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-内酰胺类抗生素的应用作者:崔亚琼 出处:开封大学 化化学工程学院 09级应化三班【内容摘要】关键词： 作用机制，分类，影响【摘要】：-内酰胺类抗生素是临床上最常用的抗菌药物。虽然已在临床经应用半个多世纪,但因其高效、低毒,至今仍是革兰阳性球菌(G+)感染的首选药物。70多年来,各种抗生素广泛应用于临床,在世界抗生素市场上占据主导地位,为人类健康作出了巨大的贡献。目 录(一)绪论 -3(二)第一章 简介-(三)第二章 概述与分类-(四)第三章 -内酰胺类抗生素抗菌作用机制-3-1 作用机制- 3-2 抗菌机制-3-3 耐药机制- (五)第四章 -内酰胺类抗生素的作用原理- 4-1作用原理- 4-2 耐药性原理-(六)第五章 -内酰胺类药物临床应用-5-1 青霉素类抗生素-5-2头孢菌素类抗生素-(七)第六章 常见的-内酰胺类抗生素-(八)第七章 影响-内酰胺类抗生素抗菌作用因素-(九)第八章-内酰胺类药物的合理利用-(十)第九章 结束语-附录-参考文献- 【绪论】-内酰胺类抗生素（-lactams）系指化学结构中具有-内酰胺环的一大类抗生素，包括临床最常用的青霉素与头孢菌素，以及新发展的头霉素类、硫霉素类、单环-内酰胺类等其他非典型-内酰胺类抗生素。此类抗生素具有杀菌活性强、毒性低、适应症广及临床疗效好的优点。本类药化学结构，特别是侧链的改变形成了许多不同抗菌谱和抗菌作用以及各种临床药理学特性的抗生素。第一章 简介-内酰胺类抗生素（Beta-lactam antibiotic）是一种种类很广的抗生素，其中包括青霉素及其衍生物、头孢菌素、单酰胺环类、碳青霉烯和青霉烯类酶抑制剂等。基本上所有在其分子结构中包括-内酰胺核的抗生素 -内酰胺类抗生素均属于内酰胺类抗生素。它是现有的抗生素中使用最广泛的一类。 -内酰胺类抗生素（-lactams）系指化学结构中具有-内酰胺环的一大类抗生素，包括临床最常用的青霉素与头孢菌素，以及新发展的头霉素类、硫霉素类、单环-内酰胺类等其他非典型-内酰胺类抗生素。此类抗生素具有杀菌活性强、毒性低、适应症广及临床疗效好的优点。本类药化学结构，特别是侧链的改变形成了许多不同抗菌谱和抗菌作用以及各种临床药理学特性的抗生素。第二章 内酰胺类抗生素的分类内酰胺类抗生素种类很多,这类药物的发展过程,实际上是克服内酰胺酶(BLA)耐药机制的过程。头孢菌素从第一代发展到第四代,其母核都一样,主要是侧链结构的改造。此改造的目的是希望对BLA的稳定性越来越强。如三代头孢对普通青霉素酶及广谱酶稳定,但对超广谱酶和头孢菌素酶不稳定。而四代头孢如头孢吡肟对头孢菌素酶非常稳定,对超广谱酶的稳定性也较好。内酰胺类抗生素的分类如下:1、青霉素类:青霉素,半合成耐酶和广谱青霉素及复合青霉素。2、头孢菌素:一代如头孢唑啉;二代如头孢呋辛;三代如头孢噻肟、头孢曲松和头孢他啶;四代如头孢吡肟。3、非典型内酰胺类:头霉菌素如头孢西丁;碳青霉烯类如亚胺培南;单环类如氨曲南;氧头孢烯类如噻吗灵。第三章 -内酰胺类抗生素抗菌作用机制3-1 作用机制各种-内酰胺类抗生素的作用机制均相似，都能抑制胞壁粘肽合成酶，即青霉素结合蛋白（penicillin bindingproteins，PBPs），从而阻碍细胞壁粘肽合成，使细菌胞壁缺损，菌体膨胀裂解。除此之外，对细菌的致死效应还应包括触发细菌的自溶酶活性，缺乏自溶酶的突变株则表现出耐药性。哺乳动物无细胞壁，不受-内酰胺类药物的影响，因而本类药具有对细菌的选择性杀菌作用，对宿主毒性小。近十多年来已证实细菌胞浆膜上特殊蛋白PBPs是-内酰胺类药的作用靶位，PBPs的功能及与抗生素结合情况归纳于图38-1。各种细菌细胞膜上的PBPs数目、分子量、对-内酰胺类抗生素的敏感性不同，但分类学上相近的细菌，其PBPs类型及生理功能则相似。例如大肠杆菌有7种PBPs，PBP1A，PBP1B与细菌延长有关，青霉素、氨苄西林、头孢噻吩等与PBP1A、PBP1B有高度亲和力，可使细菌生长繁殖和延伸受抑制，并溶解死亡，PBP2与细管形状有关，美西林、棒酸与硫霉素（亚胺培南）能选择性地与其结合，使细菌形成大圆形细胞，对渗透压稳定，可继续生几代后才溶解死亡。PBP3功能与PBP1A相同，但量少，与中隔形成，细菌分裂有关，多数青霉素类或头孢菌素类抗生素主要与PBP1和（或）PBP3结合，形成丝状体和球形体，使细菌发生变形萎缩，逐渐溶解死亡。PBP1，2，3是细菌存活、生长繁殖所必需，PBP4，5，6；与羧肽酶活性有关，对细菌生存繁殖无重要性，抗生素与之结合后，对细菌无影响。3-2 内酰胺类抗生素的抗菌机制该类抗生素的有效抗菌活性一般必须取决于下列三个主要环节:能够穿透细菌的外膜。抗生素穿透细菌外膜的多寡取决于其分子的大小,分子愈小其透过细菌外膜间孔愈易,进入菌体内的数量亦愈多;能够抵挡内酰胺酶的水解。内酰胺类抗生素为青霉素头孢菌素类抗生素,因其具有共同的内酰胺环结构,当其进入菌体后,如能耐受或抵挡病原菌所产生的BLA的水解或破坏,始能保持其抗菌活性;能够与青霉素结合蛋白(PBPs)位点结合并相互作用,从而抑制细菌胞壁的合成。一般细菌外膜中青霉素结合位点有3,即PBP1、PBP2、PBP3,抗生素与PBPs的位点结合越多,其相互作用越强,则其抗菌效能亦越大。3-3 病原菌对内酰胺类抗生素的耐药机制病原菌对内酰胺类抗生素发生耐药,主要通过下列途径予以实现:病原菌产生BLA,水解破坏内酰胺类抗生素的共同核心结构,即内酰胺环,从而降低其抗菌活性;病原菌的PBPs靶位发生改变,使抗生素无法与其结合并发挥其抗菌效能;病原菌的膜孔蛋白发生改变,细胞膜通透性降低或生物膜(biofilm)形成,使抗生素难以通过细菌的胞膜进入胞内。病原菌产生对抗生素的外运泵出机制,将进入细菌胞内的抗生素主动泵出胞外;某些细菌缺乏自溶酶,即使被抗生素抑制,病原菌亦难以自溶。以上耐药机制中,以病原菌产生BLA最为重要,约占80%。因此,如何对付BLA所引起的耐药,解决临床上难治性感染问题是当今研究的热点所在。耐药性可由于药物靶位PBPs结构的差异而天然耐药;而且敏感株也可能通过发育和在不同菌株间的PBP基因间对等重组，产生可降低抗生素亲和力的高分子量PBPs而获得耐药。其他系由药物不能穿透到作用部位而引起。如革兰氏阴性细菌细胞壁虽较薄，但壁外面还在有一层称为外膜的脂质双层膜，可阻止大分子抗生素的穿入。革兰氏阴性细菌外膜上有一些蛋白质构成的微孔(porins)，一些小分子和亲水性抗生素如氨苄西林，阿莫西林及大部分头孢菌素均可进入这层外膜。不同菌种外膜上此种微孔的数量及大小不同，也影响到-内酰胺类的敏感性。 细菌通过产生-内酰胺酶而水解失活-内酰胺类。-内酰胺酶分为窄谱(底物专一性强)如青霉素酶、头孢菌素酶及广谱、超广谱三类。广谱、超广谱类对底物选择性差，可水解多种-内酰胺类。革兰氏阳性细菌能产生大量-内酰胺酶，并分泌到细胞外，其中大部分是青霉素酶。革兰氏阴性细菌合成的-内酰胺酶量相对较少，存在于内、外膜之间的腔隙中，多属广谱型，对青霉素类、头孢菌素类均有水解作用。第四章-内酰胺类抗生素的作用原理4-1作用原理-内酰胺类抗生素是一种杀菌剂，它抑制细菌细胞壁中肽聚糖的形成。肽聚糖对于细胞壁、尤其革兰氏阳性菌的细胞壁的结构强度。肽聚糖合成的最后一步是被称为青霉素结合蛋白的转肽酶形成的。-内酰胺类抗生素与D-丙氨酰-D-丙氨酸类似，其终结的氨基酸吸附在正在形成的肽聚糖的前兆NAM-NAG肽单元上。内酰胺类抗生素与D-丙氨酰-D-丙氨酸结构上的相似使得它们与青霉素结合蛋白结合。-内酰胺核不可逆地与青霉素结合蛋白的Ser403单元结合。这个不可逆的结合使得青霉素结合蛋白无法链接正在形成的肽聚糖层。此外这个结合可能还激活细胞壁中的自溶酶。4-2耐药性原理-内酰胺类抗生素有一个-内酰胺环之结构。这些抗生素的效应取决于它们是否能够完整地达到青霉素结合蛋白以及是否能与青霉素结合蛋白结合。因此细菌有两种抵抗-内酰胺类抗生素的方法。第一个抵抗方法是使用酶水解-内酰胺环。通过生产-内酰胺酶等酶，细菌可以解开抗生素中的-内酰胺环，使得抗生素失效。这些酶的基因可能本身就在细菌的染色体上，也可能通过质粒交换而获得，例如新德里金属-内酰胺酶（NDM-1）。其基因表现可能是在接触抗生素后开始的。细菌生产-内酰胺酶并不表示使用任何-内酰胺类抗生素均无效。有时-内酰胺类抗生素可以与内酰胺酶抑制剂同时使用。不过在对付任何怀疑生产-内酰胺酶的细菌时，在使用-内酰胺类抗生素前要仔细评估，尤其因为使用-内酰胺类抗生素可能导致细菌生产-内酰胺酶。假如在治疗开始时使用-内酰胺类抗生素导致-内酰胺酶的生产，这会使得此后使用其它-内酰胺类抗生素非常困难。第二个抵抗方法是使用另一个青霉素结合蛋白。-内酰胺与这些青霉素结合蛋白的结合不十分好，因此-内酰胺对这样的细胞壁生产的破坏不很有效。抗药性金黄色葡萄球菌（MRSA）使用这个方式抵抗-内酰胺类抗生素。这个抵抗手段也全部排除使用-内酰胺类抗生素进行治疗的方法。第五章-内酰胺类药物临床应用-内酰胺类抗生素被用来进行预防和治疗受此类抗生素打击的细菌的感染力。过去-内酰胺类抗生素只被用来对付革兰氏阳性菌，但是通过发展可以对付不同的革兰氏阴性菌的广谱-内酰胺类抗生素提高了其作用范围5-1 青霉素类抗生素【主要应用】1、链球菌感染：急性咽炎、猩红热、蜂窜组织炎、败血症、心内膜炎 首选；2、肺炎球菌感染：大叶性肺炎首选； 3、葡萄球菌感染：上呼吸道感染、皮肤感染、疖肿首选4、G-菌感染：白喉杆菌、破伤风杆菌、炭疽杆菌白喉、破伤风、炭疽敏感首选+抗毒血清 5、G-球菌：脑膜炎、淋病有效首选6、螺旋体：钩体病、梅毒、回归热首选注意赫氏反应用药后症状加重杀灭释放内毒素所致 青霉素主要作用于革兰氏阳性细菌、阴性球菌及螺旋体。大多数革兰氏阴性杆菌对青霉素G不敏感。青霉素对阿米巴原虫、立克次体、真菌及病毒完全无效。 青霉素为治疗溶血性链球菌感染，敏感葡萄球菌感染，草绿色链球菌感染，肺炎球菌感染，革兰氏阳性杆菌引起的白喉、破伤风、炭疽、气性坏疽、鼠咬热、螺旋体病如钩端螺旋体，梅毒螺旋体;回归热螺旋体及放线菌病等的首选药。 革兰氏阴性球菌中，青霉素G对脑膜炎双球菌有效，但青霉素G不能根除脑膜炎球菌的带菌状态，因此不宜用于流行性脑膜炎的预防。 在已知流行株对磺胺类敏感时，可采用SD或SMZ 。如为耐SD菌株则宜用利福平。 而越来越多的淋球菌对青霉素产生耐药。 此外，还可用于预防感染性心内膜炎的发生。在治疗白喉及破伤风时，因青霉素对其所产生的外毒素无效，应合用相应的抗毒素。【不良反应】1.变态反应最常见，位于首位。以皮肤过敏和血清病样反应多见，但多不严重，停药后可消失。最严重的是过敏性休克在所有的抗菌药中发生过敏性休克是最高的。2.赫氏反应应用青霉素G治疗梅毒、钩端螺旋体、雅司、鼠咬热（雅司、鼠咬热均为螺旋体感染）或炭疽等感染时，大量病原体被杀死后释放的物质，引起的出现全身不适、寒战、发热、咽痛、肌痛、心跳加快等症状称为赫氏反应。3.其他不良反应：（1）肌注青霉素G可产生局部疼痛，红肿或硬结。（2）剂量过大或静注过快或鞘内注射可对大脑皮层产生刺激作用，引起脑膜或神经刺激症状青霉素脑病。（3）大剂量青霉素钾盐或钠盐静脉滴注，可引起明显的水、电解质紊乱，可引起高钾血症或高钠血症，甚至引起心脏功能抑制。氨苄西林（氨苄青霉素）1.作用：广谱（对G+和G-菌均有效）；耐酸（可口服）；不耐酶（对产酶耐药菌无效）；与青霉素G有交叉过敏反应。2.应用：治疗敏感菌所致的呼吸道感染、伤寒、副伤寒、尿路感染、胃肠道感染、软组织感染、脑膜炎、败血症、心内膜炎等，严重病例应与氨基苷类抗生素合用。疗效与青霉素G相当。阿莫西林（羟氨苄青霉素）1.作用：抗菌谱、抗菌活性、特点与氨苄西林相似，但对肺炎球菌、肠球菌、沙门菌属、幽门螺杆菌的杀菌作用比氨苄西林强。2.应用：主要用于敏感菌所致的呼吸道、尿路、胆道感染以及伤寒治疗。也用于慢性活动性胃炎和消化性溃疡的治疗。5-2头孢菌素类抗生素第一代头孢菌素（一）特点1.对G+菌作用强，但对G-菌的作用弱。2.对青霉素酶稳定，对-内酰胺酶不稳定。3.对肾脏有一定的毒性。（二）临床应用主要用于治疗敏感菌所致呼吸道和尿路感染、皮肤及软组织感染。第二代头孢菌素对G-菌的抗菌明显增强，肾毒性下降。但对G+菌的作用下降。（一）特点1.对G+菌作用不如第一代，对G-菌的抗菌明显增强。2.对多种-内酰胺酶比较稳定。3.对肾脏的毒性较第一代有所降低。（二）临床应用用于敏感菌所致肺炎、胆道感染、菌血症、尿路感染和其他组织器官感染。第三代头孢菌素铜绿假单胞！对G+菌的作用继续下降！（一）特点1.对G+菌的作用不及第一、二代，对G-菌包括肠杆菌类、铜绿假单胞菌及厌氧菌有较强的作用。2.对-内酰胺酶有较高的稳定性。3.对肾脏基本无毒性。（二）临床应用可用于危及生命的败血症、脑膜炎、肺炎、骨髓炎及尿路严重感染的治疗，能有效控制严重的铜绿假单胞菌感染。第四代头孢菌素完美！（一）特点1.对G+菌、G-菌均有高效。2.对-内酰胺酶高度稳定。3.对肾脏几乎无毒性。（二）临床应用对第三代头孢菌素耐药的细菌感染。1.对G+菌作用：越来越差。2.对G-菌作用：越来越好。3.对铜绿假单胞菌作用：第一、二代无效，第三代有效。4.耐酶作用：越来越强。5.肾脏毒性：越来越小。 头孢菌素第一代：抗药金葡菌感染、轻中呼吸道感染和尿路感染。第二代：肺炎、胆道、尿路、菌血症（G+、G-菌感染）。第三代：尿路感染、危及生命的严重感染（肺炎、脑膜炎、败血症绿脓杆菌感染）。 第四代：严重肺炎、菌血症、败血症等。 第六章常见的-内酰胺类抗生素青霉素：青霉素窄谱青霉素苄星青霉素 青霉素G 青霉素V 普鲁卡因青霉素 窄谱抗-内酰胺酶青霉素：甲氧苯青霉素 双氯西林 氟氯西林 中谱青霉素：阿莫西林 氨芐青霉素 广谱青霉素：复方阿莫西林 超广谱青霉素：阿洛西林 羧苄青霉素 替卡西林 美洛西林 哌拉西林 头孢菌素：头孢菌素第一代头孢菌素：头孢氨芐 头孢噻吩 头孢唑啉 第二代头孢菌素：抗流感嗜血杆菌：头孢克洛 头孢呋辛钠 头孢孟多 第二代头霉素类抗生素：抗厌氧细菌：头孢替坦 头孢西丁 第三代头孢菌素：广谱：头孢曲松 头孢噻肟 带有抗假单胞菌效应：头孢他啶 第四代头孢菌素广谱，具有加强的抗革兰氏阳性菌和-内酰胺酶的性能。头孢吡肟 头孢匹罗 碳青霉烯类碳青霉烯类骨干结构主条目：碳青霉烯类抗生素en:Carbapenems，最广谱-内酰胺类抗生素伊米配能（带西司他丁） 美罗培南 厄他培南 法罗培南 单酰胺环类：与其它-内酰胺类抗生素不同的是在单酰胺环类中单酰胺环没有相连的环。因此交叉过敏反应的可能性降低。氨曲南 内酰胺酶抑制剂：虽然这些药物含有-内酰胺环，但是其抗生素作用极小。其作用仅在于防止通过内酰胺酶结合使得-内酰胺类抗生素失去其效应。它们一般与-内酰胺类抗生素同时使用。克拉维酸 他巴克坦 舒巴坦 第七章 影响-内酰胺类抗菌作用因素革兰阳性菌与阴性菌的结构差异甚大，-内酰胺类各药与母核相联接的侧链不同可影响其亲脂性或亲水性。有效药物必需能进入菌体作用于细胞膜上的靶位PBPs。影响抗菌作用的主要因素： 药物透过革兰阳性菌细胞壁或阴性菌脂蛋白外膜（即第一道穿透屏障）的难易； 对-内酰胺酶（第二道酶水解屏障）的稳定性； 对抗菌作用靶位PBPs的亲和性。根据这些因素， 目前临床应用的-内酰胺类对革兰阳性与阴性菌的作用大致有6种类型： 类为青霉素及口服青霉素V易透过革兰阳性菌胞壁粘肽层，但它们不能透过革兰阴性菌糖蛋白磷脂外膜，因而属窄谱的仅对革兰阳性菌有效。 类包括有氨苄西林、羧苄西林、酰脲类青霉素、亚胺培南及若干头孢菌素，能适度透过革兰阳性菌的胞壁粘肽层，对革兰阴性菌的外膜透过性则很好，因而是广谱抗菌药物。 类为青霉素等容易被革兰阳性菌的胞外-内酰胺酶即青霉素酶破坏灭活的青霉素类，对产酶菌往往表现明显的耐药性。 类为异恶唑类青霉素、头孢菌素一、二代及亚胺培南等对青霉素酶稳定，对革兰阳性的产酶菌有效，但对染色体突变而改变的PBPs结构，可使药物与PBPs的亲和力下降或消失，因而无效。 类包括酰脲类青霉素（阿洛西林与美洛西林等）、羧苄青霉素及头孢菌素一、二代，当胞膜外间隙的-内酰胺酶少量存在时有抗菌效果，大量酶存在时，则被破坏而无效。 类包括第三代头孢菌素、氨曲南、亚胺培南等对-内酰胺酶十分稳定，即使大量-内酰胺酶存在时仍然有效，但对因染色体突变而改变了的PBPs则无效，加用氨基甙类抗生素也仍然无效。 第八章 -内酰胺类药物的合理利用正确认识ESBLs和AmpC产生菌及其对抗生素的敏感性， 如何确定ESBLs和AmpC酶的产生菌,及其对抗生素的敏感性是临床上抗感染治疗成败的关键。然而在设备和经济条件有限的今天,仍然是临床上存在的问题,目前国内能够准确监测ESBLs和AmpC酶产生菌的治疗机构虽然不多,但能够进行细菌培养和药敏试验的则极为普遍。因此,提出依据细菌培养和药敏试验的方法来识别ESBLs和AmpC产生菌的方法如下,以供临床参考。ESBLs:产酶优势菌为大肠杆菌和肺炎克雷伯杆菌,对第三代头孢菌素耐药,头霉素和克拉维酸部分敏感,氯唑西林耐药,四代头孢菌素部分敏感,碳青霉烯类抗生素敏感。AmpC:产酶优势菌为阴沟肠杆菌、枸橼酸杆菌等,对三代头孢菌素、头霉素和克拉维酸耐药,对氯唑西林、四代头孢菌素和碳青酶烯类抗生素敏感。高产AmpC菌头孢吡肟多敏感,三代头孢多耐药,克拉维酸敏感,头孢哌酮/舒巴坦大多敏感,哌拉西林/他唑巴坦大多敏感,头霉菌素敏感,碳青霉烯类敏感.慎用可诱导BLA产生的抗生素,A类BLA中TEM和SHV属经典BLA,主要针对青霉素作为底物进行水解,而对头孢菌素类抗生素很难水解,故临床上对这些BLA产生菌给予第二、三、四代头孢菌素治疗大多有效。近年来，难以被水解的三代头孢菌素长期使用后,可使这些酶的某些基因碱基发生变异,从而产生了某些酶的质和量变化的变异