第五章大环内酯类抗生素

第五章大环内酯类抗生素Macrolidesantibiotics 第一节概述 一 含义 大环内酯类抗生素 Macrolidesantibiotics 是以一个大环内酯为母体 通过羟基 以苷键和1 3个分子的糖相联结的一类抗生物质 大环内酯 或称巨环内酯 这个大环亦是连结一个或多个脱氧糖 多是红霉糖及脱氧糖胺 的内酯环 内酯环可以是由12 14 15或16个单元组成 二 分类 一 多氧大环内酯抗生素14元大环内酯类 包括红霉素 erythromycin 竹桃霉素 oleandomycin 克拉霉素 clarithromycin 罗红霉素 roxithromycin 地红霉素 dirithromycin 泰利霉素 telithromycin 和喹红霉素 cethromycin 等 15元大环内酯类 包括阿奇霉素 azithromycin 16元大环内酯类包括麦迪霉素 medecamycin 乙酰麦迪霉素 acetylmedecamycin 吉他霉素 kitasamycin 乙酰吉他霉素 acetylkitasamycin 交沙霉素 josamycin 螺旋霉素 spiramycin 乙酰螺旋霉素 acetylspiramycin 罗他霉素 rokitamycin 等 红霉素 竹桃霉素 泰利霉素 Telithromycin 麦迪霉素 吉他霉素 乙酰螺旋霉素 交沙霉素 Josamycin 作用机制 一般认为 大环内酯类可结合到50S亚基23SrRNA的特殊靶位 阻止肽酰基tRNA从mRNA的 A 位移向 P 位 使氨酰基tRNA不能结合到 A 位 选择抑制细菌蛋白质的合成 大环内酯类抗生素与50S核糖体亚单位可逆性地结合 阻断肽链的延伸 MLSB类抗生素对50S核糖体亚基结合位点的拓模式 二 多烯大环内酯类抗生素 结构特征 26 28元大环内酯 也可以根据共轭双键的数量进行分类 作用机理 与真菌细胞膜的固醇类成分结合 从而改变细胞膜的通透性 导致致病菌的死亡 无抗细菌活力 有抗酵母 霉菌和丝状真菌的活力 三 蒽沙大环内酯类抗生素 环桥类抗生素 其脂肪链的结构和立体化学与大环内酯类相似 如利福霉素 一个脂及链桥经过酰胺键与芳香基团平面两个不相邻位置相连接 抗菌作用强大 对G 菌和某些G 菌 支原体等有较强的作用 大环内酯类抗生素的结构特性 1 化学结构差异大 但其抗菌机制和细菌耐药性机制非常相似 2 抗菌谱较窄 对革兰氏阳性球菌 特别是葡萄球菌 链球菌和肠球菌 和杆菌以及革兰阴性球菌有效 3 这些药物尤其是氯林可霉素对厌氧菌也有效 4 革兰氏阴性杆菌通常对这类药物不敏感 但某些肠杆菌和嗜血杆菌在体外对阿齐霉素敏感 5 对胃酸很不稳定 pH 4时几乎无抗菌活性 6 血药浓度较低 组织 如肺 痰 皮下组织 胆汁 前列腺等 中浓度相对较高 不易透过血脑屏障 7 主要经胆汁排泄 对胆道感染效果好 当前大环内酯类抗生素结构改造的研究方向 1 继续修饰红霉素化学结构 2 寻找具有抗菌特点的新大环内酯 3 探索具有抗菌活性以外其他生理活性的物质 4 开辟新用途 新大环内酯类 本类药物的特点有 对胃酸稳定 口服生物利用度高 血药浓度高 组织渗透性好 半衰期较长 用药次数少 抗菌谱广 对革兰阴性菌和某些细胞内衣原体的抗菌活性增强 对金葡菌 化脓性链球菌具有良好的抗生素后效应 不良反应较天然品少而轻 第二节红霉素 1 结构红霉素是由红霉内酯与去氧氨基己糖 desosamme 和红霉糖缩合而成的碱性苷 红霉素erythromycin 红霉素是由红色链丝菌培养液中分离出来的一种抗生素 1952年发现 1953年首次上市 种类 包括A B和C D E 三者的差别A C 12 OHC 3 OCH3B C 12 HC 3 OCH3C C 12 OHC 3 OH 2 物理性质 为白色或类白色的结晶或粉末 无臭 味苦 红霉素是一个碱性化合物 能和无机或有机酸类形成在水中溶解度较大的盐类 红霉素碱可以有三种不同的结晶形式 它们的结晶水含量和熔点都各不相同 其中有两个晶形的熔点为130 132 另一个为190 192 风干红霉素含水量为7 10 当晶体完全失水后 就变成无定形粉末 但仍不失去活性 3 溶解性和稳定性 红霉素碱易溶于醇类 醚 丙酮 氯仿和醋酸乙酯 醋酸戊酯 不易溶于水 因此工业上利用此性质加温至45 55 并保温 使红霉素碱从水中析出结晶 干燥条件比较稳定 在pH6 8水溶液中也较为稳定 4化学性质红霉素在碱性条件下 内酯环易破裂 加酸后 也不再成环 二 红霉素的生物合成 1 红霉素内酯的生物合成2 糖的生物合成3 红霉素生物合成 二 红霉素的生物合成 dTDP 脱氧胸苷二磷酸 erythronolide 红霉内酯 mycarose 碳霉糖 desosamine 脱氧红霉糖胺2 7 1 1 己糖激酶 2 7 1 2 葡萄糖激酶 5 4 2 2 葡萄糖磷酸变位酶 2 7 7 24 葡萄糖 1 磷酸胸苷酰基转移酶 4 2 1 46 dTDP 葡萄糖 4 6 脱水酶 2 3 1 94 红霉内酯合酶 红霉素生源结构图 三 红霉素的生产工艺 红霉素是1952年由麦夸尔等于菲律宾群岛找到的红霉素链霉菌所产生的代谢产物 目前仍然采用该菌的变株来生产红霉素游离碱 再由其制成各种盐类或酯类 如乳糖酸红霉素 红霉素硬脂酸酯 红霉素碳酸乙酯和无味红霉素等 一 生产菌种 一 生产菌种菌种特征 红霉素链霉菌在合成琼脂培养基上生长的菌落 是由淡黄色变为微带褐的红色菌种选育 快中子效果最好 侧重抗噬菌体菌株的选育 二 发酵工艺及控制要点 砂土孢子 母斜面 子斜面 种子罐 繁殖罐 发酵罐 发酵液 提炼红霉素发酵一般采用孢子悬液接入种子罐 经二级种子扩大培养后移入发酵罐 利用分批补料的方式 进行发酵生产 1 孢子制备及控制要点 孢子培养一般采用淀粉 玉米浆 硫酸铵等琼脂斜面培养基 37 培养7 8d 长成熟 应该避光培养 孢子培养基中的配比适当与斜面孢子的质量和菌种的发酵单位有重要的关系 琼脂本身的质量对孢子质量和数量也有重要的影响 而这一点常常为人们所忽视 2 种子培养及控制要点 种子培养是采用淀粉 葡萄糖 黄豆饼粉 硫酸铵和碳酸钙等组成的培养基 各级种子于28 35 进行培养 经一定时间后 种子生长成熟 即可加入发酵罐 种子培养基的成分和质量对孢子发芽和种子质量有重要关系 种子质量还与种子培养时消耗功率的大小有明显关系 3 发酵生产及控制要点 红霉素发酵一般都使用复合培养基 淀粉 葡萄糖为碳源 黄豆饼粉 硫酸铵为氮源以碳酸钙作缓冲剂 丙酸作为前体 接种量为10 培养温度为28 35 pH值为7 1 培养基 碳源 发酵培养基最适碳源是蔗糖 各种碳源的效果大小的顺序为 蔗糖 葡萄糖 淀粉 糊精 采用葡萄糖和淀粉的混合碳源 其效果与使用蔗糖是相似的 氮源 黄豆饼粉 玉米浆比较好 前体 丙酸 流加正丙醇 如表5 5 无机盐 铁盐有抑制作用 以P Mg为最主要 对促进前体的生长和生物合成有显著影响 2 发酵条件控制 通气量的影响 在稀薄培养基中 通气效率较好 能够满足菌的需氧量 所以红霉素的生物合成不受通气的影响 但在丰富培养基中 红霉素的产量则随通气速率的增加而提高 pH值的影响 红霉素链霉菌生长的最适pH值为6 6 7 0 而红霉素合成的最适PH值为6 7 6 9 当PH6 3时 红霉素部分失效 再低下时 生物合成停止当PH高于7 2时 菌丝很快自溶 同时导致C组分上升 对产品质量影响很大 二氧化碳的影响 有明显的抑制红霉素生产的作用 三 提取和精制 1 萃取剂的选择 1 有机溶剂的选择 醋酸丁酯 二氯乙烷 氯仿 二氯甲烷 2 缓冲溶液 醋酸 草酸 硼酸 柠檬酸 2 pH的选择 pH9 10用醋酸丁酯萃取 然后再pH4 5用磷酸缓冲液反萃取 萃取选择性最高 红霉素最纯 3 成盐 红霉素乳酸盐 第三节利福霉素类抗生素 利福霉素是1975年由意大利Lepetit研究室Sensi等发现的 他们从地中海拟无枝酸菌的培养液中可以得到利福霉素A B C D E五种组分 利福霉素成员虽多 但抗菌活性不一 有实用价值者甚少 一 结构 利福霉素各结构组分上的差异在于芳香核上侧链的不同 二 抗菌特性 这类抗生素的毒性低 疗效高且抗菌谱较广 可特异性地与依赖DNA的RNA聚合酶作用 抑制细菌DNA的转录过程 而且对肿瘤RNA病毒的依赖RNA的DNA逆转录酶有抑制作用 广泛应用于治疗G 革兰氏阳性菌 结核病 麻风病和与艾滋病有关的分枝杆菌感染 三 利福霉素SV的生产工艺 一 生产菌种利福霉素产生菌是1975年米兰研究室从法国拉斐尔植物园土样中分离筛选获得 当时将其分类为地中海链霉菌 属于放线菌 后来根据生物化学