（药物化学专业论文）抗耐药菌十五元氮杂大环内酯衍生物的设计、合成与抗菌活性研究.pdf

究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 日期：翻里二墨二! 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名蝴期： ofz 鬈硕卜学位论文 目录 摘要5 符号说明1o 第一章前言1 1 1 1 大环内酯类抗生素概述。1 1 1 2 大环内酯抗生素的作用机制1 2 1 3 细菌对大环内酯类抗生素的耐药机制1 4 1 3 1 核糖体修饰或突变机制1 4 1 3 2 外扫 机制15 1 3 3 钝化酶机制1 6 1 4 大环内酯类抗生素的发展历程一1 6 1 4 1 第一代大环内酯类抗生素1 6 1 4 2 第二代大环内酯类抗生素1 7 1 4 3 第三代大环内酯类抗生素l9 1 4 4 其他结构类型的十五元大环内酯衍生物2 3 1 5 小结2 8 第二章目标化合物的设计2 9 2 1 母核的选择3 0 2 2 侧链的选择3 0 2 3 设计思想。3 0 2 4 目标化合物的设计3 1 2 4 1 j 系列目标化合物的设计3 l 2 4 2k 系列目标化合物的设计3 2 2 4 3l 系列目标化合物的设计3 2 第三章目标化合物的合成3 3 3 1 j 系列目标化合物的合成。3 4 3 2k 系列目标化合物的合成4 2 3 3l 系列目标化合物的合成5 l 3 4 侧链的合成6 9 l ofz 互硕l j 学位论文 3 5 讨论7 0 第四章目标化合物的抗菌活性7 2 4 1 实验原理7 2 4 2 实验材料7 2 4 3 实验方法7 2 4 4 测定结果7 3 4 5 讨论7 8 4 6 小结8 1 第五章总结与展望8 2 5 1 总结8 2 5 2 展望。8 3 参考文献8 5 致谢9 2 附录i 目标化合物结构及中英文名称对照表9 3 附录i i 目标化合物i r 、1 h - n m r 、m s 解析1 0 8 研究生期间发表论文1 5 4 2 ofz ；硕十学位论文 t a b l eo f c o n t e n t s a b s t r a c t 5 s y m b o l i cd e s c r i p t i o n 10 c h a p t e r1 i n t r o d u c t i o n 1i 1 io v e r v i e wo f m a c r o l i d e sa n t i b i o t i c s 11 1 2m e c h a n i s mo f m a c r o l i d e sa n t i b i o t i c s 1 2 1 3m e c h a n i s mo f b a c t e r i a lr e s i s t a n c e 1 4 1 3 1r i b s o m em o d i f i c a t i o no rp o s i t i o nm u t a t i o n 1 4 1 3 2a c t i v ee f f i u x 15 1 3 3i n a c t i v ee n z y m e 1 6 1 4d e v e l o p m e n to f15 - m e m b e r e dm a c r o l i d c sa n t i b i o t i c s 16 1 4 1f i r s t - g e n e r a t i o nm a c r o l i d e sa n t i b i o t i c s 16 1 4 2s e c o n d g e n e r a t i o nm a c r o l i d e sa n t i b i o t i c s 一1 - 7 1 4 3t h i r d - g e n e r a t i o nm a c r o l i d e sa n t i b i o t i c s 一1 9 1 4 4o t h e r15 m e m b e rm a c r o l i d ed e r i v a t i v e s 2 3 1 5c o n c l u s i o n 2 8 c h a p t e r 2d e s i g no f t a r g e tc o m p o u n d s 2 9 2 1s e l e c t i o no f l e a d i n gc o m p o u n d s 3 0 2 2s e l e c t i o no fs i d ec h a i n s 3 0 2 3d e s i g np h i l o s o p h y 3 0 2 4d e s i g no f t a r g e tc o m p o u n d s 31 2 4 1d e s i g no fs e r i e sj 3l 2 4 2d e s i g no fs e r i e sk 。3 2 2 4 3d e s i g no f s e r i e sl 3 2 c h a p t e r3s y n t h e s i so ft a r g e tc o m p o u n d s 3 3 3 1s y n t h e s i so f t h es e r i e sj 3 4 3 2s y n t h e s i so f t h es e r i e sk 4 2 3 3s y n t h e s i so ft h es e r i e sl 51 3 4s y n t h e s i so fs i d ec h a i n s 6 9 3 ofz 呈硕仁学位论文 3 5d i s c u s s i o n 7 0 c h a p t e r4 a n t i b a c t r e r i a la c t i v i 廿e so f t a r g e tc o m p o u n d s 7 2 4 1p r i n c i p l e 7 2 4 2m a t e r i a l s 7 2 4 3m e t h o d s 7 2 4 4r e s u l t s 7 3 4 5d i s e u s s i 0 1 1 7 8 4 6c o n c l u s i o n 81 c h a p t e r5c o n c l u s i o na n dp r o s p e c t 8 3 5 1c o n c l u s i o n 8 3 5 2p r o s p e c t 8 4 r e f e r e n c e 8 6 a c k n o w l e d g e m e n t s 9 3 a p p e n d i x ic h i n e s en a m e s ，e n g l i s hn a m e sa n ds t r u c t u r e so f t a g e tc o m p o u n d s 9 3 a p p e n d i x i r 、m sa n d1 h - n m rs p e c t r ao f t a g e tc o m p o u n d s 1 0 8 p u b l i c a t i o n s l5 4 4 of 只；硕l 二学位论文 抗耐药菌十五元氮杂大环内酯衍生物的 设计、合成与抗菌活性研究 专业：药物化学 研究生：沈学翠 导师：马淑涛教授 摘要 大环内酯是由链霉菌产生的一类弱碱性抗生素，以红霉素a 为代表的第一 代大环内酯类抗生素和以阿奇霉素、克拉霉素为代表的第二代大环内酯抗生素在 治疗呼吸道感染、支原体、衣原体、肺炎及软组织感染方面发挥了重要作用。然 而，近年来，日趋严重的细菌耐药性成为困扰大环内酯类抗生素临床应用的主要 问题。因此，开发新的抗耐药菌大环内酯抗生素己成为当前药物研究的热点。 研究表明在p t c 至狭窄门防区域内存在三处抗生素结合位点【9 , 1 0 ：第一处结 合位点是结构域v 的a 2 0 5 8 和a 2 0 5 9 ，位于肽释放通道入口处；第二处结合位 点是结构域v 的u 2 6 0 9 和其下方结构域i i 的a 7 5 2 ，位于肽释放通道入口的另一 侧；第三处结合位点是氯霉素或克林霉素的结合位点，位于p t c 的a 位和p 位。 针对大环内酯和酮内酯抗生素存在的缺陷，以已知的结合位点为靶点，设计 合成具有多级作用机制的新型抗耐药菌大环内酯衍生物，以解决耐药菌对大环内 酯抗生素的耐药性问题。根据上述设计思想，本论文选择具有良好抗菌活性和药 代动力学性质的阿奇霉素为先导化合物，通过对c 1 1 、c 1 2 和c - 4 ”位点进行多位 点结构修饰，设计合成了三个系列新颖的十五元氮杂大环内酯衍生物。通过m s 、 取、1 hn m r 等方法，确定了化合物的结构，建立了化合物的合成路线，优化了 合成工艺，其反应条件温和，后处理简便，收率较高。 本文采用二倍稀释法对目标化合物进行了体外抗菌活性测定。抗菌活性如 下：( 1 ) 抗敏感菌活性：目标化合物对敏感菌均表现出一定的体外抗菌活性，并 位同时引入烷基氨基甲酸酯侧链，会显著增强抗菌活性。c - 4 ”侧链苯环的取代基 影响抗菌活性，吸电子基团取代会增强抗m l s b 和m 型耐药菌活性，供电子基 团取代则减弱。 通过实验发现，在研究开发新型抗耐药菌药物过程中，阿奇霉素是较为理想 的先导化合物；其结构上有多个位点可以修饰，这包括：c 1 1 、c 1 2 和c _ 4 ”位 等。在各个位点上进行结构修饰，引入碳链长度、末端取代各不相同的侧链，也 可以在多个位点同时进行结构修饰。这不仅可以保持抗敏感菌活性，而且还能有 效改善抗耐药菌活性，有利于研究开发具有多级作用机制的新型抗耐药菌药物。 关键词：大环内酯；氨基甲酸酯；阿奇霉素；抗菌活性；结构修饰 6 of 只墨硕卜学位论文 d e s i g n ，s y n t h e s i sa n da n t i b a c t e r i a la c t i v i t yo f 15 - m e m b e r e da z a l i d ed e r i v a t i v e sa g a i n s tr e s i s t a n tb a c t e r i a s p e c i a l i t y ：m e d i c i n a lc h e m i s t r y p o s t g r a d u a t e ：x u e c u is h e n a d v i s o r ：p r o f s h u t a om a a b s t r a c t m a c r o l i d e sa r eac l a s so fw e a kb a s ea n t i b i o t i c sp r o d u c e db ys t r e p t o m y c e t e s e r y t h r o m y c i na a n di t sa n a l o g ss u c ha sc l a r i t h r o m y c i na n da z i t h r o m y c i n , h a v eb e e n w i d e l yu s e df o rt r e a t i n gu p p e ra n dl o w e rr e s p i r a t o r yt r a c t , m y c o p l a s m a , c h l a m y d i a , p n e u m o n i aa n ds o f tt i s s u ei n f e c t i o n si nc l i n i c a la p p l i c a t i o nb e c a u s eo fm e i rs u p e r i o r a n t i b a c t e r i a la c t i v i t y h o w e v e r , m a r o l i d e - r e s i s t a n ti n f e c t i o n sh a v e b e e no b s e r v e dw i t l l i n c r e a s i n gf r e q u e n c yi nr e c e n ty e a r s ，w h i c hp r e s e n t sa nu r g e n tn e e df o ran e w g e n e r a t i o no fm a c r o l i da n t i b i o t i c sw i t he f f e c t i v ea c t i v i t ya g a i n s tr e s i s t a n tb a c t e r i a t h e r e f o r e , i th a sa t t r a c t e de x t e n s i v ea t t e n t i o nt od e v e l o pn e wp o t e n tm a c r o l i d e s a g m n s tr e s i s t a n tb a c t e r i a 一 t h em o l e c u l a r b i o l o g i c a ls t u d y i n gi n d i c a t e dt h a tt h e r ea r et h r e eb i n d i n gs i t e sf r o m p e p t i d y lt r a n s f e r a s ec e n t e r ( p t c ) t ot h ec o n t r a c t i o no fp e p t i d y lt u n n e li nb a c t e r i a l r i b o s o m e t h ef i r s ts i t ei sa 2 0 5 8o ra 2 0 5 9i nd o m a i nv w h i c hs i t u a t e si nt h e e n t r a n c eo fp e p t i d er e l e a s i n gt u n n e l ；n l es e c o n ds i t ei su 2 6 0 9i nd o m a i nvo ra 7 5 2 i nd o m a i ni i ，w h i c hl o c a t e si na n o t h e rs i d eo fe n t r a n c eo fp e p t i d er e l e a s i n gt u n n e l ； 1 1 1 e “r ds i t ei st h eb i n d i n gs i t eo fa m p h e m y c i no rc l i n d a r n y c i n , w h i c hl o c a t e saa n d ps i t e so f p t c 7 s e r i e sja n dkd i s p l a y e ds i m i l a ra n t i - r e s i s t a n tb a c t e r i a a c t i v i t y o t h e r w i s e , c o m p o u n d sl 1a n dl 1 7s h o w e di m p r o v e da c t i v i t ya g a i n s tm l s a - r e s i s t a n tb a c t e r i a , c o m p o u n d sl 1 2 ，l 1 5 ，l 1 7 ，l 1 9a n dl 2 2a l s oe x h i b i t e dp o t e n ta c t i v i t ya g a i n s t m - r e s i s t a n tb a c t e r i a , a n dc o m p o u n d sl 1 2a n dl 2 3p o s s e s s e de x c e l l e n t a c t i v i t y a g a i n s tm i x e d - - t y p er e s i s t a n tb a c t e r i a , w h i c hw e r e3 2 - - f o l dp o t e n ta c t i v i t yt h a n e r y t h r o m y c i n , c l a r i t h r o m y e i na n da z i t h r o m y c i n t h er e s u l t so fs t r u c t u r e a c t i v i t yr e l a t i o n s h i ps t u d yo ft h e s ed e r i v a t i v e sw e r e s u m m a r i z e da sf o l l o w s ：( 1 ) t h eb a s i cs k e l e t o n so f m a c r o l i d e sa r ee s s e n t i a lf o ra c t i v i t y a g a i n s ts u s c e p t i b l eb a c t e r i a ( 2 ) t h ei n t r o d u c t i o no fs u b s t i t u t e db e n z o y l p i p e r a z i n y l 8 of 只季硕f ：学位论文 s i d ec h a i n st oc - 4 ”c a r b o np o s i t i o no ft h es k e l e t o nh a di m p r o v e da c t i v i t ya g a i n s t r e s i s t a n tb a c t e r i a ( 3 ) t h ei n t r o d u c t i o no f11 ，12 一c y c l i cc a r b o n a t em o i e t yt oc 4 b e n z o y l p i p e r a z i n y l d e r i v a t i v e sc o u l d n ti n f l u e n c ea n t i b a c t e r i a la c t i v i t y b u tt h e s u b s t i t u e n to nb e n z e n er i n gi ni t sc 4 ”s i d ec h a i n sc o n t r i b u t e dt od i f f e r e n t a n t i b a c t e r i a la c t i v i t y f o re x a m p l e ：t h ee l e c t r o n - d o n a t i n gg r o u pw o u l di n c r e a s e a n t i b a c t e r i a la c t i v i t ya g a i n s ts e n s i t i v es t r a i n sa n dt h ee l e c t r o n - w i t h d r a w i n gg r o u p w o u l dl e a dt o 跚i n c r e a s ei na n t i b a c t e r i a la c t i v i t ya g a i n s tr e s i s t a n ts t r a i n s ( 4 ) t h e i n t r o d u c t i o no fc - 4 s u b s t i t u t e db e n z o y l p i p e r a z i n y la n dc - lla l k y lc a r b a m a t es i d e c h a i n st ot h es k e l e t o n s i m u l t a n e o u s l y w o u l di m p r o v ea n t i b a c t e r i a la c t i v i t ) ， s i g n i f i c a n t l y i np a r t i c u l a r l y , t h ee l e c t r o n - w i t h d r a w i n gg r o u p0 1 1b e n z e n er i n gi ni t s c - 4 s i d ec h a i n sw o u l ds h o wm o r ep o t e n ta n t i b a c t e r i a l a c t i v i t y t h a nt h e e l e c t r o n - w i t h d r a w i n gg r o u p t h ea b o v es t u d i e si n d i c a t e dt h a ta z i t h r o m y c i ni sa ni d e a ll e a dc o m p o u n dw h i c h c a n h e l pu sd e v e l o pi 蟛wa n t i - r e s i s t a n tb a c t e r i ad r u g s ，f o rm a n ys i t e so ft h es t r u c t u r e c a l lb em o d i f i e d , s u c ha 8c 一11 ，c 一1 2a n dc _ 4 ”t h e r ei sn od o u b tt h a ti n t r o d u c t i o no f c a r b o nc h a i n sh a v i n gd i f f e r e n tl e n g t ha n dt e r m i n a lg r o u pt oa z i t h r o m y c i nw i l lh e l pu s d i s c o v e re f f i c a c i o u sa g e n t sf o rt h et r e a t m e n to fi n f e c t i o n sb yr e s i s t a n tb a c t e r i a k e yw o r d s ：m a c r o l i d e ；c a r b a m a t e ；a z i t h r o m y c i n ；a n t i b a c t e r i a la c t i v i t y , s t r u c t u r a l m o d i f i c a t i o n 9 c p c h e m i c a lr e a g e n t化学纯试剂 l o o 只鬈硕f ：学位论文 第一章前言 1 9 4 1 年青霉素在临床的应用，揭开了人类使用抗生素抗击细菌感染的序幕。 抗生素为人类的健康做出了巨大的贡献，是人类与自然界斗争的重要里程碑。然 而，随着抗生素的广泛使用，特别是不当使用，致使细菌的耐药性逐年增加【1 1 。 例如在2 0 0 3 - 2 0 0 6 年期间，金黄色葡萄球菌对2 3 种常用抗生素的平均耐药率分 别为5 6 、6 6 、7 1 和6 7 。其中耐药率最高的为头孢菌素类、大环内酯类、 青霉素类和环丙沙星，四者的耐药率均在7 0 以上。而甲氧西林耐药金葡菌 ( m s r a ) 对绝大多数抗生素耐药，目前仅有万古霉素仍对m s r a 有抗菌活性。肠 球菌对青霉素类抗生素的耐药率为2 4 2 9 ，对头孢菌素类抗生素为7 5 以 上，对庆大霉素为6 3 - 9 2 ，对万古霉素为2 9 5 。细菌耐药性的产生 严重削弱了抗生素的有效性，影响临床疗效，甚至导致治疗失败 2 1 。细菌的耐药 性已成为临床上迫切需要解决的问题。 大环内酯抗生素是当今抗感染药物研究开发最为活跃的一类药物之一，在临 床治疗上具有重要的地位。以红霉素a 为代表的第一代大环内酯类抗生素和以阿 奇霉素、克拉霉素为代表的第二代大环内酯抗生素在治疗呼吸道感染、支原体、 衣原体、肺炎及软组织感染方面发挥了重要作用。然而，近年来，日趋严重的细 菌耐药性成为困扰大环内酯类抗生素临床应用的主要问题。监测资料显示，肺炎 链球菌对红霉素、阿奇霉素等抗生素的耐药率为：韩国8 0 8 、日本7 5 6 、中 国6 8 2 、法国4 0 6 ，值得注意的是肺炎链球菌对大环内酯抗生素的耐药率已 超过青霉素【3 】。 幸运的是，以泰利霉素为代表的第三代大环内酯类抗生素不仅保持了良好的 抗敏感菌活性，而且抗耐药菌活性有明显改善。随着对大环内酯类抗生素研究的 深入，不断有抗菌活性强、抗菌谱广的新颖大环内酯抗生素出现，其在抗耐药菌 方面的突出表现已引起世界医药界的极大关注，成为抗感染领域的研究热剧4 】。 1 1 大环内酯类抗生素概述 大环内酯类抗生素( m a c r o l i d e s ) 是由链霉菌产生的一类弱碱性抗生素，其结 构特征为分子中含有一个内酯结构的十四、十五或十六元大环，通过内酯环上 of 只主硕十学位论文 的羟基和去氧氨基糖或6 - 去氧糖所合成碱性苷。这类药物主要有：红霉素 ( e r y t h r o m y c i n ) 、麦迪霉素( m i d e c a m y c i n ) 、螺旋霉素( s p 咖c i n ) 等1 5 1 。 大环内酯类抗生素对革兰阳性菌和某些阴性菌、支原体有较强的抗菌活性， 且毒副作用比氨基糖苷类、四环素类和多肽类等抗生素低，特别是很少有过敏 反应，因此在临床上得到广泛应用。红霉素是首个被开发利用也是最经典的大 环内酯类药物，于1 9 5 2 年被l i l l y 公司成功开发。此后先后已有1 5 个大环内酯 类抗生素品种上市，广泛用于呼吸道感染的治疗，但这些药物都不同程度的存 在抗革兰氏阴性菌作用弱、易产生耐药、对酸不稳定、胃肠道刺激等弱点。药 物化学家几十年来一直对此类抗生素进行着不懈的探索，尤其是上世纪8 0 年代 以来，克拉霉素、阿奇霉素、罗红霉素等相继上市，地红霉素、红霉素碳酸酯、 琥乙酰红霉素( 利君沙) 、乳糖酸红霉素、依托红霉素、硬脂酸红霉素等也进入临 床。目前大环内酯类抗生素的研究已经进入第三代。 1 2 大环内酯抗生素的作用机制 随着分子生物学、结晶学和基因组学的发展，人们已经清楚认识了大环内酯 抗生素的作用机制。它们与林可酰胺和链阳菌素b 的作用机制相同，都是通过 抑制细菌蛋白质的合成来发挥抗菌活性，通常被合称为大环内酯林可酰胺链阳 菌素( m a c r o l i d e - l i n c o m i d e s t r e p t o g r a m i nb ，m l s b ) - 类抗生素。此类抗生素能够抑 制细菌核糖体5 0 s 亚基上的肽酰转移酶活性，阻碍肽键的形成，从而抑制细菌蛋 白质合成。由于此类抗生素不易通过革兰氏阴性菌的细胞膜，对革兰氏阴性菌抗 菌活性差 o l 。c h a m p n e y 等 7 1 研究发现大环内酯能抑制细菌5 0 s 核糖体的组装， 从而抑制细菌蛋白质的合成，但不影响3 0 s 核糖体组装。 a 引1 2 0 5 9 ) a a 。“。 2 4 8 6 ( 2 4 5 1 ) 2 1 3 7 口叼。、，d o m a i n d o n l a m i i 扩u u u w 羚u 。 g 8 ( 2 踟：c。 魁 翟k ，u 幅c ；钧 u o c 1 b ofz 互硕十学位论文 f i g i a ，5 0 s 亚基肽酰转移酶中心、大环内酯结合位点、肽释放通道结构图：b ，2 3 sr r n a 二级结构似m a r i s m o r t u i ，括号内编号来自ec o b ) 中的结构域v 中心环、结构域发夹环结 构图1 9 1 2 】。 细菌蛋白质的合成主要是在核糖体中进行，细菌核糖体由3 0 s 和5 0 s 亚基 组成。3 0 s 亚单位能够结合信使r n a ( m r n a ) 并启动核糖体循环，5 0 s 亚基含有 肽酰转移酶中一凸, ( p e p t i d y lt r a n s f e r a s ec e n t e r ，p t c ) ，能催化肽键形成，把氨基酸连 接到不断延伸的肽链上，从而合成蛋白质。细菌核糖体5 0 s 亚基的2 3 sr r n a 分 为五个结构域，其中p t c 位于结构域v 中心环处，在大肠埃希菌中定位于a 2 4 5 1 处。其下方是肽释放通道，最狭窄处是i a 和l 2 2 蛋白相互靠近形成的狭窄门防 ( 直径1 5 r i m ) 。p t c 合成的新生肽进入肽释放通道后，依次经过结构域v 、 、l 4 和l 2 2 蛋白、i 和，然后离开肽释放通道i s ( f i g 1 ) 。研究表明在p t c 至狭窄门防区域内存在三处抗生素结合位点【9 1 川：第一处结合位点是结构域v 的 a 2 0 5 8 和a 2 0 5 9 ，位于肽释放通道入口处；第二处结合位点是结构域v 的u 2 6 0 9 和其下方结构域i i 的a 7 5 2 ，位于肽释放通道入口的另一侧：第三处结合位点是 氯霉素或克林霉素的结合位点，位于p t c 的a 位和p 位。这些结合位点上的核 苷酸残基构象是可变化的( f l e x i b l e ) t j l 】。第一代和第二代大环内酯抗生素结合在肽 释放通道入口处，堵塞肽释放通道( f 遮2 ) 。其上方紧邻p t c ，其下方是狭窄门防。 具体作用方式是：c 5 位去氧氨基糖的2 - o h 与a 2 0 5 8 的n i 、n 6 和a 2 0 5 9 的 n 6 形成氢键。由于a 2 0 5 8 残基的n 1 距离p t c 的a 2 4 5 1 约1 5 r i m ，当新生肽达 到3 - 5 个氨基酸长度时就延伸到大环内酯抗生素结合区，从而阻断新生肽链的 进一步延伸，抑制细菌蛋白质的合成。 a bc f i g 2 a ，肽释放通道入口处结构图( 结构域核苷酸7 4 8 - - - - 7 5 4 为浅黄色：结构域v 核苷酸 2 0 5 7 、2 0 5 8 、2 0 5 9 、2 5 0 5 等为暗黄色：i a 蛋白为绿色，突变点为绿色球：l 2 2 蛋白为红色， 突变点为红色球；b ，红霉素( 紫红色) 与靶点作用图；c ，泰利霉素( 紫红色) 与靶点作用刚1 2 1 。 1 3 ofz 鬈硕 学位论文 1 3 细菌对大环内酯类抗生素的耐药机制 抗生素的发现和临床的应用使细菌感染性疾病得到有效控制，在防病治病、 保护人们的身体健康发挥了重要作用。但随着抗生素在临床的广泛应用，细菌很 快出现了耐药性，这不仅影响了抗生素的临床治疗效果，也给未来防病治病、保 护人们健康带来了巨大的挑战。如果抗生素的研究开发跟不上细菌耐药性的发 展，那么人们的生命健康非常令人担忧。目前抗生素及半合成抗生素的研究的关 键问题是要解决耐药菌的问题，开展针对性研究。大环内酯抗生素的细菌耐药的 分子机理有三种：核糖体修饰或突变机制、外排机制和钝化酶机制。 1 3 1 核糖体修饰或突变机制 核糖体修饰或突变机制是目前导致药菌产生耐药性的最主要的因素，能够导 致细菌m l s b 型耐药。主要有以下三种情况：e l t i i ( e r y t h r o m y c i nr e s i s t a n c e m e t h y l a s e ) 基因介导的甲基化转移酶对a 2 0 5 8 的n 6 进行甲基化或双甲基化时， 由于空间位阻效应使其不能与大环内酯c 5 位去氧氨基糖结合；当a 2 0 5 8 碱基 发生突变，也导致其与大环内酯亲合力下降；另外，l 4 或l 2 2 突变，导致肽释 放通道入口变窄或变大，前者将降低核糖体与大环内酯的亲合力，后者将导致核 糖体与大环内酯的无效结合。 在耐药菌的甲基化过程中，以s 一腺苷甲硫氨酸作为甲基供体，由e r m 基因编 码的甲基转移酶参与完成的。这些酶蛋白分子量大约2 9 k d a ，并具有高度保守序 列。耐药菌有两种不同的e r m 甲基化酶：e r m ( b ) 甲基化酶是由溯基因来编码 的，能使细菌产生m l s b 型耐药；e r m ( t r ) 甲基化酶属于e r m a 系列甲基化酶， 也能使细菌产t i ：m l s b 型耐药【1 3 】。e r m 基因耐药表型表现为m l s b 交叉耐药，根据 表达方式的不同，m l s b 型耐药可分为内在型( c m l s b ) 和诱导型( i m l s b ) ，后者又 可分为a 、b 、c 三种亚型，其形成需要合适的诱导物存在。由于1 4 和1 5 元大环内 酯在c 3 位存在中性的克拉定糖，因此能诱导细菌产生耐药，而1 6 元大环内酯和 链阳霉素结构中不存在此类结构，所以没有诱导耐药性【1 4 1 。c m l s b 型耐药菌对所 有m l s b 类抗生素都具有耐药性。肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌、肠球菌、肺炎 支原体和嗜肺军团菌等都存在e t ) l 耐药基斟1 5 】。 在化脓链球菌中，核蛋白l 4 的变异和2 3 sr r n a 的2 6 1 1 位变异己被证实【1 6 1 。 j a l a v a 等【1 3 】首次发现了化脓链球菌的又一新的耐药机制，2 3 sr r n a 的a 2 0 5 8 位发 1 4 二只番硕l ：学位论文 生变异可以使化脓链球菌产生耐药性。近一步研究发现，2 3 sr r n av 区主要的 突变位点为a 2 0 5 8 、a 2 0 5 9 及c 2 6 1 1 。a 2 0 5 8 g 及a 2 0 5 8 u 突变能导致高水平m l s b 耐药，a 2 0 5 9 g 突变也能导致细菌对红霉素、1 6 元环大环内酯类药物的高水平耐 药。 在肺炎链球菌中，2 3 sr r n av 区2 0 5 8 位碱基a 变异为g 或u 后会造成高 水平的m l s b 型耐药，与由e r m 基因编码导致的a 2 0 5 8 腺嘌呤双甲基化引起的 耐药类似。a 2 0 5 9 位碱基a 变异为g 后会产生对红霉素、泰利霉素和1 6 元大环 内酯的高水平耐药及对克拉霉素中等水平耐药，但对链阳菌素敏感，该表型称为 m l 耐药型13 1 。c a n u 等发现2 6 1 0 位碱基c 变异为u 后会使大环内酯的m i c 略 有上升【1 7 1 ，c 2 6 1 l 位碱基c 变异为u 后一般对大环内酯的m i c 影响很小，但2 6 1 1 位变异会使中心环单链的碱基互补结构g 2 0 5 7 c 2 6 1l 失裂1 8 1 。肺炎链球菌临床 分离株b m 4 4 5 5 对1 6 元大环内酯耐药，但对1 4 、1 5 元大环内酯仍然敏感。这种 罕见的耐药表型是由于v 区的2 0 6 2 位碱基a 变异为c 造成的【1 9 1 。另外，有报 道表明2 3 s r r n ai i 区3 5 发夹结构的a 7 5 2 位点腺嘌呤突变能显著影响药物的活 性。 核蛋白突变( r i b s o m e m u t a t i o n ) 最早在幽门螺杆菌、鸟型分支杆菌中有报道， 其中最引人注目的是发生在与大环内酯类药物结合密切相关的2 3 sr r n av 区、 区及蛋白质l 4 及l 2 2 的高度保守序列中的变异。核糖体蛋白i a 和l 2 2 结合于2 3 s r r n a 的i 区，参与维持2 3 sr r n a 的立体构象。二者的突变能使细菌多肽链通道 发生重大变化。l 4 突变使肽通道入口变窄，降低了核糖体与大环内酯的亲合力。 与之相反，l 2 2 突变能扩大肽通道入口，导致核糖体与大环内酯的无效结合。在 许多细菌种属中，发生在高保守区3 2 位氨基酸上的l 4 蛋白变异，不仅会干扰蛋 白质与r r n a 篚j 结合，而且会导致m l s b 型耐药 2 0 1 。在肺炎链球菌中，位于蛋白碳 末端伊发夹结构上的l 2 2 蛋白变异，将导致对大环内酯低水平耐药【2 1 1 。 1 3 2 外排机制 细菌外排泵( e f