生物药物分析与检验课件

四环素类抗生素,11级生物工程王婷胡达苗译文宋静韩书婧桂海琼鲍小兰,四环素类抗生素,1.四环素类抗生素简介2.四环素结构及分类3.四环素的性质4.作用机制及其耐药性5.鉴别实验及杂质检查6.含量测定及临床应用7.发展前景的争议,1.四环素类抗生素简介,20世纪40年代从金霉素链霉菌（Streptomycesaureofaciens）中发现了第一个四环素类抗生素金霉素。不久后ACFinlay等人在相似的链霉菌龟裂链霉菌（S.rimosus）中发现了土霉素。RobertBurnsWoodward随后测定了土霉素的结构，使LloydH.Conover合成四环素类抗生素成为可能.2005年,甘氨酰环素类抗生素替加环素研制成功，用于治疗对包括四环素在内的其他传统抗生素耐药的病菌的感染。,发现第一个四环素类抗生素,ACFinlay等人在相似的链霉菌龟裂链霉菌中发现了土霉素。,RobertBurnsWoodward随后测定了土霉素的结构，使合成四环素类抗生素成为可能,20世纪40年代,2005年,甘氨酰环素类抗生素替加环素研制成功，用于治疗对包括四环素在内的其他传统抗生素耐药的病菌的感染。,1953年发现将金霉素脱去氯原子，可得到四环素,随后发现用在不含氯的培养基中生长的链霉菌菌株发酵可生产四环素,四环素类抗生素（tetracyclineantibiotics）四环素类抗生素是由放线菌产生的一类广谱抗生素。,1.四环素类抗生素简介,包括金霉素（chlotetracycline)、土霉素（oxytetracycline）、四环素（tetracycline）及半合成衍生物甲烯土霉素、强力霉素、二甲胺基四环素等，其结构均含并四苯基本骨架。广泛用于多种细菌及立克次氏体、衣原体、支原体等所致之感染，产生不良反应。,1.四环素类抗生素简介,成人可口服，静滴时，用葡萄糖液稀释后滴注。注意：口服时盐酸盐比碱吸收好，但刺激性较大；宜空腹服用，以免与食物发生作用；肝、肾功能不全者慎用。,1.四环素类抗生素简介,孕、乳妇及8岁以下小儿禁用,1.四环素类抗生素简介,菠萝与四环素类药物不宜同时食用,成人可口服，静滴时，用葡萄糖液稀释后滴注。注意：口服时盐酸盐比碱吸收好，但刺激性较大；宜空腹服用，以免与食物发生作用；过期后严禁再用；肝、肾功能不全者慎用，孕、乳妇及8岁以下小儿禁用。具有抑菌作用并在极高浓度时有杀菌作用的一大类半合成广谱抗生素。,1.四环素类抗生素简介,四环素类抗生素在酸性和碱性条件下均不稳定，四环素类药物中含有许多羟基、烯醇羟基及羰基，在中性条件下能与多种金属离子形成不溶性螯合物。与钙或镁离子形成不溶性的钙盐或镁盐，与铁离子形成红色络合物，与铝离子形成黄色络合物。在体内tetracyclines药物与钙离子形成的络合物呈黄色沉积在骨骼和牙齿上，小儿服用会发生牙齿变黄，孕妇服用后其产儿可能发生牙齿变色，骨骼生长抑制。,2.四环素结构及分类,结构：四环素类抗生素为并四苯（Naphthacene）衍生物，具有十二氢化并四苯（1,2,3,4,4a,5,5a,6,11,11a,12,12a-dodecahydronaphthacene）基本结构。该类药物有共同的A、B、C和D四个环的母核，通常在5、6、7位上有不同的取代基，构成不同的四环素。,2.四环素结构及分类,常见四环素类抗生素的结构：,2.四环素结构及分类,2.四环素结构及分类,分类：天然存在的四环素Tetracycline金霉素Chlortetracycline土霉素Oxytetracycline地美环素Demeclocycline,2.四环素结构及分类,分类：半合成四环素强力霉素Doxycycline赖氨四环素Lymecycline甲氯环素Meclocycline甲烯土霉素Methacycline米诺环素Minocycline氢吡四环素(吡甲四环素、吡咯烷甲基四环素)Rolitetracycline替加环素也被认为属于四环素，但一般归于甘氨酰环素类抗生素,3.四环素的性质,3、性质：（1）酸碱性：二性化合物：-含有酸性的酚羟基和烯醇羟基-碱性的二甲氨基等电点为PH5临床上用盐酸盐（2）紫外吸收与荧光性：含有共轭体系，具有紫外吸收；在紫外光照射下会产生荧光，其降解产物同样产生荧光（3）旋光性：本类抗生素分子中具有不对称碳原子，故具有旋光性。可利用这一性质对该类药物进行定性，定量分析。,3.四环素的性质,（4）差向异构化：四环素类抗生素在弱酸性（pH2.06.0）溶液中会发生差向异构化。这个反应是由于A环上手性碳原子C4构型的改变，发生差向异构化，形成差向四环素类，而失去抗菌能力。,3.四环素的性质,（5）降解性质酸性降解：在酸性条件下（pH2），特别是在加热情况下，四环素类抗生素C6上的醇羟基和C5a上的氢发生反式消去反应生成脱水四环素（ATC）：,3.四环素的性质,碱性降解：在碱性溶液中，由于氢氧离子的作用，C6上的羟基形成氧负离子，向C11发生分子内亲核进攻，经电子转移，C环破裂，生成无活性的具有内酯结构的异构体：,4、作用机制及其耐药性,已知抗生素的作用主要有4种机制：（1）抑制细胞壁的形成，导致细菌细胞破裂死亡，如青霉素类和头孢菌素类，哺乳动物的细胞没有细胞壁，不受这些药物的影响。（2）影响细胞膜的功能，如制霉菌素与真菌细胞膜中的类固醇结合，破坏细胞膜的结构。（3）干扰蛋白质的合成，通过抑制生物蛋白酶的合成来抑制微生物生长的抗生素较多，如四环素类和氯霉素、链霉素等。（4）阻碍核酸的合成，主要通过抑制DNA或RNA的合成，抑制微生物的生长，例如利福霉素、博莱霉素等。,抗生素的作用主要有4种机制：(1）抑制细胞壁的形成，导致细菌细胞破裂死亡，(2）影响细胞膜的功能（3）干扰蛋白质的合成（4）阻碍核酸的合成,4、作用机制及其耐药性,【作用机制】本类药物必须进入菌体内才能发挥抑菌作用。对于革兰阴性菌，药物首先以被动扩散方式经细胞壁外膜的亲水性通道转运，再以主动转运方式经胞浆膜的能量依赖系统泵入胞浆内。对于革兰阳性菌，药物进入的转运机制不十分清楚。在胞浆内，药物与核糖体30S亚基的A位特异性结合，阻止氨基酰tRNA(亦称氨酰tRNA)进入A位，阻碍肽链延长和蛋白质的合成。药物尚可使细菌细胞膜通透性改变，导致胞内核苷酸及其他重要成分外漏，从而抑制细菌DNA的复制。高浓度时也具有杀菌作用。哺乳动物细胞缺乏主动转运四环素类药物的生物机制，同时其核糖体对药物的敏感性低，所以药物可选择性抑制细菌的蛋白质合成过程。,4、作用机制及其耐药性,【耐药性】细菌对本类药物耐药性的形成为渐进型，近年来耐药菌株日渐增多，如金葡菌、A群链球菌、肺炎链球菌、大肠埃希菌、志贺菌属等。四环素、土霉素、金霉素之间为完全交叉耐药，但是对天然四环素耐药的细菌对半合成四环素可能仍敏感。,4、作用机制及其耐药性,1.药物促进细菌核糖体保护蛋白基因(如tetM等)表达增强，大量生成的核糖体保护蛋白与核糖体相互作用，保护细菌的蛋白质合成过程不受药物影响；2.药物使大肠埃希菌的染色体突变，导致细胞壁外膜的OmpF外膜膜孔蛋白减少，阻碍四环素类药物进入菌体内；3.细菌产生四环素类药物泵出基因(如tetA等)，其表达的膜蛋白具有排出四环素一阳离子复合物的作用，使菌体内药物浓度降低；4细菌产生灭活酶，使药物失活,5.鉴别实验及杂质检查,1、呈色反应浓硫酸反应：硫酸四环素呈深紫色；硫酸金霉素呈蓝色，硫酸土霉素呈朱红色，多西环素呈黄色三氯化铁反应：本类抗生素分子结构中含酚烃基，遇三氯化铁试液即呈红棕色色或褐色。,5.鉴别实验及杂质检查,2、光谱法红外光谱法、紫外光谱法也可用于四环素的鉴别,5.鉴别实验及杂质检查,3、色谱法HPLC法薄层色谱法采用硅藻土作载体，为了获得较好的分离，在粘合剂中加有聚乙二醇400、甘油以及中性的EDTA缓冲液。EDTA可以克服因痕量金属离子存在而引起的斑点拖尾现象。,5.鉴别实验及杂质检查,杂质检查1、有关物质1）来源：生产和贮存过程中产生的异构杂质、降解杂质2）检查方法：HPLC法2、杂质吸光度1）四环类抗生素多为黄色结晶性粉末；而异构体、降解产物颜色较深，此类杂质的存在均可使四环素类抗生素的外观色泽变深。因此中国药典和BP（2000）均规定了一定溶剂、一定浓度、一定波长下杂质吸收度的限量。2）检查方法：UV法3、残留溶剂中国药典对盐酸多西环素中的乙醇残留检查，采用气相色谱法。规定乙醇限量为4.3%-6.0%。,6.含量测定及临床应用,含量测定四环素类抗生素的含量测定，目前各国药典多采用高效液相色谱法。,6.含量测定及临床应用,临床应用用于立克次体病、衣原体病、支原体病、螺旋体病的临床治疗。一般临床首选多西环素。1.立克次体感染：对斑疹伤寒、鼠型斑疹伤寒、再燃型斑疹伤寒、立克次体病和恙虫病等，四环素可作首选。对柯克斯立克次体引起的非典型肺炎也具有好的疗效。,6.含量测定及临床应用,2.衣原体感染：四环素对鹦鹉热衣原体引起的鹦鹉热，对肺炎衣原体引起的肺炎，对沙眼衣原体引起的非特异性尿道炎子宫颈炎、性病淋巴肉芽肿、沙眼等，口服或局部应用均有疗效。多西环素为首选。3.支原体感染：对肺炎支原体引起的非典型肺炎及非特异性尿道炎，有良好疗效。4.螺旋体感染：治疗博氏疏螺旋体所致慢性游走性红斑和回归热螺旋体引起的回归热为最有效的药物。5.细菌性感染：治疗肉芽肿鞘杆菌引起的腹股沟肉芽肿、霍乱弧菌引起的霍乱和布鲁菌引起的布鲁菌病均为首选药物。,7.发展前景的争议,抗生素是老百姓最熟悉，也是最容易被“抗生素是老百姓最熟悉，也是最容易被“滥用”的药物。然而说到“滥用”，很多人其实并不清楚其中的含义。实际上，凡是超时、超量、不对症使用或未严格规范使用抗生素，都属于滥用。一旦发生以上情况，就可能给患者带来“四重危害”。,7.发展前景的争议,第一重：毒副作用“是药三分毒”，应严格遵照医嘱服药，切不可盼复心切，擅自加大抗菌药物(包括抗生素和人工合成的抗菌药，如氟哌酸)的药量，否则很可能损伤神经系统、肾脏、血液系统。尤其是对肝肾功能出现异常的患者，更要慎重。需要强调的是，一般来说，轻度上呼吸道感染选用口服抗生素即可，但很多人却选择了静脉输液，这无形中也增加了出现副作用的风险。,7.发展前景的争议,第二重：过敏反应多发生在具有特异性体质的人身上，其表现以过敏性休克最为严重。青霉素、链霉素都可能引发，其中青霉素最常见也更为严重。过敏反应严重时可能致命。第三重：二重感染当用抗菌药物抑制或杀死敏感的细菌后，有些不敏感的细菌或霉菌却继续生长繁殖，造成新的感染，这就是“二重感染”。这在长期滥用抗菌药物的病人中很多见。因此治疗困难，病死率高。,7.发展前景的争议,第四重：耐药大量使用抗生素无疑是对致病菌抗药能力的“锻炼”，在绝大多数普通细菌被杀灭的同时，原先并不占优势的具有抗药性的致病菌却存留了下来，并大量繁衍。而且由于药物长期刺激，使一部分致病菌产生变异、成为耐药菌株。这种耐药性既会被其他细菌所获得，也会遗传给下一代。“超级细菌”很大程度上就是抗菌药物滥用催