抗菌藥物作用機制與細(xì)菌耐藥性

抗菌藥物作用機制

與細(xì)菌耐藥性1整理課件研究抗菌藥物作用機制

和細(xì)菌耐藥性的目的指導(dǎo)臨床和非臨床的合理用藥開發(fā)新的更為有效的藥物2整理課件產(chǎn)生細(xì)菌耐藥性的主要原因抗菌藥物的濫用，導(dǎo)致對細(xì)菌產(chǎn)生巨大的選擇壓力〔selectivepressure〕，使那些原來只占極小比例的耐藥菌〔10-6~10-9，自發(fā)突變頻率〕，迅速繁殖。動物很可能是一個蓄積耐藥細(xì)菌，并向人體傳遞耐藥細(xì)菌的儲蓄庫。3整理課件?-內(nèi)酰胺類抗生素作用機制及細(xì)菌耐藥性4整理課件β-內(nèi)酰胺類抗生素的根本結(jié)構(gòu)特征

5整理課件細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)

所有的細(xì)菌都具有環(huán)繞著細(xì)胞膜的細(xì)胞壁。細(xì)胞壁的主要功能是：保持細(xì)胞形態(tài)，以及保護細(xì)胞免受由于環(huán)境滲透壓變化造成的細(xì)胞溶解。傳統(tǒng)地可以把細(xì)菌分為革蘭陽性菌、革蘭陰性菌和耐酸菌三種。

一、

β-內(nèi)酰胺類抗生素作用機制6整理課件細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)

在這三種細(xì)菌的細(xì)胞壁中都具有肽聚糖組分，其由N-乙酰胞壁酸〔N-acetylmuramicacid，NAM〕〕和N-葡萄糖胺〔N-acetylglucosamine，NAG〕。NAM和NAG緊密連接成線狀，線與線之間通過連接在NAM和NAG上的內(nèi)肽橋的連接成片狀〔圖〕，片與片的堆積成為細(xì)胞壁的肽聚糖〔圖〕。7整理課件

肽聚糖片的形成8整理課件革蘭陰性菌和革蘭陽性菌的細(xì)胞外表結(jié)構(gòu)9整理課件肽聚糖的生物合成過程

10整理課件革蘭陽性菌肽聚糖細(xì)胞壁的形成

11整理課件革蘭陰性菌的細(xì)胞外表結(jié)構(gòu)

12整理課件脂多糖的構(gòu)成

13整理課件耐酸菌的外表結(jié)構(gòu)耐酸菌〔如銅綠假單胞菌合分支桿菌〕的肽聚糖層比較薄，其外膜結(jié)構(gòu)也與革蘭陰性菌不同，由被稱之為分支酸的蠟脂組成。這種分支酸與aribanogalactan糖脂可以調(diào)節(jié)合阻止某些藥物或化學(xué)物質(zhì)穿過細(xì)胞壁，使細(xì)胞具有較高的抗性。14整理課件耐酸菌的外表結(jié)構(gòu)15整理課件三種不同細(xì)菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)比較16整理課件β-內(nèi)酰胺類抗生素的作用機制

第一階段從Fleming觀察到青霉素抑殺革蘭氏陽性細(xì)菌要比革蘭氏陰性細(xì)菌列為有效開始，至1945年觀察到青霉素對細(xì)菌的形態(tài)學(xué)的效應(yīng)為止，人們得出的結(jié)論是青霉素必定干擾了細(xì)菌細(xì)胞的外表結(jié)構(gòu)。17整理課件β-內(nèi)酰胺類抗生素的作用機制第二階段隨著對細(xì)菌細(xì)胞壁的別離和粘肽組成的認(rèn)識開始，人們觀察到在青霉素的作用下，細(xì)菌細(xì)胞變成了球形，很類似受溶菌酶作用而產(chǎn)生的原生質(zhì)體，由此認(rèn)為青霉素必定影響了細(xì)胞壁的合成。Park及其同事那么觀察到受抑制的葡萄球菌累積了尿核苷，推測這是由于青霉素阻斷了細(xì)菌細(xì)胞壁合成的某一步。18整理課件β-內(nèi)酰胺類抗生素的作用機制第三階段開始于1957年，人們說明了粘肽的結(jié)構(gòu)及其生物合成，并確定青霉素是抑制了粘肽生物合成的最后一步(轉(zhuǎn)肽反響)。19整理課件β-內(nèi)酰胺類抗生素的作用機制各種青霉素類、頭孢菌素類和非典型的β-內(nèi)酰胺類抗生素都能抑制粘肽合成的轉(zhuǎn)肽反響而使兩條聚糖鏈不能連接成交鏈結(jié)構(gòu)。20整理課件交鏈系統(tǒng)酶促反響DD-羧肽酶DD-轉(zhuǎn)肽酶內(nèi)肽酶21整理課件青霉素(A)和D-丙氨酰-D-丙氨酸(B)的立體模式

22整理課件β-內(nèi)酰胺類抗生素的作用機制

近年來對細(xì)菌細(xì)胞膜進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的細(xì)胞膜上有特殊的蛋白質(zhì)分子，能與β-內(nèi)酰胺類抗生素結(jié)合，被稱之為青霉素結(jié)合蛋白(PenicillinBondingProteins，PBPs)，它具有很高的轉(zhuǎn)肽酶和羥肽酶活力，是這類抗生素抑制作用的靶蛋白。

23整理課件二、細(xì)菌對β-內(nèi)酰胺類抗生素

產(chǎn)生耐藥性的作用機制

1、抗生素作用靶位PBPs親和力發(fā)生改變；2、破壞β-內(nèi)酰胺類抗生素分子的β-內(nèi)酰胺酶；3、藥物外排介導(dǎo)的耐藥機制。24整理課件25整理課件由PBPs-介導(dǎo)的對

對β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生耐藥性的作用機制

具有嵌入結(jié)構(gòu)的青霉素耐藥腦膜炎雙球菌PBP2的基因結(jié)構(gòu)26整理課件有嵌入結(jié)構(gòu)的7種不同國家和地區(qū)來源的青霉素耐藥腦膜炎球菌PBP2的基因結(jié)構(gòu)

27整理課件

耐藥菌名稱PBPs改變情況

革蘭陽性菌枯草芽孢桿菌PBP2親和力下降產(chǎn)氣夾膜梭菌PBP１親和力下降南非肺炎鏈球菌PBP2a親和力下降新出現(xiàn)PBP2a’（為高分子量PBP2a）PBP2b喪失PBP1a和PBP1b親和力下降美國肺炎鏈球菌PBP1和PBP1親和力下降PBP2b含量降低新出現(xiàn)PBP2’屎鏈球菌新出現(xiàn)緩慢反應(yīng)的或可誘導(dǎo)的PBPsS.faurens同上屎鏈球菌具有緩慢反應(yīng)的PBPs革蘭陰性菌奈瑟氏淋球菌PBP2親和力降低、外膜蛋白缺失銅綠假單胞菌對所有PBPs的親和力降低大腸埃希氏菌PBP3中的四個氨基酸被取代、親和力降低嗜血流感菌PBP3a和PBP3b親和力降低一些β-內(nèi)酰胺抗生素耐藥性細(xì)菌與PBPs的改變情況

28整理課件β-內(nèi)酰胺酶介導(dǎo)的對

β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生耐藥性的作用機制

在耐藥性革蘭陽性菌如葡萄球菌中的β-內(nèi)酰胺酶是以胞外酶的形式分泌至胞外來破壞這類抗菌藥物，或是細(xì)菌含有的轉(zhuǎn)肽酶不能與這類藥物結(jié)合而產(chǎn)生耐藥性。

29整理課件β-內(nèi)酰胺酶介導(dǎo)的對

β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生耐藥性的作用機制

在革蘭陰性菌中，這類抗菌藥物透過細(xì)菌細(xì)胞外膜的孔蛋白進入細(xì)菌的周質(zhì)，而在細(xì)胞周質(zhì)中的β-內(nèi)酰胺酶能夠破壞已經(jīng)進入胞內(nèi)的這類藥物，致使藥物不能與PBPs結(jié)合而產(chǎn)生耐藥性。

30整理課件β-內(nèi)酰胺酶介導(dǎo)的

對β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生耐藥性的作用機制β-內(nèi)酰胺酶既能夠存在于革蘭氏陽性菌也能夠存在于革蘭氏陰性菌中，因而它對細(xì)菌的耐藥性似乎所作的奉獻更大；由PBPs介導(dǎo)的細(xì)菌耐藥性僅存在于革蘭氏陽性菌。因此，革蘭氏陽性菌對β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物的耐藥性主要由β-內(nèi)酰胺酶和PBPs的親和力降低或產(chǎn)生新的PBPs所致；而革蘭氏陰性菌對β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物的耐藥性主要由β-內(nèi)酰胺酶和細(xì)胞膜滲透性屏障〔藥物難以透過或極慢透過孔蛋白〕所致。31整理課件β-內(nèi)酰胺酶耐藥性的開展

1、1940年首次在大腸埃希氏菌中確定β-內(nèi)酰胺酶。隨后這種酶在許多其它細(xì)菌中被檢測到。2、1944年明確了產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶(青霉素酶)是金葡菌對青霉素耐藥的機理。當(dāng)時這種耐藥菌的產(chǎn)酶水平較低,但隨著青霉素的廣泛應(yīng)用,產(chǎn)酶水平和機率都隨之增加。3、20世紀(jì)50年代末在醫(yī)院別離到的大多數(shù)金葡菌產(chǎn)生這種酶。

32整理課件β-內(nèi)酰胺酶耐藥性的開展1957年,隨著青霉素母核6-APA被別離,出現(xiàn)了半合成青霉素,β-內(nèi)酰胺酶作為一種耐藥機理具有了重要意義。例如,廣譜青霉素類,氨芐青霉素和羧芐青霉素以及后來的羥氨芐青霉素和替卡西林,對金葡菌和腸桿菌科的許多細(xì)菌產(chǎn)生的β-內(nèi)酰胺酶是不穩(wěn)定的,這些產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶的菌株對這些廣譜抗生素產(chǎn)生了耐藥性。擬桿菌屬也產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶,對氨芐青霉素和羥氨青霉素耐藥。33整理課件β-內(nèi)酰胺酶耐藥性的開展1、在1961年氨芐青霉素首次應(yīng)用時,在英國醫(yī)院別離的大腸埃希氏菌耐藥菌株占15%～20%,而近年來在醫(yī)院內(nèi)和醫(yī)院外這些耐藥菌株已高達(dá)40%；2、今天所產(chǎn)生的β-內(nèi)酰胺酶粘膜炎布蘭漢氏球菌比十年前更為常見，最近從各個不同國家別離出的這種耐藥菌的比例已從38%上升到78%；3、另外,自半合成青霉素出現(xiàn)以來,過去β-內(nèi)酰胺酶呈陰性的某些病原菌中也已出現(xiàn)了產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶菌株4、1974年,首次在流感嗜血桿菌中發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶的耐藥菌；5、1976年,第一次報告在淋球菌中有產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶的菌株；近來又在糞鏈球菌及腦膜炎雙球菌中也出現(xiàn)了產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶的菌株。34整理課件β-內(nèi)酰胺酶的作用特征1、分布：β-內(nèi)酰胺酶廣泛分布于革蘭氏陽性和陰性菌及放線菌和分支桿菌中；它們既能在細(xì)菌壁外,也能在細(xì)菌壁內(nèi)起作用。2、存在形式：在革蘭氏陽性細(xì)菌中,如金葡菌,這種酶分泌于細(xì)胞外,即為胞外酶,使菌體細(xì)胞上的抗生素失去活性；而在革蘭氏陰性細(xì)菌中,β-內(nèi)酰胺酶常存在于細(xì)胞周質(zhì)內(nèi)，即為胞內(nèi)酶,該處也有青霉素靶酶,在這種情況下,抗生素在周質(zhì)中被廣泛滅活,而在細(xì)菌壁外的滅活是微缺乏道的。在有些情況下,產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶的遺傳信息存在于染色體中；而在另一些情況下那么存在于質(zhì)粒中。35整理課件β-內(nèi)酰胺酶的作用特征3、傳遞：質(zhì)粒的復(fù)制可以很快地從一個細(xì)菌細(xì)胞傳遞到另一個細(xì)菌細(xì)胞,這種傳遞不僅可發(fā)生于同種細(xì)菌間,而且也可發(fā)生在不同種細(xì)菌間甚至不同的屬間。因此,就產(chǎn)生了在不相關(guān)的細(xì)菌間耐藥性散播的可能性。36整理課件β-內(nèi)酰胺酶的分類Richmond和Sykes分類法〔表〕:這種分類系統(tǒng)的依據(jù)有3點:一是這種酶對不同β-內(nèi)酰胺類抗生素的水解速度；二是對β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的敏感度；三是這種酶的產(chǎn)生是由質(zhì)粒介導(dǎo)的還是由染色體介導(dǎo)的。由此可將β-內(nèi)酰胺酶分成如下5種類型:37整理課件Richmond&Sykesβ-內(nèi)酰胺酶分類法分類底物抑制劑基因定位I頭孢菌素類鄰氯青霉素染色體II青霉素類鄰氯青霉素和棒酸染色體III青霉素類和頭孢菌素類鄰氯青霉素和棒酸質(zhì)粒IV青霉素類和頭孢菌素類對-氯汞苯甲酸酯和棒酸染色體V青霉素類棒酸質(zhì)粒38整理課件Richmond&Sykesβ-內(nèi)酰胺酶分類法Ⅰ型:這種類型的酶是由能高速水解頭孢菌素類的β-內(nèi)酰胺酶組成。因此通常被稱為頭孢菌素酶,它們是由染色體介導(dǎo)的。其典型酶是由大腸桿菌屬、沙雷氏菌屬和綠膿桿菌產(chǎn)生的。

Ⅱ型:這類酶是由變形桿菌所特有的β-內(nèi)酰胺酶組成,它們是由染色體介導(dǎo)的。由于這類酶水解青霉素的速率比水解頭孢菌素更快,所以也被稱為青霉素酶。

Ⅲ型:這類酶對青霉素和頭孢菌素的活性大致相同,它們是由質(zhì)粒介導(dǎo)的。

Ⅳ型:這類酶是典型的由染色體介導(dǎo)的肺炎克雷伯氏菌所產(chǎn)生的。

Ⅴ型:這類酶是由質(zhì)粒介導(dǎo)的,包括大腸桿菌中的苯唑青霉素水解酶(該酶也能水解異惡唑類青霉素)以及與假單孢菌有關(guān)的,能很快水解羧芐青霉素的綠膿桿菌酶。39整理課件Bush-Jacoby-Medeirosβ-內(nèi)酰胺酶分類法

分類法優(yōu)先被水解的底物抑制劑代表性酶Bush-Jacoby-MedeirosRichmond&Sykes棒酸EDTAa1（C類）Ia,Ib,Id頭孢菌素類--革蘭氏陰性菌AmpC酶；MIR-12a（A類）未包括青霉素類+-革蘭氏陽性菌青霉素酶2b（A類）III頭孢菌素類青霉素類+-TEM-1、TEM-2、SHV-12be（A類）除IV類中的K1外，其余未包括青霉素類、窄譜和廣譜頭孢菌素類、單環(huán)類+-TEM-1至TEM-26、SHV-1至SHV-6、Oxytoca克雷伯氏K12br（A類）未包括青霉素類±-TEM-30至TEM-36、TRC-140整理課件2c（A類）II，IV青霉素類羧芐青霉素+-PSE-1、PSE-3、PSE-42d（D類）V青霉素鄰氯青霉素±-OXA-1至OXA-11、PSE-2(OXA-10)2e（A類）Ic頭孢菌素類+-普通變形桿菌的誘導(dǎo)性頭孢菌素酶2f（A類）未包括青霉素類、頭孢菌素類、碳青霉烯類+-陰溝腸桿菌NMC-A、粘質(zhì)沙雷氏菌Sme-13(B類，金屬β-內(nèi)酰胺酶)未包括大多數(shù)β-內(nèi)酰胺類包括碳青霉烯類-+X.maltophiliaL1脆弱擬桿菌CcrA4（其它類）未包括青霉素類-？P.cepacia青霉素酶41整理課件三、克服細(xì)菌對β-內(nèi)酰胺抗生素

產(chǎn)生耐藥性的對策一個好的β-內(nèi)酰胺類抗生素，能夠有效地抑制粘肽的合成，那么必須具備以下三個條件：1)有好的滲透性,使藥物能到達(dá)作用部位；2)對β-內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定，使β-內(nèi)酰胺環(huán)不被酶解；3)對靶酶，即對青霉素結(jié)合蛋白有高的親和力，從而抑制PBPs的酶活力,使細(xì)菌生長抑制或死亡。42整理課件細(xì)菌對β-內(nèi)酰胺類抗生素的產(chǎn)生耐藥性的三種主要機制

43整理課件β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的開展1、早在20世紀(jì)40年代中期,已清楚地了解到抑制β-內(nèi)酰胺酶能增強青霉素G的效力。抑制β-內(nèi)酰胺酶的早期工作,包括抗β-內(nèi)酰胺酶血清應(yīng)用可能性的研究,以及各種可能成為β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的有機化合物的篩選。在這些化合物中,某些化合物顯示了較弱的抑制活性,沒有一個有希望可用于臨床。44整理課件β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的開展2、20世紀(jì)60年代隨著半合成青霉素的出現(xiàn),發(fā)現(xiàn)某些青霉素(如甲氧西林、乙氧萘青霉素和異惡唑類青霉素)有這種酶抑制劑的作用,又重新喚起了人們對β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的興趣,并開始研究結(jié)合其它青霉素使用時的協(xié)同作用。但由于半合成青霉素作為β-內(nèi)酰胺酶抑制劑有著很大的局限性而沒能應(yīng)用于臨床。盡管如此,這些藥物在臨床上的潛在效果是清楚的。

45整理課件β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的開展3、20世紀(jì)70年代初,開始從微生物中篩選β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的研究,使這一研究領(lǐng)域出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機。抑制β-內(nèi)酰胺酶的作用首次在一株橄欖色鏈霉菌中被檢測到,這種作用是由β-內(nèi)酰胺族化合物產(chǎn)生的,這些化合物被稱為橄欖酸。某些產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶的致病菌,包括肺炎克雷伯氏菌和金葡菌,在橄欖酸存在時,由于它抑制了β-內(nèi)酰胺酶,使這些致病菌對氨芐青霉素和羥氨芐青霉素變得敏感。但在另一些病原菌中,橄欖酸的作用那么很小,這是因為它穿透細(xì)菌細(xì)胞壁或細(xì)胞膜的能力較差,且其在體內(nèi)代謝很快,最終沒能用于臨床。46整理課件β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的開展4、雖然橄欖酸是一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑,但在臨床上無應(yīng)用價值。盡管如此,對微生物的篩選工作仍在不斷開展。終于在1976年從棒狀鏈霉菌的代謝產(chǎn)物中別離得到了具有強β-內(nèi)酰胺酶抑制作用的化合物,定名為克拉維酸(或稱棒酸),它沒有橄欖酸的缺點。47整理課件β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的開展5、1978年Englikh等報道了青霉烷酸及其砜類的β-內(nèi)酰胺酶抑制劑。其中青霉烷砜(舒巴克坦)就是一個很好的β-內(nèi)酰胺酶抑制劑。它本身不具抗菌活性,但它在較低的濃度時,對Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ型酶都具有很強的不可逆抑制作用,它與多種β-內(nèi)酰胺類抗生素聯(lián)合使用能產(chǎn)生明顯的協(xié)同作用,從而對大局部耐藥菌的最低抑菌濃度降至這些抗生素的敏感范圍內(nèi)。48整理課件β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的開展5、克拉維酸是第一個被應(yīng)于臨床的β-內(nèi)酰胺酶抑制劑,它具有氧雜青霉烯的化學(xué)結(jié)構(gòu),它本身所具有的抗菌活性很弱,但它與羥氨芐青霉素組成的復(fù)合劑奧格門汀、與羧噻吩青霉素組成的復(fù)合劑替門汀〔timentin〕都具有很好的協(xié)同作用。49整理課件β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的開展6、優(yōu)立新(unaysn)是氨芐青霉素與青霉烷砜的復(fù)合劑,舒普深〔sulperazon〕是頭孢呱酮與青霉烷砜組成的復(fù)合劑,這兩個品種已經(jīng)上市。50整理課件β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的開展7、青霉烷砜的缺點是吸收不良,輝瑞公司合成了它的匹呋酯以改善它在給藥后的利用度。另外,為了克服青霉烷砜和β-內(nèi)酰胺類抗生素聯(lián)合使用時二者在吸收速率、體內(nèi)分布和有效作用等方面的差異,丹麥Leo公司Baltzer等根據(jù)互為前體藥物的原理,將青霉烷砜和氨芐青霉素縮合成雙酯化合物舒他西林〔sultamicillin〕,以克服青霉烷砜和β-內(nèi)酰胺類抗生素口服吸收差的缺點,并可以使青霉烷砜和β-內(nèi)酰胺類抗生素在相同的時間以相同的速率吸收,且有相似的血藥半衰期。51整理課件組成奧格門汀的兩種化合物的結(jié)構(gòu)棒酸羥氨芐青霉素52整理課件組成替門汀的兩種化合物的結(jié)構(gòu)棒酸

羧噻吩青霉素53整理課件組成優(yōu)力新的兩種化合物的結(jié)構(gòu)舒巴坦氨芐青霉素54整理課件組成舒普深的兩種化合物的結(jié)構(gòu)舒巴坦頭孢哌酮55整理課件組成他佐西林的兩種化合物的結(jié)構(gòu)他佐巴坦氧哌嗪青霉素56整理課件舒他西林的化學(xué)結(jié)構(gòu)57整理課件β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的作用機制

克拉維酸對β-內(nèi)酰胺酶的活性位點有高親和力,能與催化中心相結(jié)合,以競爭性抑制劑的方式發(fā)揮作用。隨后與酶分子中的絲氨酸的羥基發(fā)生反響,通過β-內(nèi)酰胺羰基和β-內(nèi)酰胺環(huán)翻開而使酶?；?圖〕。58整理課件克拉維酸的作用機制

59整理課件克拉維酸的作用機制這個反響和β-內(nèi)酰胺酶與敏感底物如芐青霉素之間發(fā)生的反響是一樣的。對于一般敏感底物,酰基-酶復(fù)合物迅速水解釋放出活性酶和無抗菌活性的產(chǎn)物。而由克拉維酸與酶形成的酰基-酶復(fù)合物那么相比照較穩(wěn)定,水解很慢,或者與酶發(fā)生進一步反響而到達(dá)更穩(wěn)定。因為β-內(nèi)酰胺環(huán)的水解及隨后的惡唑烷環(huán)翻開暴露出了反響基團,在活性局部形成穩(wěn)定的共價鍵。產(chǎn)生這種類型的抑制作用的化合物被稱為自殺性抑制劑或依賴失活作用機理的滅活劑。由于這些反響具時間依賴性,因此克拉維酸可稱是一個進行性抑制劑。60整理課件克拉維酸的作用機制酶與克拉維酸的內(nèi)酰胺環(huán)反響,生成強的結(jié)合物(I)后,酶暫時被抑制,隨后一局部水解為原來的酶和克拉維酸,另一局部脫?；错懏a(chǎn)生反響性很強的衍生物(Ⅱ和Ⅲ),再與酶作用形成無活性的不可逆的蛋白質(zhì)(酶)結(jié)合物(Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ),即酶被不可逆地鈍化、抑制劑本身也被破壞。61整理課件人體內(nèi)β-內(nèi)酰胺酶-----腎脫氫肽酶抑制劑的研究開發(fā)

腎肽酶的發(fā)現(xiàn)及作用機制

1976年發(fā)現(xiàn)的硫霉素(thienamycin)是第一個天然的碳青霉烯類抗生素,它開辟了β-內(nèi)酰胺抗生素研究的新紀(jì)元。硫霉素具有廣譜、高效、對細(xì)菌產(chǎn)生的β-內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定等顯著特點,但由于其化學(xué)不穩(wěn)定,難以應(yīng)用于臨床。硫霉素的N-亞胺甲基衍生物-亞胺配能(imipenem)的獲得,不僅解決了硫霉素的化學(xué)不穩(wěn)定性,而且還進一步提高了其抗菌活性。亞胺配能是第一個用于臨床的碳青霉烯類抗生素。62整理課件－－－腎肽酶的發(fā)現(xiàn)及作用機制

亞胺配能在尿中回收率極低的原因經(jīng)Kropp等人的研究發(fā)現(xiàn):在人腎臟中存在著一種酶-腎脫氫肽酶(Dehydropeptidase-I,DHP-I.E.C.3.4.13.11),簡稱腎肽酶,對其降解所致。腎肽酶存在于腎小管近端的刷狀邊緣微細(xì)絨毛上,當(dāng)碳青霉烯類從腎小球濾過和從腎小管分泌時被其降解。它的作用類似與細(xì)菌的β-內(nèi)酰胺酶,是人體內(nèi)的β-內(nèi)酰胺酶。

63整理課件腎肽酶底物脫氫二肽及類似物硫霉素和亞胺配能以及腎肽酶抑制劑西司他丁的結(jié)構(gòu)R=H硫霉素R=CH=NH亞胺配能脫氫二肽底物西司他丁64整理課件有青霉烷結(jié)構(gòu)的青霉素G

與具有碳青霉烯結(jié)構(gòu)的硫霉素的比較碳青霉烯是一組新型β-內(nèi)酰胺類抗生素，與傳統(tǒng)的具有青霉烷結(jié)構(gòu)的抗生素相比，其母核的五員環(huán)上由碳代替了硫，且2，3位之間存在一個C=C雙鍵，另外，其6位羥乙基側(cè)鏈為反式構(gòu)像。

65整理課件目前已經(jīng)上市和即將上市品種簡介

亞胺培南

西司他丁66整理課件

帕尼培南倍他米隆

美羅培南比阿培南

羥苯胺培南67整理課件頭孢菌素類抗生素的研究進展頭孢菌素類抗生素是包括頭孢烯、氧頭孢烯、碳頭孢烯及7-α-甲氧頭孢烯在內(nèi)的一大類抗生素。這類藥物經(jīng)過四十多年的研究開發(fā)，至2000年，已經(jīng)上市了56種產(chǎn)品，其中第一代13種、第二代15種、第三代24種以及第四代4種。一般認(rèn)為，頭孢類抗菌藥物的分代是以抗菌譜的擴展為根本標(biāo)準(zhǔn)的，它們的抗菌特征如下。68整理課件第一代頭孢菌素的特征是：1、菌譜與氨芐西林等廣譜青霉素相同；2、對產(chǎn)青霉素酶的金黃色葡萄球菌、大腸艾希菌、肺炎桿菌的抗菌活性比廣譜青霉素強；3、抗容血鏈球菌、肺炎鏈球菌、腸球菌和流感桿菌的活性不如青霉素；4、對吲哚陽性變形桿菌、銅綠假單孢菌、沙雷菌無效；5、對青霉素酶穩(wěn)定，但易被頭孢菌素酶分解。69整理課件第二代頭孢菌素的特征是：1、抗革蘭氏陽性菌活性與第一代相似或微弱；2、抗革蘭氏陰性菌如流感桿菌、吲哚陽性變形桿菌、腸桿菌屬和枸櫞酸桿菌的活性較第一代增強；3、某些品種如頭孢西丁、頭孢美唑和頭孢替坦對厭氧菌有效；4、某些品種如頭孢孟多和頭孢替安對青霉素酶穩(wěn)定，但可被頭孢菌素酶分解，但頭孢呋辛對青霉素酶和頭孢菌素酶都穩(wěn)定。往往對革蘭氏陽性菌的活性比較強，而第二代具有比較強的抗革蘭氏陰性菌活性。70整理課件第三代頭孢菌素的特征是：1、抗金黃色葡萄球菌等革蘭氏陽性菌的活性不如第一代和第二代，但頭孢唑喃和氟氧頭孢除外；2、對革蘭氏陰性菌的作用優(yōu)于第二代，抗菌活性增強，抗菌譜擴展到吲哚陽性變形桿菌、腸桿菌屬、枸櫞酸桿菌、沙雷菌和擬桿菌；頭孢哌酮、頭孢他丁、頭孢咪唑和頭孢匹胺對銅綠假單孢菌也有效；3、對大局部β—內(nèi)酰胺酶〔包括TEM-1、TEM-2和SHV-1等質(zhì)粒介導(dǎo)的廣譜β—內(nèi)酰胺酶〕穩(wěn)定，但可被超廣譜β—內(nèi)酰胺酶分解。頭孢米諾、頭孢替坦和頭孢拉腙等在7位上具有甲氧基的頭霉素類衍生物對大局部β—內(nèi)酰胺酶，包括超廣譜β—內(nèi)酰胺酶都很穩(wěn)定。由于第三代頭孢菌素比第二代頭孢菌素更優(yōu)，其除具有第二代頭孢菌素的抗菌作用特點外，還對銅綠假單胞菌和其他一些耐藥菌有效，故也被稱之為超廣譜頭孢菌素。71整理課件第四代頭孢菌素的特征是：1、對青霉素結(jié)合蛋白有高度親和力；2、可通過革蘭氏陰性菌的外膜孔道迅速擴散到細(xì)菌周質(zhì)并維持高濃度；3、具有較低的β—內(nèi)酰胺酶親和性與誘導(dǎo)性，對染色體介導(dǎo)的和局部質(zhì)粒介導(dǎo)的β—內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定。第四代頭孢菌素對革蘭陽性菌、陰性菌、厭氧菌顯示廣譜抗菌活性，與第三代頭孢菌素相比，增強了抗革蘭陽性菌的活性，特別是對鏈球菌、肺炎鏈球菌等有很強的活性。72整理課件β-內(nèi)酰胺類抗生素的研究動向目前臨床應(yīng)用的β-內(nèi)酰胺類抗生素除青霉素G和V是天然產(chǎn)物外，其余均為半合成產(chǎn)品。這類半合成產(chǎn)品的主要研究動向可包括以下幾個方面的內(nèi)容：(1)增加對青霉素結(jié)合蛋白的親和力，以擴展抗菌譜和提高抗菌活性；(2)增強對β-內(nèi)酰胺酶的穩(wěn)定性；(3)力圖將上述兩方面的改進表達(dá)在同一個新化合物上；(4)在青霉烷砜中尋找具有特色的新β-內(nèi)酰胺酶抑制劑。73整理課件近年研究的主要動向為：

(1)提高抗革蘭氏陽性菌、銅綠假單胞菌和臨床上難控制細(xì)菌等活性，尋找新一代頭孢菌素；(2)大力開展口服頭孢菌素，研究開發(fā)中的根本上都是第三代的品種；(3)探索具有雙重作用的頭孢菌素，試圖連接抗菌作用機制不同的喹諾酮類抗菌藥，以期擴展抗菌譜、增強抗菌活性改善藥代動力學(xué)性能。74整理課件青霉素類β-內(nèi)酰胺抗生素的研究進展盡管臨床應(yīng)用的青霉素類的品種不如頭孢菌素類的品種多，但由于這類品種具有療效確切，毒副作用小以及價格廉價等優(yōu)點，仍然廣泛應(yīng)用于臨床。表所示為2001年日本、美國和中國等國臨床選用的青霉素類β-內(nèi)酰胺抗生素品種。75整理課件中文名英文名阿莫西林（羥氨芐青霉素）amoxicillin氨芐青霉素（氨芐西林）ampicillin阿撲西林aspoxicillin阿洛西林（米氨芐西林）azlocillin巴氨西林bacampicillin巴美西林bacmecillinam芐青霉素（青霉素G、配尼西林）benzylpenicillin青霉素carbencillin環(huán)己西林cilacillin氯唑西林西林（鄰氯青霉素）cloxacillin雙氯西林dicloxacillin氟氯西林flucloxacillin侖氨西林lenampicillin美西林mecillinam甲氧西林methicillin苯唑西林oxacillin青霉素VPhenoxymethylpenicillin哌拉西林（氧哌嗪青霉素）piperacillin匹美西林pivmecillinam磺芐西林sulbenicillin舒他西林sultamicillin酞氨西林talampicillin替莫西林temocillin替卡西林ticarcillin76整理課件五、其他非典型β-內(nèi)酰胺類抗生素的研究進展1、青霉烯類；2、單環(huán)類；3、碳頭孢烯類

77整理課件安曲南的化學(xué)結(jié)構(gòu)78整理課件

Loracarbef的化學(xué)結(jié)構(gòu)79整理課件氨基糖苷類抗生素的作用機制及細(xì)菌耐藥性80整理課件氨基糖苷類抗生素的開展和結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)這類抗生素結(jié)構(gòu)特征，卡那霉素等被列為第一代氨基糖苷類抗生素〔如表所示〕。這一代抗生素的品種最多，應(yīng)用范圍涉及到農(nóng)牧業(yè)，其結(jié)構(gòu)特征為分子中含有完全羥基化的氨基糖與氨基環(huán)醇相結(jié)合。本代抗生素均不抗銅綠假單胞菌。81整理課件第一代氨基糖苷類抗生素品種

取代類型抗生素品種4、5—雙取代新霉素(NM)、巴龍霉素(PM)、核糖霉素(RM)、里威杜霉素、雜交霉素、丁酰苷菌素(BT)4，6—雙取代卡那霉素A/B、突變霉素、暗霉素、NK1001、JI—20A/B、慶大霉素B等小組分單取代阿泊拉霉素、潮霉素、越霉素、新霉素A和鏈霉素其它春日霉素、有效霉素，奇放線菌素82整理課件第二代氨基糖苷類抗生素以慶大霉素為代表的第二代氨基糖苷類抗生素的品種較第一代氨基糖苷類抗生素的品種少。但抗菌譜更廣，對上述第一代品種無效的假單胞菌和局部耐藥菌也有較強的抑殺作用，有替代局部前者抗感染品種的趨勢。結(jié)構(gòu)中含有脫氧氨基糖及對銅假單胞菌有抑殺能力是第二代品種的共同特征。83整理課件第二代氨基糖苷類抗生素它們包括慶大霉素〔GM〕、妥布霉素〔TOB〕、西索霉素〔Siso〕、DKB〔雙脫氧卡那霉素B〕、小諾霉素〔NCR)和稀少霉素在內(nèi)的擬三糖；以及包括福提霉素、istamycin、sporaricin、sanamycin、dictimicin在內(nèi)的擬二糖藥物。84整理課件第三代氨基糖苷類抗生素以奈替米星(NTL)為代表的第三代產(chǎn)品，全系1—N—(2-DOS)取代的半合成衍生物。

第一第二代都為直接來源于微生物代謝的天然產(chǎn)物。圖所示為這些抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)。85整理課件86整理課件鏈霉素壯觀霉素

87整理課件小諾霉素

核糖霉素88整理課件抗生素RR1R2R3R4R5福提霉素ACH3HCOCH2-NH2OHHNH2福提霉素BCH3HH

HNH2SporaricinA(KA-6606-I)CH3HCOCH2-NH2HNH2HSporaricinB(KA-6606-II)CH3HHHNH2H89整理課件

春雷霉素

潮霉素

90整理課件阿泊拉霉素91整理課件氨基糖苷類抗生素的開展和結(jié)構(gòu)特征有實用價值的氨基糖苷類抗生素應(yīng)具有抗菌譜廣、耐鈍化酶強、低毒性的特點，這三者緊密相關(guān)。氨基越多，抗菌能力越強，但隨之毒性也增大；而耐鈍化酶廣必然伴隨著抗菌性能好。從第一代氨基糖苷類抗生素開展到第三代氨基糖苷類抗生素根本上反響了上述的開展規(guī)律。92整理課件一、氨基糖苷類抗生素的作用機制氨基糖苷類抗生素抑制蛋白質(zhì)合成起始過程的位點有三個:一是特異性地抑制30S合成起始復(fù)合體的形成,如春日霉素；二是抑制70S合成起始復(fù)合體的形成和使fMet-tRNA從70S起始復(fù)合體上脫離,如鏈霉素、卡那霉素、新霉素、巴龍霉素、慶大霉素等；

93整理課件氨基糖苷類抗生素的作用機制及細(xì)菌耐藥性三是這類抑制70S合成起始復(fù)合體的抗生素也能引起密碼錯讀。鏈霉素等抗生素造成密碼錯讀的原因是由于其分子中有造成讀錯密碼的活性中心——去氧鏈霉胺或鏈霉胺的緣故,而春日霉素分子中沒有這種結(jié)構(gòu),也就沒有造成讀錯密碼的作用。其密碼錯讀的結(jié)果影響了mRNA的密碼子與tRNA的反密碼子間的相互作用。

94整理課件95整理課件96整理課件二、細(xì)菌對氨基糖苷類抗生素產(chǎn)生耐藥性的作用機制一是細(xì)菌產(chǎn)生一種或多種有關(guān)的鈍化酶來修飾進入胞內(nèi)的活性抗生素使之失去生物活性；二是氨基糖苷類抗生素的作用靶位核糖體或是與核糖體結(jié)合的核蛋白的氨基酸發(fā)生突變，而使進入胞內(nèi)的活性抗生素不能與之結(jié)合或結(jié)合力下降。

97整理課件鈍化酶介導(dǎo)的耐藥機制

酰基轉(zhuǎn)移酶(acetyltransferases,AAC)腺苷轉(zhuǎn)移酶(adenylytransferases,ANT)磷酸轉(zhuǎn)移酶(phosphotransferases,APH)98整理課件99整理課件

鏈霉素大觀霉素

100整理課件一些抗生素產(chǎn)生菌對自身產(chǎn)物耐受的機制

產(chǎn)生菌產(chǎn)物耐受機制弗氏鏈霉菌新霉素APH(3’)，AAC(3)龜裂鏈霉菌巴龍霉素產(chǎn)生菌巴龍霉素APH(3’)，AAC(3)淡紫青鏈霉菌青紫霉素APH(3’)，AAC(3)核糖苷

鏈霉菌核糖霉素APH(3’)，AAC(3)環(huán)狀芽孢桿菌丁酰苷菌素APH(3’)，AAC(3)卡那霉素鏈霉菌卡那霉素AAC(6’)黑暗鏈霉菌暗霉素復(fù)合物AAC(6`)，AAC(2’)灰色鏈霉菌鏈霉素SPH(6)，SPH(3’’)吸水鏈霉菌NRRL2387潮霉素BHPH白黑鏈霉菌嘌呤霉素PAC101整理課件石榴鏈霉菌紫霉素VPH纏繞鏈霉菌卷曲霉素CPH,CAC鏈霉菌V-13-1鏈絲菌素STAT諾爾絲鏈霉菌諾爾絲菌素NAT吸水鏈霉菌ATCC21705雙丙磷DPAT(PAT)Streptovericilliumsp.JCM4673殺假絲菌素S酰基轉(zhuǎn)移酶輪絲淺綠鏈霉菌博萊霉素?；D(zhuǎn)移酶春日鏈霉菌春日霉素酰基轉(zhuǎn)移酶委內(nèi)瑞拉鏈霉菌氯霉素水解酶紅霉素鏈霉菌紅霉素核糖體被甲基化弗氏鏈霉菌磷霉素谷光甘肽附加物（？）刺孢小單孢慶大霉素核糖體發(fā)生變異抗生鏈霉菌夾竹桃霉素葡基轉(zhuǎn)移酶

鬼裂鏈霉菌四環(huán)素主動轉(zhuǎn)運系統(tǒng)黑暗鏈霉菌妥普霉素酰基轉(zhuǎn)移酶，

核糖體變異一些抗生素產(chǎn)生菌對自身產(chǎn)物耐受的機制

102整理課件作用靶位16SrRNA和S16核蛋白

發(fā)生變異的耐藥機制

研究證實鏈霉素的作用靶位是在細(xì)菌的核糖體上，它的抗菌作用是通過使tRNA閱讀錯誤來實現(xiàn)的。

103整理課件氨基糖苷類抗生素作用靶位16SrRNA和S16核蛋白發(fā)生變異的耐藥機制臨床別離的許多細(xì)菌對氨基糖苷類抗生素產(chǎn)生抗性，主要通過如上所述的各種鈍化酶對抗生素的修飾作用來實現(xiàn)的，而至今對鏈霉素抗性的結(jié)核分枝桿菌的研究還未發(fā)現(xiàn)有這種耐藥機制。104整理課件氨基糖苷類抗生素作用靶位16SrRNA和S16核蛋白發(fā)生變異的耐藥機制這種細(xì)菌對鏈霉素的抗性是由于鏈霉素的作用靶位16SrRNA的某些堿基發(fā)生了突變〔編碼該核糖體的基因為rrs〕，或是與核糖體結(jié)合的核蛋白S16〔該蛋白起到穩(wěn)定核糖體三維結(jié)構(gòu)的作用〕的某些氨基酸發(fā)生了突變所致〔編碼該蛋白的基因為rpsL〕。105整理課件大腸艾希氏菌16SrRNA的二級結(jié)構(gòu)模型以及對鏈霉素產(chǎn)生抗性的結(jié)核分枝桿菌和大腸艾希氏菌的核糖體堿基發(fā)生突變的位點

106整理課件對鏈霉素敏感的和具有抗性的結(jié)核分枝桿菌的遺傳特性比較菌株

基因型表型{對鏈霉素的MIC(mg/L)}敏感性a突變類型取代位點加Tween不加Tween2742/95Sms野生型野生型1.0~2.00.5~1.02744/95Sms野生型野生型1.0~2.00.5~1.02529/95Sms野生型野生型1.0~2.00.5~1.02082/95Sms野生型野生型1.0~2.00.5~1.04649/83SmrrpsL43-Lys→Arg>1,000>1,0004513/83SmrrpsL43-Lys→Arg>1,000>1,0005141/83SmrrpsL43-Lys→Arg>1,000>1,0003626/83SmrrpsL43-Lys→Arg>1,000>1,00011966/89SmrrpsL88-Lys→Arg250~500250~5003555/83SmrrpsL88-Lys→Arg500~1,000250~500107整理課件K8/94SmrrpsL88-Lys→Arg>1,000>1,000K11/94SmrrpsL88-Lys→Arg>1,000>1,0004362/83Smrrrs523-A→Cb50~25025~505127/85Smrrrs523-A→Cb250~50025~50K4/94Smrrrs523-A→Cb50~25012.5~253976/83Smrrrs522-A→Tb50~25012.5~253601/84Smrrrs526-A→Tb50~25025~50K3/94Smrrrs526-A→Tb250~50025~503564/83Smr野生型野生型25~502.0~6.03660/83Smr野生型野生型25~502.0~6.03694/83Smr野生型野生型25~502.0~6.04931/83Smr野生型野生型25~502.0~6.04308/95Smr野生型野生型25~502.0~6.0

從表6-4的研究結(jié)果可知，對鏈霉素具有抗性的結(jié)核分枝桿菌具有以下三種遺傳特性

對鏈霉素敏感的和具有抗性的結(jié)核分枝桿菌的遺傳特性比較108整理課件細(xì)胞通透性改變的耐藥機制第三種耐藥菌的遺傳特性還不甚了解，它們對鏈霉素的耐藥程度增加了25～50倍。另外，用細(xì)胞膜活性劑Tween80來試驗細(xì)菌對藥物的細(xì)胞通透性發(fā)現(xiàn)：對敏感菌和rpsL突變耐藥菌根本無效；對rrs突變耐藥菌有一定的效果；但對上述第三種耐藥菌的效果最為明顯，說明這種耐藥菌的耐藥機制可能與細(xì)胞膜的滲透性有關(guān)。109整理課件從不同國家和地區(qū)別離的對鏈霉素敏感的和耐受的結(jié)核分枝桿菌的遺傳特性來源菌株數(shù)耐受菌株數(shù)突變菌株數(shù)a突變位點rpsLbrrscrpsL位點rrs位點亞洲香港菲律賓日本越南

103101

1081

1041

NDd02ND

9,43

43,8888,93

876,904非洲（盧旺達(dá)）141100

歐洲（比利時）1000

中東（也門）651143906北美紐約得克薩斯

6127

436

340

32

43

491,512,798,513,516南美（秘魯）631ND43

總數(shù)13978428

110整理課件三、具有抗耐藥菌作用的新的氨基糖苷類抗生素的研究開發(fā)應(yīng)用化學(xué)修飾的方法對那些易被各種鈍化酶作用的位點進行結(jié)構(gòu)改造，能夠得到一系列非常有效的新的氨基糖苷類抗生素。結(jié)構(gòu)修飾的位點可以是專一性酶作用的位點，也可以是多酶作用的位點。而根據(jù)氨基糖苷類抗生素鈍化酶的特性，來設(shè)計開發(fā)全新的氨基糖苷類抗生素尚未取得實質(zhì)性的進展。111整理課件依替米星、奈替米星及其母體慶大霉素C1a和西梭米星112整理課件阿米卡星阿貝卡星

113整理課件地貝卡星

異帕米星

114整理課件幾種克服或免遭APH(3’)酶鈍化氨基糖苷類抗生素的有效策略

115整理課件

MLS類抗生素的

作用機制及細(xì)菌耐藥性116整理課件MLS類抗生素的結(jié)構(gòu)特性

MLS(macrolides-lincosamids-streptogramins)是一類包括十四、十五和十六元大環(huán)內(nèi)酯類抗生素、氯林可霉素類抗生素和鏈陽性菌素類抗生素。

117整理課件MLS類抗生素的結(jié)構(gòu)特性盡管這類抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)差異甚大，但其抗菌機制和細(xì)菌耐藥性機制非常相似。它們的抗菌譜較窄，對革蘭氏陽性球菌〔特別是葡萄球菌、鏈球菌和腸球菌〕和桿菌以及革蘭氏陰性球菌有效。這些藥物尤其是氯林可霉素對厭氧菌也有效。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。118整理課件119整理課件120整理課件121整理課件泰樂菌素

122整理課件交沙霉素

123整理課件竹桃霉素124整理課件林可霉素類抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)

125整理課件一、MLS類抗生素的作用機制

一般認(rèn)為：大環(huán)內(nèi)酯類-林可類-鏈陽性藥素類(macrolides-lincosamides-streptogramin，MLS)和氯霉素等抗生素為第Ⅰ類型的蛋白質(zhì)合成抑制劑，即阻斷50S中肽酰轉(zhuǎn)移酶中心的功能，使P位上的肽酰tRNA不能與A位上的氨基酰tRNA結(jié)合形成肽鍵(如下圖)。126整理課件大環(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127整理課件MLS類抗生素對50S核糖體上肽?；D(zhuǎn)移酶

結(jié)構(gòu)域的結(jié)合位點

MLS類抗生素肽酰基轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域

ⅠⅡIII鏈陽性菌素B類

14元大環(huán)內(nèi)酯類16元大環(huán)內(nèi)酯類

鏈陽性菌素A類

林可類

VS

ERY

LEU/SPM

VM

LIN

128整理課件MLSB類抗生素對50S核糖體亞基結(jié)合位點的拓模式

129整理課件鏈陽性菌素的協(xié)同作用機制

——鏈陽菌素A和B組分在體內(nèi)的協(xié)同作用

組分MIC(ml/L)CFU蛋白質(zhì)合成抑制模式A或B100不變可逆A+B1降低10-2～

10-3不可逆130整理課件鏈陽菌素A和B組分在體內(nèi)的協(xié)同作用131整理課件鏈陽菌素A和B組分在體內(nèi)的協(xié)同作用

鏈陽性菌素獨特的作用機制表現(xiàn)為:1)與核糖體非共價結(jié)合的強度異常大;2)當(dāng)其A組分與50S亞基結(jié)合后能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生永久性即使A組分去除的構(gòu)像變化，這種變化一直保持到核糖體解離至亞基準(zhǔn)備進入第二次循環(huán)。132整理課件鏈陽性菌素可能的分子作用模式133整理課件細(xì)菌對MLS類抗生素產(chǎn)生

耐藥性的作用機制盡管MLS類抗生素的抗菌作用機制與其結(jié)構(gòu)特征根本無關(guān)，但細(xì)菌對這類抗生素產(chǎn)生耐藥性的作用機制是不同的，它包括：內(nèi)在性耐藥〔intrinsicresistance〕；獲得性耐藥〔acquiredresistance〕。所謂的內(nèi)在性耐藥即為細(xì)菌的天然耐藥性，如許多革蘭氏陰性桿菌尤其是一些腸桿菌、假單孢菌和不動桿菌對MLS類抗生素的耐藥似乎是由于細(xì)胞外膜的滲透性所致。這些細(xì)菌的細(xì)胞外膜限制脂溶性抗菌藥物和分子量大于500的MLS類抗生素進入胞內(nèi)。細(xì)菌的這種內(nèi)在性耐藥影響了所有的MLS類抗生素的抗菌活性。134整理課件葡萄球菌對MLS類抗生素產(chǎn)生耐藥性

的三種作用機制

耐藥機制基因?qū)Ω鞣NMLS類抗生素產(chǎn)生耐藥性aEryOleMacLinCliSgBSgASg靶位修飾ermbermcRRS/RRSRSRSRSRSSSs藥物鈍化linAlsasaa-sbhSSSSSSSSSRIS/IsIS/ISSRSRRSIR主動轉(zhuǎn)運epAdmsrARRRRSSSSSSSReSSSND135整理課件細(xì)菌對紅霉素產(chǎn)生耐藥性的作用機制①影響紅霉素在胞內(nèi)的積累〔大環(huán)內(nèi)酯的外排機制〕；②破壞紅霉素的結(jié)構(gòu)使其失去抗菌作用；③改造或修飾紅霉素在核糖體上的結(jié)合作用位點。136整理課件外排機制介導(dǎo)的細(xì)菌對大環(huán)內(nèi)酯類抗生素產(chǎn)生的耐藥性革蘭陽性菌和革蘭氏陰性菌都可以通過過量表達(dá)外排泵這種膜蛋白來產(chǎn)生紅霉素抗性作用。外排泵是一種運輸?shù)鞍祝糜趯⒂卸疚镔|(zhì)〔包括臨床上所用的抗生素〕排出細(xì)胞外。當(dāng)細(xì)胞膜上的外排泵蛋白將紅霉素泵出細(xì)胞外的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于紅霉素流進細(xì)胞內(nèi)的速度時，胞內(nèi)的紅霉素濃度就會降低，于是大局部核糖體因沒有紅霉素的結(jié)合而繼續(xù)合成蛋白，細(xì)胞也就能在存在紅霉素的環(huán)境中存活下來。137整理課件外排機制138整理課件外排機制139整理課件鈍化酶機制介導(dǎo)的細(xì)菌對大環(huán)內(nèi)酯類抗生素產(chǎn)生的耐藥性細(xì)菌名稱被鈍化的抗生素鈍化酶名稱基因定位基因名稱金黃色葡萄球菌SASBLLSAO-酰基轉(zhuǎn)移酶SB水解酶ND４-LO-核苷酰轉(zhuǎn)移酶pIP524pIP524NDpIP856saasbhLinA’人葡萄球菌MNDpIP860溶血葡萄球菌L４-LO-核苷酰轉(zhuǎn)移酶pIP855LinA’乳房鏈球菌L４-LO-核苷酰轉(zhuǎn)移酶NDLinA’屎鏈球菌SANDpIP815乳酸桿菌屬MSAMLMSMLSNDNDND產(chǎn)氣莢膜梭狀芽孢桿菌SNDND鏈霉菌MLLND3-LO-磷酸轉(zhuǎn)移酶3-LO-核苷酰轉(zhuǎn)移酶NDNDND假單孢菌MNDND大腸艾希氏菌MMM紅霉素I型酯酶紅霉素II型酯酶大環(huán)內(nèi)酯2’-磷酸轉(zhuǎn)移酶pIP1100pIP1527NDereAereB140整理課件紅霉素酯酶的作用機制

141整理課件核糖體改變或修飾機制介導(dǎo)的細(xì)菌

對大環(huán)內(nèi)酯類抗生素產(chǎn)生的耐藥性

抗性細(xì)菌第三個產(chǎn)生耐藥性的途徑就是改造或修飾核糖體上的紅霉素作用位點，也就是通過直接作用核糖體上的紅霉素作用位點來影響紅霉素抗菌作用，這種直接作用方式既可以通過突變作用位點的堿基及蛋白來完成，也可以通過產(chǎn)生一種抗性短肽直接將紅霉素從核糖體的結(jié)合位點上替代下來。142整理課件核糖體大亞基的23SrRNA

堿基突變產(chǎn)生的抗性

核糖體大亞基的23SrRNA堿基突變引起紅霉素耐藥性的報道很多，主要集中在結(jié)構(gòu)域Ⅱ和結(jié)構(gòu)域V兩個位置上發(fā)生突變；結(jié)構(gòu)域V的堿基突變主要在G2057、A2058、A2059、C2611位置上：由于G2057～C2611堿基對既能穩(wěn)定核糖體23SrRNA的三級結(jié)構(gòu)，又是紅霉素在結(jié)構(gòu)域上的結(jié)合位點。所以由G2057、C2611堿基突變引起的2057～2611堿基對破壞能導(dǎo)致組成型核糖體變化，造成紅霉素對核糖體親和力降低，從而產(chǎn)生紅霉素抗性。143整理課件肽酰轉(zhuǎn)移酶環(huán)結(jié)構(gòu)

144整理課件肽酰轉(zhuǎn)移酶環(huán)及鄰近堿基的改變對抗生素敏感性的影響

堿基發(fā)生改變的位點及種類微生物名稱對抗生素敏感性的影響C2611UC2611UC2611GC2611GC2611G大腸艾希氏菌Chlamydomonasreinhardtii釀酒酵母ChlamydomonasmoewuseiChlamydomonasreinhardtiiEryrLinrSgbrEryrClnrEryrSpirEryrEryrClnrG2032AG2032AG2032UG2032CNicotianapltonbaginafolia大腸艾希氏菌大腸艾希氏菌大腸艾希氏菌LinrEryhsClnrCamrEryhsClnsCamrEryhsClnsCamsG2057AG2057AChlamydomonasreinhardtii大腸艾希氏菌EryrLinsClnsEryrCamrA2058GA2058GA2058GA2058GA2058GA2058CA2058UA2058UChlamydomonasreinhardtii大腸艾希氏菌Nicotianapltonbaginafolia釀酒酵母intracellulare分支桿菌intracellulare分支桿菌大腸艾希氏菌intracellulare分支桿菌EryrLinrCamrEryrLinrEryrClarClarEryrClar145整理課件A2059GNicotianapltonbaginafoliaLinrA2062Chalobiton嗜鹽菌CamrG2447CG2447AHoniasapiens釀酒酵母AnirCamrA2451UMusmucseulusCamrC2452AC2452AC2452UC2452UC2452UHoniasapiensHoniasapiensMusmucseulusSulfolobusacidoculdariusTetrahymenathermophilaCamrCamrCamrCamrCarrCelrAnirA2453CHalobiton嗜鹽菌AnirA2503CA2503C大腸艾希氏菌釀酒酵母CamrCamrU2504CU2504AU2503CHoniasapiensHoniasapiensMusmucseulusCamrCamrCamr146整理課件甲基轉(zhuǎn)移酶Erm家族催化的A2058

甲基化引起的抗性

最廣泛的紅霉素抗性產(chǎn)生及傳播的機制是通過在A2058的N6上單甲基和雙甲基化來降低紅霉素與RNA的親和力而產(chǎn)生抗性，這個修飾是由S-腺苷-L-甲硫氨酸〔AdoMet〕依賴的甲基轉(zhuǎn)移酶Erm家族催化的，Erm家族成員的序列具有24.6%～85%的同源性。147整理課件甲基轉(zhuǎn)移酶Erm家族催化的A2058

甲基化引起的抗性

Erm機制是金黃色葡萄球菌產(chǎn)生紅霉素抗性的主要原因，金黃色葡萄球菌主要靠ermA、ermB、ermC及ermF這四個基因的產(chǎn)物來甲基化修飾堿基而得到紅霉素抗性的，這些紅霉素抗性菌株可以分成兩種類型：

一類是組成型抗性菌株，其能在超過100μg/mL的紅霉素濃度下生長；

另一類是誘導(dǎo)型抗性菌株，能在亞抑制單位的抗生素濃度誘導(dǎo)下對高濃度的紅霉素形成抗性。這種誘導(dǎo)調(diào)節(jié)的作用機制可以用圖來解釋。148整理課件紅霉素產(chǎn)生的誘導(dǎo)耐藥性機制

149整理課件基因微生物來源ermA金黃色葡萄球菌emAM血鏈球菌ermB金黃色葡萄球菌ermBC大腸艾希氏菌ermB類糞鏈球菌ermC金黃色葡萄球菌ermCD白喉棒壯桿菌ermD地衣型芽孢桿菌ermE紅霉糖多孢菌ermF脆弱擬桿菌，ermFS脆弱擬桿菌ermFU脆弱擬桿菌ermG芽孢桿菌ermGTreuteri乳酸桿菌ermIM枯草桿菌ermJ炭疽桿菌ermK地衣型芽孢桿菌ermM表皮葡萄球菌ermP產(chǎn)氣莢膜梭狀芽孢桿菌ermQ產(chǎn)氣莢膜梭狀芽孢桿菌ermR(ermA’AR)藤黃節(jié)桿菌ermSF費氏鏈霉菌ermTR釀膿鏈球菌ermZ艱難梭菌不同微生物來源的甲基化酶的基因

150整理課件核糖體大亞基上蛋白質(zhì)突變引起的抗性

核糖體蛋白質(zhì)L4和L22突變能引起紅霉素抗性，在大腸埃希氏菌和肺炎鏈球菌的抗性菌株中均發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象。對L4和L22蛋白突變所引起的抗性機制的解釋是：

一是結(jié)合在23SrRNA結(jié)構(gòu)域I上的L4和L22突變會造成整個23SrRNA的整體結(jié)構(gòu)變化，從而影響了紅霉素作用的其它靶位點與紅霉素的結(jié)合；

二是L4和L22突變降低了紅霉素與核糖體的結(jié)合作用，因為紅霉素是通過結(jié)合在肽鏈釋放隧道上L4和L22形成的狹小門防位置，而促使肽鏈無法進入才抑制蛋白合成的。151整理課件抗性短肽所引起的抗性近來發(fā)現(xiàn)了一種新的紅霉素抗性機制，是通過一些特殊的短肽與核糖體相互作用而產(chǎn)生的。在大腸埃希氏菌中一些23SrRNA片段〔均包含堿基1233～1348〕的過量表達(dá)能導(dǎo)致產(chǎn)生紅霉素抗性的現(xiàn)象，這些片段稱為E-RNA。經(jīng)缺失分析發(fā)現(xiàn)其實只需有小片段〔堿基1235～1268〕的表達(dá)就足以提供紅霉素的抗性了，這個片段稱為E-RNA34。152整理課件細(xì)菌對鏈陽性菌素產(chǎn)生耐藥性的作用機制對鏈陽性菌素產(chǎn)生耐藥性的問題首先在葡萄球菌中發(fā)現(xiàn)，其僅對鏈陽性菌素A組分產(chǎn)生耐藥性。葡萄球菌中有很多編碼對鏈陽性菌素A產(chǎn)生耐藥性的基因如，編碼酰基轉(zhuǎn)移酶的vat(A)、vat(B)和vat(C)；編碼涉及到外泵系統(tǒng)的ATP結(jié)合蛋白的vga(A)和vga(B)。在腸球菌中，糞腸球菌對鏈陽性菌素A和B表現(xiàn)為天然抗性，而別離的大多數(shù)屎腸球菌對其是敏感的。在對鏈陽性菌素A和B產(chǎn)生耐藥性的糞腸球菌中別離到了satA和satG兩個編碼酰基轉(zhuǎn)移酶的基因，現(xiàn)在已經(jīng)分別重新命名為vat(D)和vat(E)。153整理課件

鏈陽性菌素A衍生物達(dá)福霉素被鈍化酶

〔?；浮承揎椀奈稽c154整理課件鏈陽性菌素B衍生物喹奴普丁被鈍化酶

〔裂合酶〕修飾的作用位點155整理課件

Vgb裂合酶最小底物的結(jié)構(gòu)

156整理課件細(xì)菌對林可霉素產(chǎn)生耐藥性的作用機制

在這兩種細(xì)菌中，通過鈍化酶的作用使抗生素分子中的４位核苷?；蔀?〔5’-核糖核苷〕林可霉素或氯林可霉素〔如下圖〕，這與在鏈霉菌中發(fā)現(xiàn)的鈍化機制不同。157整理課件細(xì)菌對林可霉素產(chǎn)生耐藥性的作用機制158整理課件三、新型大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的研究開發(fā)159整理課件羅紅霉素地紅霉素克拉紅霉素

氟紅霉素160整理課件阿齊紅霉素羅他霉素

乙酰麥迪霉素161整理課件品名化學(xué)結(jié)構(gòu)抗菌譜臨床藥理羅紅霉素(RXM)14元環(huán)C-9肟衍生物與EM近似血峰濃度高，消除半衰期12h，組織滲透性好地紅霉素(DRM)14元環(huán)C-9，11惡嗪衍生物與EM近似組織濃度高且持久，血藥濃度低但半衰期長克拉紅霉素(CAM)14元環(huán)6-O-甲基衍生物抗革蘭陰性菌及軍團菌血藥濃度與組織濃度均高氟紅霉素(FUM)14元環(huán)8-氟基衍生物與EM近似組織濃度較高，血中半衰期8h阿齊紅霉素(AZM)15元環(huán)C-9”叔胺衍生物抗革蘭陰性菌組織濃度明顯高于血藥濃度且持久，胞內(nèi)濃度高羅他霉素(RKM)16元環(huán)3”-酯衍生物抗軍團菌、支原體和部分耐EM葡球菌組織濃度高于血藥濃度，胞內(nèi)濃度高米歐卡霉素（MOM，乙酰麥迪霉素）16元環(huán)3”-酯衍生物與RKM近似血藥濃度及半衰期均優(yōu)于母體化合物麥迪霉素新大環(huán)內(nèi)酯抗生素特征比較162整理課件抗菌藥物名稱試驗濃度范圍（μg/ml）MIC（μg/ml）范圍50%90%二甲胺四環(huán)素0.0078—80.062—0.250.1250.25紅霉素0.00024—0.250.0019—0.00780.00390.0078甲紅霉素0.00024—0.250.00048—0.00390.00190.0019羅紅霉素0.00024—0.250.0019—0.00780.00390.0078阿齊霉素0.00003—0.0310.00006—0.000480.000240.00048交沙霉素0.00024—0.250.0019—0.03130.00780.0156左氧氟沙星0.0078—80.125—0.50.250.25泰萊霉素0.00003—0.0310.00024—0.00190.000970.00097泰萊霉素和其它一些抗菌藥物的抗肺炎支原體活性比較163整理課件泰萊霉素的化學(xué)結(jié)構(gòu)164整理課件菌株MIC（μg/ml）泰萊霉素紅霉素康氏立克次氏體(Richettsiaconorii)Moroccan(ATCVR—14)0.58康氏立克次氏體(Richettsiaconorii)serotypeIsraeli0.58立氏立克次氏體(Richettsirickettsii)SheilaSmith(ATCCVR—149)0.5-18Rickettsiaafricae0.58斑疹傷寒立克次氏體(Rickettsiatyphi)Wilnmington(ATCCVR—144)0.50.5-1普氏立克次氏體(Rickettsiaprowazekii)Breinl(ATCCVR—142)0.50.125-0.25漢氏巴爾通氏體(Bartonellahenselae)Houston1(ATCC49882)和UR.LL.E.90.0030.06-0.25五日熱巴爾通氏體(Bartonellaquinana)Oklahoma(ATCC49793)和UR.P.IE.H20.0060.006-0.12桿狀巴爾通氏體(Bartonellabaciliiformis)KC583(ATCC35685)KC584(ATCC35686)0.0150.06Acochaca812，和Moazon269伯氏考克氏體NineMile18Q21218Priscilla18和紅霉素對立克次氏體、巴爾通氏體和伯氏考克氏體的MICs比較165整理課件Cethromycin的化學(xué)結(jié)構(gòu)166整理課件抗菌藥物MIC（μg/ml）MBC（μg/ml）90%范圍50%90%范圍Cethromycin0.008-0.0150.0150.0150.008-0.0150.015泰萊霉素0.015-0.250.030.060.015-0.250.06阿齊霉素0.015-0.1250.060.1250.015-0.1250.125甲紅霉素0.015-0.1250.030.060.015-0.1250.06紅霉素0.015-0.060.030.060.015-0.060.06左氧氟沙星0.125-0.250.250.250.125-0.250.25Cethromycin與其它5種抗菌藥物對20株肺炎衣原體別離株的體外活性167整理課件EA-0769的化學(xué)結(jié)構(gòu)168整理課件四、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的拓寬應(yīng)用研究

1、支氣管哮喘；2、肺囊性纖維癥(DPB)；3、肺炎衣原體感染；4、促進胃排空；5、惡性胸水；6、銅綠假單孢菌感染；7、其它。169整理課件化合物R1R2R3EM574(1)i-PrHHEM523(2)EtHHEM574P1(3)i-PrHOHEM574P2(4)i-PrOHHEM523P1(5)EtHOHEM523P2(5)EtOHH

EM-574、EM523及其類似物的化學(xué)結(jié)構(gòu)170整理課件化合物收縮活力EC50nmGMS活力ED200μg/kg.ivEM574(1)1.60.96EM523(2)3.66.1EM574P1(3)2.60.38EM574P2(4)1.30.40EM523P1(5)2.74.0EM523P2(5)3.62.1EM-574、EM523及其類似物的藥理學(xué)活性

171整理課件當(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。172整理課件糖肽類抗生素的作用機制及細(xì)菌耐藥性173整理課件糖肽類抗生素的結(jié)構(gòu)特征174整理課件替考拉寧的化學(xué)結(jié)構(gòu)

175整理課件其他一些糖肽類抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)176整理課件一、糖肽類抗生素的作用機制就細(xì)胞水平而言萬古霉素通過干擾細(xì)菌細(xì)胞壁的合成最終使細(xì)菌細(xì)胞發(fā)生溶解。從分子水平上講，萬古霉素抑制細(xì)胞壁合成第二階段(類脂結(jié)合)中一個關(guān)鍵的轉(zhuǎn)化反響，即具有剛性交叉連接的7肽骨架識別未交叉連接肽聚糖鏈中N-酰基－D-Ala4-D-Ala5中末端D,D-二肽，并在脂II分子中通過五個氫鍵形成具有高度親和力的復(fù)合物，這些氫鍵從糖肽類抗生素分子的下外表與肽聚糖末端的酰胺基和羧基結(jié)合，如下圖。177整理課件萬古霉素的作用機制同時，研究發(fā)現(xiàn)有兩種作用機制加強萬古霉素中肽骨架與細(xì)菌細(xì)胞壁合成過程中的D-Ala-D-Ala的結(jié)合作用?！?〕兩個萬古霉素分子間糖苷結(jié)構(gòu)通過氫鍵的作用形成二聚體，萬古霉素以這種聚合體形式存在增強了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時鎖定了萬古霉素中與D-Ala-D-Ala結(jié)合域〔bindingpocket〕呈正確的構(gòu)象〔圖〕；〔2〕萬古霉素結(jié)構(gòu)中的親脂局部使得抗生素位于細(xì)菌的外表上從而接近細(xì)胞壁合成前體。178整理課件萬古霉素與N-Acyl-D-Ala-D-Ala生交互作用時的氫鍵179整理課件萬古霉素在細(xì)胞壁上作用位點及細(xì)胞壁中間體發(fā)生交互作用時的氫鍵

180整理課件萬古霉素與N2,6－二〔?；常璍－Lys-L-Ala-D-Ala結(jié)合的分子結(jié)構(gòu)實體模型181整理課件二、細(xì)菌對糖肽類抗生素產(chǎn)生耐藥性的作用機制

萬古霉素耐藥腸球菌和金黃色葡萄球菌的開展隨著上世紀(jì)80年代細(xì)菌耐藥性的傳播和擴散，特別是甲氧西林耐藥金黃色葡萄球菌的爆發(fā)，萬古霉素被廣泛使用，成為拯救革蘭氏陽性細(xì)菌感染危重病人的救命藥物。但是，隨著萬古霉素的廣泛使用，已經(jīng)出現(xiàn)了萬古霉素耐藥的革蘭氏陽性細(xì)菌，特別是萬古霉素耐藥腸球菌，以及萬古霉素耐藥的金黃色葡萄球菌，使人類的生命健康又受到了嚴(yán)重的威脅。182整理課件萬古霉素耐藥腸球菌VRE的開展很快，有報道數(shù)據(jù)顯示：1987在醫(yī)院臨床別離株中為0.4％，而到1993年高達(dá)16％。VRE能引起危及生命的感染，病死率高達(dá)30%。其之所以危險，是因為控制這種感染的措施容易失敗，且目前臨床上尚無一種或幾種抗生素聯(lián)合使用，使治療有效的方法。183整理課件萬古霉素耐藥腸球菌VRE逐漸增加的原因除了耐萬古霉素的遺傳因子可以傳播外；另一個重要的因素是將糖肽類抗生素作為動物生長促進劑用于食源性動物，提供VRE出現(xiàn)的選擇壓力。184整理課件特征耐藥表型VanAVanBVanCVanDVanE*遺傳特征獲得性（Tn1546）獲得性（Tn1547）固有性（染色體編碼）獲得性獲得性肽聚糖前體末端D-Ala-LacD-Ala-LacD-Ala-SerD-Ala-SerD-Ala-Ser最低抑菌濃度（μg/mL）萬古霉素替考拉寧64～>10016～5124～>1000.5～>322～320.5～116～642～4160.5連接基因vanAvanBvanC-1和vanC-2/vanC-3vanDvanE含有這些基因的菌株屎腸球菌、糞腸球菌、耐久腸球菌、蒙氏腸球菌、鳥腸球菌、醇雞腸球菌、鉛黃腸球菌、Bacissulscirulans、解沒子酸鏈球菌、棒桿菌、隱秘桿菌、乳球菌、纖微單胞菌屎腸球菌、糞腸球菌、牛鏈球菌、解沒子酸鏈球菌醇雞腸球菌、鉛黃腸球菌/黃色腸球菌屎腸球菌糞腸球菌