌種的篩選和選育、生物轉(zhuǎn)化過程的調(diào)節(jié)和控制以及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的分離和純化等。

第二節(jié)

從抗生素到微生物藥物

的發(fā)展概況

開創(chuàng)抗生素時代的淵源1876年，發(fā)現(xiàn)“Tyndall現(xiàn)象”的物理學(xué)家Tyndall曾記載過青霉菌屬的一個菌株對細菌的生長有抑制作用，但他認為青霉菌的作用是妨礙細菌吸收氧氣;1877年，Pasteur和Jonbert發(fā)現(xiàn)空氣中某些細菌能夠抑制炭疽桿菌的生長，但他們的注意力似乎集中在免疫學(xué)上面，而未注意到細菌間的拮抗作用。開創(chuàng)抗生素時代的淵源1885年，Babes用固體培養(yǎng)基及液體培養(yǎng)基試驗出一種微生物可以產(chǎn)生一種物質(zhì)來阻止另一種微生物的生長。1887年，Garre記述了用明膠培養(yǎng)基檢測拮抗性細菌的方法。1889年，Bouchard注意到銅綠假單胞菌有拮抗其他細菌的能力。圖1-1細菌間的相互作用使霍亂弧菌的細胞形態(tài)發(fā)生改變1、正常的霍亂弧菌2、受球菌作用后的霍亂弧菌

微生物產(chǎn)生拮抗作用的可能原因1、營養(yǎng)物質(zhì)被消耗。2、培養(yǎng)基的理化性質(zhì)被改變。3、微生物產(chǎn)生的酶的作用。4、產(chǎn)生毒物或抗生素。5、空間的爭奪。抗生素時代的開創(chuàng)

——青霉素的發(fā)現(xiàn)圖1-2污染的青霉菌抑制周圍葡萄球菌的生長抗生素時代的開創(chuàng)

——青霉素的發(fā)現(xiàn)

1929年，F(xiàn)leming偶爾發(fā)現(xiàn)音符型青霉菌對葡萄球菌有拮抗作用。這種青霉菌的液體培養(yǎng)液能夠抑制或殺死多種病原菌，并得到了粗品。但沒有做進一步的研究。1932年Clutterbuck,，1935年Reid對這種青霉菌的代謝產(chǎn)物進行過研究，都認為其性質(zhì)不穩(wěn)定而不值得研究。另外，當(dāng)時都熱衷于飛黃騰達的磺胺類藥物的研究而將其放棄。青霉素的發(fā)現(xiàn)

——FloreyandChain的作用Florey是使青霉素重見天日的中心人物，他早期邀請Chain研究Fleming發(fā)現(xiàn)的具有抗菌作用的溶菌酶，從而熟悉了關(guān)于自然界的抗生物質(zhì)的大量文獻。他們計劃系統(tǒng)研究這些抗生物質(zhì)的動機有兩個：一是他們的研究興趣（這是主要的）；二是當(dāng)時的資助即將結(jié)束，而目前申請的課題對醫(yī)藥又有一定的用途，容易獲得資助。青霉素的發(fā)現(xiàn)

——FloryandChain具體選擇

青霉素研究的原因第一，F(xiàn)leming已經(jīng)指出青霉素對葡萄球菌有抗菌作用，他用純度不到5%的粗品進行小鼠實驗，取得了驚人的效果。而當(dāng)時普遍使用的磺胺藥對葡萄球菌相對來說已經(jīng)沒有作用。第二，青霉素是一個不穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)，對作為生物化學(xué)家的Chain來說具有挑戰(zhàn)性，他希望在青霉素提純過程中有所創(chuàng)新。青霉素的發(fā)現(xiàn)

——希特利的功勞由于Chain受溶菌酶的影響，認為青霉素也是一種蛋白質(zhì)，故一直得不到純品。希特利發(fā)明了反萃取，使得到了純度很高的青霉素?？股貢r代的開創(chuàng)

——實現(xiàn)青霉素工業(yè)化生產(chǎn)的主要貢獻1、有機酸等浸沒深層發(fā)酵技術(shù)已經(jīng)成熟。2、用X-線照射進行青霉素菌種的誘變育種取得了成功。3、使用玉米漿發(fā)酵使青霉素發(fā)酵單位有了很大的提高?？股匕l(fā)展的黃金時代這一時期抗生素研究的各個方面都非?；钴S，發(fā)展迅速，成就也特別多，歸納起來主要是三個方面的貢獻：一是研究系統(tǒng)化——進行了有目的、有計劃的科學(xué)研究，并且所使用的方法也十分嚴謹；二是生產(chǎn)方法工業(yè)化——建立了大規(guī)模的抗生素制藥工業(yè)，且產(chǎn)品達到一定的純度以及有明確的作用和療效；三是傳染病治療方式的改變——推廣了化學(xué)治療的范圍并開辟了新的用途。

鏈霉素發(fā)現(xiàn)者Worksman表1-1早期發(fā)現(xiàn)并在臨床應(yīng)用的一些重要的抗生素品種其他抗生素的發(fā)展抗腫瘤抗生素柔紅霉素、絲裂霉素C、博萊霉素；抗蟲抗生素鹽霉素、莫能菌素、阿弗米??；農(nóng)用抗生素春雷霉素、有效霉素、井崗霉素;抗病毒抗生素阿糖腺苷、偏端霉素A等都是目前具有應(yīng)用價值的天然抗生素。抗生素的發(fā)展——

歷年上市的新抗生素數(shù)量

抗生素的發(fā)展——

2001年以來上市的新抗生素(6種)

半合成抗生素的發(fā)展半合成抗生素的發(fā)展

——6-APA的發(fā)現(xiàn)

推動半合成青霉素研究的主要原因是由于當(dāng)時大量使用青霉素而引起的嚴重的細菌耐藥性問題。

1959年，英國的Chain利用大腸桿菌酰胺酶裂解青霉素G獲得了6-氨基青霉烷酸（6-aminopenicillanic,6-APA）.

同年，英國Beecham公司從6-APA合成了苯乙青霉素，以后又合成了一系列具有抗耐藥菌作用的半合成青霉素半合成抗生素的發(fā)展

——7-ACA的發(fā)現(xiàn)受半合成青霉素研究成功的啟發(fā)，英國Glanxo公司的研究人員，從低活性的頭孢菌素C經(jīng)化學(xué)裂解得到了7-氨基頭孢烷酸（7-aminocephalosporinacid,7-ACA），從此，半合成頭孢菌素的工作開始活躍起來，并大大地推動了整個天然抗生素結(jié)構(gòu)改造工作的開展。目前臨床使用的抗感染抗生素中，發(fā)達國家beta-內(nèi)酰胺類占60%以上，我國占20~30%左右化學(xué)修飾的目的——

1）擴展抗菌譜的修飾

通過向青霉素G側(cè)鏈導(dǎo)入氨基等的修飾，開發(fā)出氨芐西林(ampicillin)與阿莫西林(amoxicillin)等廣譜青霉素；向側(cè)鏈導(dǎo)入羧基等的修飾，研制出對銅綠假單胞菌等難控制的革蘭陰性菌也有良好作用的抗菌譜更廣的羧芐西林(carbenicillin)與磺芐西林(sulbenicillin)，繼而開發(fā)出哌拉西林(piperacil-lin)與美洛西林(mezlocillin)等活性更強的廣譜青霉素?；瘜W(xué)修飾的目的——

2）增強抗菌活性的修飾

天然頭孢菌素C、頭霉素(cephamycins)與頭菌素(cephabacins)抗菌譜廣，但抗菌活性極低，都不能應(yīng)用。經(jīng)過適當(dāng)?shù)男揎椃堑岣吡丝咕钚裕覕U展了抗菌譜。臨床應(yīng)用的頭孢菌素類抗生素已由第一代發(fā)展到第四代，成為當(dāng)前最重要的一類抗感染藥物?；瘜W(xué)修飾的目的——

2）增強抗菌活性的修飾

利用超敏感菌株篩選出的磺酰胺菌素(sulfazecin)等單環(huán)β-內(nèi)酰胺類化合物抗菌活性低微，不能應(yīng)用。經(jīng)過大量結(jié)構(gòu)修飾，篩選出的安曲南(azteronam)與卡魯莫南(carumonam)具有很強抗革蘭陰性細菌，包括銅綠假單胞菌活性，已臨床應(yīng)用。化學(xué)修飾的目的——

2）增強抗菌活性的修飾

去掉土霉素的6位氧，制得多西環(huán)素(doxycycline)，抗菌譜同四環(huán)素，但抗菌活性比四環(huán)素強2～8倍。將四環(huán)素4位的二甲氨基再導(dǎo)入7位，合成出米諾環(huán)素(minocycline)，抗菌活性比四環(huán)素強8～12倍。化學(xué)修飾的目的——

3）克服耐藥性的修飾

（降低底物對酶的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性）

①向青霉素分子中受β-內(nèi)酰胺酶攻擊部位附近導(dǎo)入障礙性基團，使酶難與之結(jié)合，從而保護青霉素免遭分解。如甲氧西林、萘夫西林、苯唑西林、氯唑西林、二氯西林、氟氯西林等都在β-內(nèi)酰胺基附近有甲氧基、乙氧基、苯基等空間位阻較大的基團，對青霉素酶穩(wěn)定，用于治療產(chǎn)青霉素酶的金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌感染。化學(xué)修飾的目的——

3）克服耐藥性的修飾

（降低底物對酶的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性）②向側(cè)鏈導(dǎo)入Z-氧亞胺基(肟基)或O-烷基取代的肟基可增強對廣譜β內(nèi)酰胺酶的穩(wěn)定性，如頭孢呋辛(cefuroxime)、頭孢噻肟(cefotaxime)與頭孢地尼(cefdinir)等氨噻肟型第三代以及第四代頭孢菌素等，但可被超廣譜β內(nèi)酰胺酶(氧亞胺β內(nèi)酰胺酶)分解。化學(xué)修飾的目的——

3）克服耐藥性的修飾

（降低底物對酶的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性）③向β-內(nèi)酰胺環(huán)上引入甲氧基或甲酰氨基，增強酶穩(wěn)定性。如頭孢西丁(cefoxitin)、頭孢美唑(cefmetazole)、頭孢替坦(cefotetan)、頭孢拉腙(cefbuperazone)與頭孢米諾(cefminox)等頭霉素對超廣譜β-內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定。化學(xué)修飾的目的——

3）克服耐藥性的修飾

（消除鈍化酶作用基團）選擇地消去氨基糖苷分子中的某些羥基、烷化氨基或以羥基氨基酸?；囟ǖ陌被捎行У乜朔退幮裕旱刎惪ㄐ?dibekacin,雙去氧卡那霉素B)；奈替米星(netimicin,N-乙基西梭霉素)；阿米卡星(amikacin，氨羥丁?？敲顾?；阿貝卡星(arbekacin)是地貝卡星的1位氨基被(S)-4-氨基-2-羥基丁?；男卵苌?，活性比阿米卡星強，特別對MRSA有強大的抗菌力，MIC50與MIC90分別為0.39與1.56μg/ml，是一抗MRSA的氨基糖苷?；瘜W(xué)修飾的目的——

3）克服耐藥性的修飾

（增辟新作用點）3位為酮基的十四元大環(huán)內(nèi)酯－酮內(nèi)酯有兩個以上的作用點，如泰利霉素對大環(huán)內(nèi)酯耐藥菌尤其對肺炎球菌有很強作用于2001年上市。賽霉素(cethromycin,ABT-773)是進入臨床試驗的第二個酮內(nèi)酯，性能與泰利霉素相似，對大環(huán)內(nèi)酯敏感與耐藥的肺炎鏈球菌、化膿性鏈球菌有良好作用，對流感嗜血桿菌、卡拉莫拉菌、奈瑟菌屬、李斯特菌、葡萄球菌(MSSA)、肺炎支原體、衣原體、軍團菌、幽門螺桿菌、棒狀桿菌與革蘭陽性厭氧菌亦有較好作用，對鳥分枝桿菌有中度作用，t1/23.6~6.7h，血清蛋白結(jié)合率90%，預(yù)期療效與泰利霉素相似。A-217213抗肺炎鏈球菌包括耐大環(huán)內(nèi)酯的菌株活性比泰利霉素強，對金黃色葡萄球菌亦有較強活性?；瘜W(xué)修飾的目的——

3）克服耐藥性的修飾

（增辟新作用點）向四環(huán)素類抗生素的9位引入甘氨酰氨基得到的甘氨環(huán)素類(glycylcyclines)對起源于核糖體保護與外排機制的耐藥菌都有作用。其中替吉環(huán)素(tigecycline，叔丁基甘氨酰氨基米諾環(huán)素，GRA-936)在低濃度(≥0.12μg/ml)下，即可抑制四環(huán)素的高度耐藥菌(MIC≤128μg/ml)，對臨床分離的重要致病菌(包括耐四環(huán)素、糖肽與氟喹諾酮類的革蘭陽性菌)有廣泛活性，對MRSA、耐青霉素肺炎鏈球菌(PRSP)與耐萬古霉素腸球菌(VRE)的MIC90分別為0.5、0.03與0.12μg/ml，優(yōu)于萬古霉素、共殺菌素(synercid)與利奈唑酮(linezolid)，口服300mg，Cmax2.8μg/ml，AUC17.9μg.h/ml，t1/2

長達36h,已進入III期臨床試驗?；瘜W(xué)修飾的目的——

3）克服耐藥性的修飾

『增強青霉素結(jié)合蛋白(PBPs)親和力的修飾』向β-內(nèi)酰胺類抗生素分子中導(dǎo)入適當(dāng)?shù)挠H脂性取代基，探索既增強PBP2a親和力，又不過分增大血清蛋白結(jié)合率的物質(zhì)。新頭孢菌素MC-02479對革蘭陽性菌有很強抗菌活性，抗MRSA、糞腸球菌與肺炎鏈球菌的MIC分別為0.25~4、0.06~0.5與0.008~1μg/ml。BMS-247243對MRSA的MIC90為4μg/ml。NB-2001抗MRSA活性比萬古霉素強，S-3578對MRSA療效與萬古霉素相似，TAK-599對MRSA的MIC為0.88~4.72μg/ml。4）改善藥物動力學(xué)性能的修飾

適當(dāng)?shù)亟Y(jié)構(gòu)修飾可改善抗生素的藥物動力學(xué)性質(zhì)，如增強穩(wěn)定性，改善吸收，提高血藥濃度，延緩消除半衰期和提高生物利用度等。4）改善藥物動力學(xué)性能的修飾

——增強穩(wěn)定性的修飾：

（1）消除四環(huán)素分子中不穩(wěn)定部分四環(huán)素遇酸，6位羥基與5a位氫脫水形成去水四環(huán)素(anhydrotetracycline)失去抗菌活性。經(jīng)修飾除去6位羥基的6-甲烯基土霉素(美他環(huán)素,methacycline)，6-去氧土霉素(多西環(huán)素,doxycycline)，米諾環(huán)素(minocycline)以及全合成的6-去甲基-6-去氧-6-硫雜四環(huán)素(硫四環(huán)素，thiatetracycline)等對酸穩(wěn)定并兼具優(yōu)異的藥物動力學(xué)性能。4）改善藥物動力學(xué)性能的修飾

——增強穩(wěn)定性的修飾：

（2）消除紅霉素分子中不穩(wěn)定部分紅霉素的6-羥基與9-羰基在酸性下易縮合形成6,9-半縮酮，進而失水轉(zhuǎn)化成脫水紅霉素與6,9;9,12-螺縮酮而失去抗菌活性。適當(dāng)?shù)匦揎梾⑴c上列反應(yīng)的有關(guān)基團，如6-羥基，9-羰基，12-羥基乃至8位質(zhì)子，均可阻斷此降解反應(yīng)，提高對酸的穩(wěn)定性。將紅霉素的6-羥基轉(zhuǎn)變?yōu)?-甲氧基的克拉霉素(clarithromycin)；紅霉素9-羰基肟醚化的羅紅霉素(roxithromycin)；紅霉素肟經(jīng)Beckmann重排、N-甲基化制得的阿奇霉素(azithromycin)9-紅霉胺經(jīng)進一步修飾篩選出的地紅霉素(dirithromycin)等對酸穩(wěn)定，藥物動力學(xué)性能都有明顯改善，稱為第二代大環(huán)內(nèi)酯抗生素。4）改善藥物動力學(xué)性能的修飾

——增強穩(wěn)定性的修飾：

（3）消除頭孢菌素分子中不穩(wěn)定部分頭孢菌素3-位乙酰氧基在體內(nèi)被酯酶或非酶水解，降解成羥基化合物，使抗菌活性大幅度降低。將R改變成H、烷基、烯基、烷氧基、鹵素等可阻斷此種降解，而保持抗菌活性。以適當(dāng)?shù)暮s環(huán)基團取代，非但可阻斷水解，而且可增強抗菌活性。以適當(dāng)?shù)膸в屑镜碾s環(huán)取代，與4-位羧基形成內(nèi)鹽，除阻斷代謝降解，增強抗菌活性之外，還可以增大水溶性，提高胞膜穿透力。第四代頭孢菌素都是這樣的化合物。

4）改善藥物動力學(xué)性能的修飾

——增強穩(wěn)定性的修飾：

（4）硫霉素穩(wěn)定化修飾

硫霉素(thienamycin)極不穩(wěn)定，甚至10μg/ml以上濃度自身即加速分解。經(jīng)化學(xué)修飾獲得的亞胺培南(imipenem)增強了穩(wěn)定性，可注射給藥。抗菌譜廣，抗菌活性強，是當(dāng)前臨床評價最高的抗生素之一。4）改善藥物動力學(xué)性能的修飾

改善吸收提高血藥濃度的修飾：

（1）制備前藥改善口服吸收有些抗生素口服吸收差，制成適當(dāng)?shù)那八帲稍黾涌诜章?，提高血藥濃度?？诜逼S西林250mg，Tmax2.0h，Cmax僅為1.7μg/ml，制成前藥叔丁酰氧基甲酯(ampicillinpivoxil)，口服同樣劑量，Tmax1.5h，Cmax為5.5μg/ml。頭孢帕肟口服吸收率為9.4%，Cmax為0.62μg/ml，其前藥頭孢帕肟乙酰氧基乙酯(cefpodoximeproxetil)口服吸收率提高到58.1%，Cmax可達8.4μg/ml。制備氨芐西林前藥改善口服吸收合成頭孢菌素酯型前藥改善口服吸收4）改善藥物動力學(xué)性能的修飾

改善吸收提高血藥濃度的修飾：

（2）引入適當(dāng)基團提高血藥濃度

向苯唑西林的苯環(huán)上導(dǎo)入氯或氟，可提高血藥濃度，如鄰氯西林(cloxacillin)、二氯西林(dicloxacillin)、氟氯西林(flucloxacillin)等異惡唑類青霉素對青霉素酶穩(wěn)定，血藥濃度明顯高于苯唑西林，用于治療產(chǎn)生青霉素酶的金黃色葡萄球菌感染。林可霉素口服吸收差，且易受進食影響。將其7(R)-羥基轉(zhuǎn)變成7(S)-氯的克林霉素，口服與肌肉注射后形成的血藥濃度都有明顯提高。引入適當(dāng)基團提高血藥濃度

藥物RR’劑量(mg)血藥濃度(μg/ml)

苯唑西林HH5004.9

鄰氯西林HCl5009.2

二氯西林ClCl2509.3

氟氯西林FCl2508.8林可霉素口服吸收差，且易受進食影響。將其7(R)-羥基轉(zhuǎn)變成7(S)-氯的克林霉素，口服與肌肉注射后形成的血藥濃度都有明顯提高。給藥途徑口服肌肉注射抗生素劑量TmaxCmax劑量TmaxCmaxt1/2林可霉素500mg2h2.6μg/ml600mg0.5h1.0μg/ml4~6h克林霉素300mg0.75~2h4μg/ml300mg26μg/ml3.5h4）改善藥物動力學(xué)性能的修飾

改善吸收提高血藥濃度的修飾：

（3）修飾側(cè)鏈提高生物利用度酯肽類抗生素A-21978不吸收，經(jīng)Actinoplanesutahensis脫去N-末端的脂肪酸，再重新葵酰化，開發(fā)出新抗生素達托霉素(daptomycin)。該抗生素能改變細菌細胞膜電位，阻斷細胞膜輸送氨基酸。主要抗革蘭陽性細菌，包括耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)、耐萬古霉素的腸球菌(VRE)等革蘭陽性耐藥菌，t1/28.5~9h，24h尿中排泄出60%，蛋白結(jié)合率92%。2003年美國FDA批準用于革蘭陽性菌，MRSA與VRE等所致皮膚感染。4）改善藥物動力學(xué)性能的修飾

延緩消除半衰期的修飾：利福霉素中的利福平的消除半衰期(t1/2)為2~3h，進一步修飾得到的利福定t1/2為4~5h，利福噴丁為18~30h，利福布丁為36~45h，而利福拉吉則長達55~60h。亞胺培南等碳青霉烯類抗生素消除半衰期較短，亞胺培南、帕尼培南與美洛培南分別為54min、60min與70min，經(jīng)修飾篩選出的厄他培南(ertapenam)消除半衰期延至3.3~4h，1日靜注1次治療嚴重感染獲得良好療效。

碳青霉烯類抗生素抗菌譜廣，抗菌活性強，且對多數(shù)β-內(nèi)酰胺酶(包括超廣譜β-內(nèi)酰胺酶)穩(wěn)定，但消除半衰期較短。

碳青霉烯亞胺培南帕尼培南美洛培南

t1/254min.60min.70min.

近年經(jīng)修飾制得的厄他培南(ertapenem)t1/2延長到3.3～4h。

5）降低毒副反應(yīng)的修飾為改善氨芐西林口服吸收，曾將其羧基酯化制成前藥，有些已臨床應(yīng)用。但有的品種在消化道內(nèi)水解可產(chǎn)生醛(甲醛或其他醛)而引起消化系統(tǒng)癥狀。臨床評價指出：水解不產(chǎn)生醛的前藥如棱氨西林（lenampicillin）等消化系統(tǒng)副作用輕微。5）降低毒副反應(yīng)的修飾

早期的碳青霉烯有一定中樞神經(jīng)毒性，可引起痙攣。構(gòu)效關(guān)系研究表明：中樞神經(jīng)毒性與2位含氮取代基有關(guān)。直接向鼠腦中注入亞胺培南(imipenem)引起間歇性與強直性痙攣的ED50分別為11與17μg/小鼠，注入培尼培南(penipenem)引起間歇性與強直性痙攣的ED50分別為29與41μg/小鼠，經(jīng)過修飾獲得的比阿培南(biapenem)直接注入鼠腦>300μg/小鼠亦不引起間歇性與強直性痙攣，臨床應(yīng)用中從未出現(xiàn)中樞神經(jīng)毒性反應(yīng)。直接向鼠腦中注入碳青霉烯引起痙攣的ED50

碳青霉烯間歇性痙攣強直性痙攣亞胺培南(Imipenem)11μg/鼠

17μg/鼠

培尼培南(Penipenem)2941

比阿培南(Biapenem)>300>300比阿培南(Biapenem,Omegacin?)抗菌活性：抗G+活性相當(dāng)于亞胺培南的1/2~1/4。抗G－活性比亞胺培南強，抗銅綠假單胞菌

活性比亞胺培南強2倍。酶穩(wěn)定性：對β-內(nèi)酰胺酶包括超廣譜β-內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定，對腎脫氫肽酶比美洛培南穩(wěn)定，藥動力學(xué)：Cmax8.8μg/ml(靜滴150mg),t1/21h，24h尿中排除60~70%,血清蛋白結(jié)合率3.7~10.2%臨床療效：各科感染有效率87.7%(1101/1255)不良反應(yīng)：2.2%(29/1340)，未出現(xiàn)中樞神經(jīng)癥狀。

(0.3g×2/div)5）降低毒副反應(yīng)的修飾

脂肽類抗生素毒性大，且有溶血作用，不能臨床應(yīng)用。修飾酯肽肺囊康定（pneumocandin）B0與A0分別開發(fā)出卡帕芬凈（caspofungin）與米卡芬凈（micafungin）。兩者均為1,3-葡聚糖合成酶抑制劑，作用于真菌細胞壁，具有良好抗真菌活性，且不與現(xiàn)有的抗真菌藥物交叉耐藥，毒副反應(yīng)遠低于作用于真菌細胞膜的兩性霉素B等多烯類抗生素，已分別于2001與2002上市，用于治療侵襲性曲霉菌病與念珠菌病。6）適應(yīng)制劑需要的修飾

有些抗生素為了適應(yīng)制劑要求，需進行必要的修飾。如紅霉素、氯霉素味苦，經(jīng)修飾制成無味紅霉素(2'-O-丙酰紅霉素十二烷基硫酸鹽)與無味氯霉素(氯霉素棕櫚酸酯)便于服用。四環(huán)素經(jīng)Mannich反應(yīng)制得的吡咯烷甲基四環(huán)素（rolitetracycline）水溶性大，便于注射應(yīng)用?？股氐慕Y(jié)構(gòu)修飾的重要性抗生素結(jié)構(gòu)的適當(dāng)修飾，可擴展天然抗生素的抗菌譜、增強抗菌活性、克服耐藥性、改善藥物動力學(xué)性能與降低毒副反應(yīng)，但不是所有抗生素經(jīng)過修飾都能如愿地得到良好的修飾物。有些天然抗生素僅經(jīng)過微小的修飾，即全然喪失抗菌活性，而在眾多的修飾物中性能都不如原天然物的實例亦不罕見。在篩選新抗生素困難重重的今天，對獲得的天然物進行適當(dāng)?shù)男揎検潜匾?。微生物來源的其它生理活性物質(zhì)

——微生物藥物的最新組成

微生物來源酶抑制劑篩選的先驅(qū)－－HamaoUmezawa繼Fleming和Waksman后，在抗生素研究領(lǐng)域中作出卓越貢獻的第三位科學(xué)家20世紀50年代，由他領(lǐng)導(dǎo)的科研小組發(fā)現(xiàn)了卡那霉素，闡明耐藥機制合成得到了阿米卡星，并很快被應(yīng)用于臨床。60年代，他把研究方向確立在尋找抗腫瘤抗生素上，首先發(fā)現(xiàn)了抗腫瘤抗生素sakamycin。隨后又很快發(fā)現(xiàn)了具有臨床應(yīng)用價值的抗腫瘤抗生素博萊霉素(國內(nèi)曾稱爭光霉素)，并通過應(yīng)用定向生物合成原理，篩選獲得了更為有效的第二代博萊霉素——培羅霉素(peplomycin)。梅澤濱夫在其一生的研究生涯中，發(fā)現(xiàn)了許多新的抗生素，其中不少已被應(yīng)用于臨床，為抗生素事業(yè)作出了巨大的貢獻。繼Fleming和Waksman后，在抗生素研究領(lǐng)域中作出卓越貢獻的第三位科學(xué)家梅譯濱夫的另一個重要貢獻是提出了酶抑制劑的概念(這里所指的酶是動物和人體內(nèi)產(chǎn)生的參與各種生命活動的有關(guān)的酶，而不是指由微生物產(chǎn)生的諸如β-內(nèi)酰胺酶等)，對開創(chuàng)從微生物代謝產(chǎn)物中尋找其它生理活性物質(zhì)的新時代具有深遠的意義。酶抑制劑——

酶學(xué)研究的幾個階段第一代的研究是以闡明各種酶的一級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)構(gòu)為標志；第二代的研究以闡明酶的催化機制和限定分解機制為標志，這對理解酶的生理意義有著重要的作用；對酶抑制劑的研究有可能對炎癥、免疫、補體反應(yīng)、致癌、癌的轉(zhuǎn)移、病毒感染、肌肉營養(yǎng)障礙和自身免疫等各種疾病的病因予以闡明并提出治療方案，這個領(lǐng)域可被稱為第三代的酶學(xué)研究；而從微生物代謝產(chǎn)物中尋找酶抑制劑也正是一個新的研究領(lǐng)域，是學(xué)科間相互滲透，共同發(fā)展的結(jié)果。微生物藥物的最新組成

—已經(jīng)用于臨床的HMG-CoA還原酶抑制劑開創(chuàng)了治療高脂血癥的新紀元普伐他丁洛伐他丁辛伐他?。ê铣桑┓ニ。ê铣桑┌⒎ニ。ê铣桑┑梅ニ。ê铣桑┤毡尽吧茖W(xué)與工業(yè)”雜志引述醫(yī)藥界權(quán)威的評價，認為這種新型藥物對治療高血脂癥是一場革命，其深遠影響就如同青霉素治療感染性疾病一樣。微生物藥物的最新組成

—已經(jīng)用于臨床的alpha-葡萄糖苷酶抑制劑

開創(chuàng)了治療糖尿病的新方法阿卡波糖伏格列波糖米格列醇乙格列酯微生物藥物的最新組成

—已經(jīng)用于臨床的免疫抑制劑環(huán)孢菌素A他克莫司（tacrolimus，F(xiàn)K-506）西羅莫司（sirolimus；也稱雷帕霉素，rapamycin）霉酚酸咪唑立賓

微生物藥物的最新組成

——其他一些已經(jīng)用于臨床的微生物藥物

免疫增強劑：烏本美司胰脂酶抑制劑：奧利司他抗帕金森氏：溴隱亭耐藥腫瘤細胞外泵抑制劑：PSC833微生物藥物的最新組成

——篩選模型引導(dǎo)的微生物新藥的發(fā)現(xiàn)

隨著對各種疾病發(fā)生機理的逐步闡明，藥物作用靶的發(fā)現(xiàn)以及體外篩選模型的建立（估計目前世界上有3000種左右），使愈來愈多的、以往不可能被發(fā)現(xiàn)的微生物來源的生理活性物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)并開發(fā)成為藥物。微生物藥物的最新組成

——一些植物專用微生物藥物植物生長激素：赤霉素、脫落酸；抗稻瘟?。河行顾兀ň畭徝顾兀⒋豪酌顾?、殺稻瘟菌素S等抗其他植物病原體：多氧菌素、日光霉素、殺螨霉素、皮歐霉素等微生物藥物的最新組成

——一些植物專用微生物藥物抗菌、促進發(fā)育：泰樂菌素、硫肽霉素、恩拉霉素、大碳霉素、維及尼亞霉素等；抗蟲、促進發(fā)育：潮霉素、越霉素、非典型大環(huán)內(nèi)酯類；除草劑：雙丙磷、除莠霉素等；微生物藥物的重要地位這不僅僅由于這類藥物對各種疾病的作用范圍不斷地在擴大并取得顯著療效，另外一個重要的原因是，由于來源于微生物次級代謝的生理活性物質(zhì)具有獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，其作為先導(dǎo)化合物開發(fā)成為藥物的可能性大大地增加。最近幾年，我國政府把中藥現(xiàn)代化作為開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)新藥的“重中之重”，因為中藥資源是我國特有的資源，從中發(fā)現(xiàn)新藥的可能性極大。同樣，960萬平方公里領(lǐng)域中的微生物資源也是我國特有的資源，從中發(fā)現(xiàn)微生物新藥的可能性也是極大的。第三節(jié)

尋找微生物藥物的基本途徑和方法

發(fā)現(xiàn)微生物新藥的動力和源泉當(dāng)前，人們普遍認為微生物是具有潛在治療效用的新結(jié)構(gòu)化合物的無窮源泉。這是因為：微生物具有分布廣、種類多、易變異的特性；以及其次級代謝產(chǎn)物的多樣性和新穎性。發(fā)現(xiàn)微生物新藥的動力和源泉在20世紀40年代，僅發(fā)現(xiàn)了20種抗生素；50年代為300～400種；60年代大約800～1000種；至70年代已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了2500種抗生素；至那時起，大約每隔10年被發(fā)現(xiàn)的化合物數(shù)量翻倍；至80年代約發(fā)現(xiàn)了5000種；至90年代約發(fā)現(xiàn)了10000種；至2000年已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了20000種抗生素類化合物；至2002年，在各種文獻和專利中發(fā)表的具有生理活性的微生物次級代謝產(chǎn)物數(shù)量已經(jīng)超