第三十九章 β-内酰胺类抗生素

药药理学pharmacology第三十九章β-内酰胺类抗生素第一节青霉素类过敏反应一、青霉素类过敏反应机制青霉素类抗生素（penicillins）高效、低毒，临床应用十分广泛。但其过敏反应发生率居各类药物之首，尤其是过敏休克危害极大。青霉素过敏反应包括速发型过敏反应和迟发型过敏反应，前者临床表现有过敏性休克、荨麻疹等，属IgE介导的超敏反应；后者临床表现为斑丘疹、接触性皮炎等，T细胞可能参与这类反应。（一）药物结构与过敏机制1.免疫原性根据现代免疫学理论，作为一种过敏原必须有特定的抗原决定簇以及多价等必要条件，因为只有抗原与两个IgE分子形成桥式结构才能引起I型过敏反应。现在临床上应用的青霉素类分子量均小于1000KD，且一个分子上只有一个抗原决定簇结构，因此它们本身无免疫原性，但可通过内酰胺环与蛋白质、多肽等大分子载体结合成完全抗原或本身聚合成多价半抗原后，而诱发过敏反应。近来研究表明，青霉素类也可直接与T细胞表面的MHC-肽复合物分子结合而不需要抗原呈递细胞的呈递，即可刺激T细胞增殖而诱发进一步的反应。2.主要和次要抗原决定簇根据蛋白质、多肽等与青霉素类分子的结合位点不同而分为主要抗原决定簇（majorantigenicdeterminant）和次要抗原决定簇（minorantigenicdeterminant）。青霉素类的内酰胺环打开，与组织蛋白等结合形成青霉噻唑抗原决定簇（penicilloyldeterminant），即主要抗原决定簇；其他一些共轭物如penicillanyl、penicillenate、青霉烯酸、penamaldate、penaldate、D-青霉胺和penicoyl等，则为次要抗原决定簇。所谓“主要”和“次要”抗原决定簇主要指结合物量方面的差异，而不是指其在临床或免疫学方面的重要性。如生理条件下，大约95％的青霉素分子与蛋白质共价结合后形成青霉噻唑基主要抗原决定簇，而其他次要抗原决定簇仅占5％。早期研究多集中于主要抗原决定簇。对次要抗原决定簇的研究较少。近来有人对氨苄西林过敏患者，用皮试方法研究证明，93.3％的过敏性休克患者与次要抗原决定簇有关，80％有荨麻疹的过敏患者与BFO（benzylpenicilloyl）有关。有研究者制成青霉素G（penicillinG，PG）、阿莫西林（amoxieillin，AX）、氨苄西林（ampicillin，AMP）、青霉素V（penicillinV，PV）、氟氯西林（flucloxacillin，FLU）等5种青霉素类主要和次要抗原决定簇纸片，对临床130例青霉素过敏患者，采用放射过敏原吸附试验（RAST）检测了血清主要和次要抗原决定簇特异性IgE抗体，用酶联免疫吸附试验测定IgG抗体。证明有44例过敏患者IgE抗体阳性，其中主要抗原决定簇IgE抗体阳性占19.2％，而次要抗原决定簇为27.6％，次要抗原决定簇IgE抗体阳性率明显高于主要抗原决定簇。结果表明，荨麻疹患者和过敏性休克患者与主要和次要抗原决定簇均有关，但荨麻疹患者与主要抗原决定簇关系密切，过敏性休克患者与次要抗原决定簇关系密切。3.青霉素侧链抗原决定簇通过研究与IgE抗体结合的抗原决定簇的细微结构，对青霉素抗原有了更进一步的认识。青霉素抗原为不同的蛋白连接轭合物，其抗原决定簇的特异性区域涉及整个青霉素分子，可以是独特的侧链、噻唑环决定簇，也可以是侧链和／或噻唑环与β-内酰胺环共同形成的复合物。4.青霉素类特异性抗体长期以来IgE被认为是介导过敏反应的关键，但近来研表明，人和小鼠超敏反应所致死亡也与IgG类抗体有关，肥大细胞或lgE缺陷小鼠也能被抗原诱导产生过敏性休克甚至死亡。用BPO-PLL和AXO-PLL作为抗原研究了荨麻疹和过敏性休克两组青霉素类过敏患者，证明两组过敏患者的两种特异性IgG抗体均明显高于对照组，但两组间IgG水平无明显差异。表明荨麻疹的发生与过敏患者体内BFO特异性IgG、IgE抗体有关，但与IgE关系更为密切；过敏休克患者除与BFO特异性IgE抗体有关外，还与BFO及benzylpenicillanyl（BPA）特异性IgG也有关，且BPA特异性IgG抗体可能更为重要。5.青霉素抗原决定簇多样性的临床效应临床研究证明，有的患者表现出对大多数青霉素类均产生过敏反应，而有的患者仅对某个药物过敏。对38例青霉素速发型过敏反应患者，用皮试、RAST和RAST抑制试验，研究IgE抗体对青霉素类的特异性，结果发现多数患者的IgE均可识别所用的青霉素类。用RAST测定了青霉素过敏患者血清IgE对BPO和AX的阳性率，发现24例患者中有16例BPO阳性，6例AX阳性，另2例对BPO和AX均为阳性。采用RAST检出的44例过敏患者血清中存在青霉素类特异性IgE抗体，其中对PG、AMP、AX、PV和FLU之IgE抗体的阳性率分别为50％，38％，59％，52％和23％。（二）T细胞与过敏反应机制T细胞在青霉素类过敏反应中起着重要的作用，参与了各种类型的超敏反应。T细胞可以通过对抗原的识别、分泌多种细胞因子等参与过敏反应，如T细胞分泌的IL-4、IL-5、IL-13可调节IgE的产生而参与速发型过敏反应，而T细胞分泌的IFN-γ在迟发型过敏反应中起一定的作用。1.T细胞识别青霉素类的特异性药物特异性T细胞系（Tcelllines，TCLs）和T细胞克隆（Tcellclones，TCCs）的成功分离为研究T细胞对抗原的特异性识别和T细胞抗原识别受体（Tcellrecptor，TCR）对药物识别的分子机制提供了一个有用的工具。有人用PG和BPO-HSA刺激从青霉素过敏反应患者外周血中分离的单核细胞，建立了PG或BPO-HSA特异性TCLs，并分析了β-内酰胺类抗生素的T细胞表型和反应性。结果表明，PG特异性TCLs受HLA-I和Ⅱ类分子限制，呈递PG过程无需固定的抗原呈递细胞（antigenpressentingcell，APC）；相反，BPO-HSA必需有APC才能刺激特异性TCLs。还证明PG和BPO-HSA及特异性TCLs可产生多种细胞因子，如IL-2、IL-4、IL-5、IFN-γ、TNF-α等。最近研究表明，由青霉素过敏患者外周血中分离的T细胞可识别青霉素抗原决定簇penicilloyl肽，证明青霉素类-肽复合物与MHC分子结合后能激活T细胞。2.T细胞和细胞因子有研究表明，T细胞可以通过分泌多种细胞因子而发挥作用。然而，有关青霉素类在过敏反应中细胞因子的分泌方式却有不同的看法。有研究发现PG特异性TCCs产生大量的IFN-γ和变化程度较大的IL-4、IL-5，并表现了一个Th1方式。而在其他研究中，从迟发型超敏反应患者体内分离的T细胞为CD8+、Th1型细胞因子分泌方式，在青霉素诱导的速发型超敏反应患者体内分离的T细胞中CD4+的T细胞占优势，分泌的细胞因子呈现Th2型，这表明了临床过敏反应表现的多样性。另外的研究从单个细胞水平测定了PG、AX、AMP特异性TCLs的细胞因子表达，发现在青霉素过敏反应患者中，细胞因子的增生均偏向于Th2型（表达IL-4，IL-13，IL-5）。其中2例患者的PG特异性Th2增生通过测定一系列PG特异性TCCs表达的可溶性细胞因子得到证实。最近的研究测定了PG过敏患者血清中的细胞因子，发现速发型过敏反应患者血清中的IL-4、IL-5水平升高，而IFN-γ通常难以测到，而迟发型超敏反应如荨麻疹，患者血清中的IFN-γ则会升高。通过对2例AX、头孢三嗪过敏患者的皮肤活检标本中分离出的T细胞的研究发现，7个生长最好的TCCs分泌大量的IL-5，不分泌或仅少量分泌TNF-α、IL-4、IFN-γ，认为IL-5与嗜酸性粒细胞增多有关。综上所述，在青霉素类过敏反应中，T细胞在抗体介导反应的诱导阶段以及T细胞介导反应的诱导和效应阶段均起着重要作用。随着T细胞在药物过敏反应中作用的深入研究，青霉素类过敏反应机制将进一步完善。二、青霉素类过敏反应皮试有关青霉素皮试的临床观察和研究近年来逐渐增多，提出了一些新观点。下面主要对青霉素皮试的适用范围、皮试液的影响因素及皮内注射方法等方面予以介绍。（一）青霉素皮试的适用范围一般认为，凡是初次使用青霉素制剂或停药间隔一定时间再用青霉素者或者更换不同厂家或不同批号的产品时，均须做青霉素皮试，但在临床中尚有一些疑问。1．新生儿使用青霉素是否必须做皮试有人观察到新生儿用常规方法做皮试假阳性率偏高，并且相对于成人其判断标准应适当放宽。有人对148例4~28天日龄的新生儿采用自身对照，用青霉素皮试液和生理盐水分别皮内注射，结果发现4~20天日龄的实验组与对照组差异不明显，皮试后皮丘改变和红晕直径增大主要是因为新生儿皮肤的生理特点所致，故认为此组新生儿皮试结果对临床用药指导意义不大。21~28天的新生儿皮试结果的判断也应适当放宽标准。新生儿使用青霉素也会发生过敏反应，分析原因：青霉素类药物可透过胎盘进入乳汁，尽管正常新生儿血清中IgE水平较低，引起严重过敏反应的可能性较小，但有隐匿性遗传背景或过敏体质的新生儿，体内IgE水平可能会升高。新生儿虽然没有机会直接接触青霉素，但可能通过间接方式接触青霉素类药物，已经在体内产生抗青霉素抗体，当初次使用青霉素类药物时，就可能发生过敏反应。国家医疗事故处理办法的出台，从保护病人、保护医护人员的角度出发，对新生儿使用青霉素也应做皮试。2．口服青霉素是否要做皮试国家卫生部曾发文指出：口服青霉素类抗生素，可由卫生部指定医疗单位进行10000例免试临床验证后，再行文确定。有人组织了对质量符合国外不做皮试的青霉素V钾的临床大样本多中心开放试验，结果是不良反应发生率0.74％，主要是胃肠道反应，过敏反应发生率低，仅为0.18％，且无一例出现过敏性休克，故研究者认为进口原料制成的青霉素V钾产品不做皮试是安全的。但近年来文献报道，青霉素类口服制剂引发的过敏性休克20例，其中2例抢救无效死亡，说明青霉素类口服制剂在临床上使用有引起过敏性休克的危险。原因可能有：①在药品进行临床安全性研究时，病例往往经过严格挑选，病人必须是无青霉素过敏史、无过敏性疾病和无过敏状态，而当药品进入市场后，处方者对病例的选择就不会这样严格了。②在临床使用中病人经常是在没有医生指导的情况下服用此类制剂，如自行购买或服用家中上次治疗后剩下的制剂。此种情况一旦发生过敏性休克，病人很难得到及时有效的救治，往往危及病人的生命安全，因此青霉素类口服制剂用药前必须做青霉素皮试，阳性者禁用。对于青霉素类口服制剂，在使用前必须按照常规详细询问过敏史，确为青霉素过敏者禁止使用。首次使用必须在医院做皮试结果为阴性方可服用，间隔一段时间后再次使用也必须在医生指导下服用后观察半小时再离院。建议在临床应用中使用序贯疗法，即用注射剂控制急性症状后，改用口服制剂维持治疗，或者在急性期治疗中，对于一日两次给药者，可改为一次注射，一次口服，维持血药浓度。此外，青霉素口服制剂不能作为非处方药，产品说明书上也不能有“免做皮试”字句，以免误导病人。3．青霉素再皮试问题一般认为，青霉素过敏的发生率为7％~10％。当前报道的青霉素皮试阳性率明显高于这一数字。部分病人因为“假阳性”而失去使用青霉素的机会，这也是造成医疗费用上涨和耐药菌株增多的一个原因，因此必须对皮试“阳性”进行重新鉴定。在对青霉素皮试“阳性”病人进行青霉素皮试液与生理盐水对照实验，结果98％~99％为假阳性，且1岁以内的婴儿假阳性例数最多，故提出对皮试结果可疑者，可在做好抢救准备和严密观察下做青霉素皮试对照试验，以鉴别是否为阳性。青霉素皮试结果假阳性偏多的主要原因，除了与皮试液质量、操作不规范有关外，还有人为的因素，主要是医务人员对青霉素过敏反应的恐惧心理，怕负责任。还有夜班注射室护士为了减少工作量，倾向于多报阳性结果。轻率地报告皮试结果阳性，会给本来有机会使用青霉素的病人造成损失，因此必须对目前的青霉素皮试操作和结果判断进行规范，降低假阳性的诊断率。（二）皮试液影响因素1．青霉素皮试液的溶媒青霉素皮试液的溶媒常用生理盐水和注射用水。在用二者配制的皮试液进行皮试，并观察假阳性情况。发现后者假阳性率明显增加，提出用注射用水配制皮试液，容易造成假阳性，且由于试剂渗透压与组织渗透压不同，致皮试时疼痛加剧，故不主张用注射用水配制皮试液。另外，有人用0.2％利多卡因配制皮试液与生理盐水配制的皮试液对1万例病人进行皮试，结果假阳性率由4.5％降到2％，且利多卡因皮试液判断为阴性的病人中，无一例发生过敏反应。证明用利多卡因配制皮试液皮试结果准确可靠，而且减轻了疼痛，值得推广。2．配制皮试液的注射器影响青霉素皮试结果的一个因素是皮试液的浓度，目前临床使用卡介苗注射器或一次性塑料注射器配制皮试液，有人报告用这两种注射器配制皮试液浓度可能高于理论浓度。用3种不同注射器配制皮试液，结果发现用1rnl玻璃注射器配制的皮试液浓度为理论浓度（500U／m1）的3.99倍，1ml塑料注射器配制的为理论浓度的4.52倍，1ml胰岛素专用注射器配制的皮试液浓度接近理论浓度。分析造成这种差异的原因主要是注射器死腔问题，因后者几乎不存在死腔，故认为其是最理想的配制皮试液的注射器。3．皮试液保存时间有人研究了低温存放对抗生素皮试液质量的影响，并对600例病人进行了随机对照研究。结果发现青霉素皮试液在室温（18℃）下存放72小时开始出现青霉烯酸，而在5℃左右的冰箱中放置144小时未能检测到致敏物质。对两种保存方式的皮试液进行微生物学监测，发现5℃冰箱内存放144小时的皮试液符合医院感染管理要求，而室温存放24小时以上的皮试液不符合微生物学标准。进一步用现配的皮试液与冰箱保存取出复温5分钟的皮试液给病人进行皮试，两组皮试结果符合率为100％。因此建议临床使用经微生物监测、符合标准和统一配制的皮试液，5有人用旋光法对青霉素皮试液的质量进行监控，结果表明青霉素皮试液分解较快，稳定性差，低温（4℃）下的贮存期仅为5.8天，因此建议临床配制青霉素皮试液的周期为1周2次。有研究者认为，青霉素皮试液可以不现用现配，恰当地保存可以保证皮试液在一定时间内的质量，皮试液在5℃左右冰箱可存放5~7天，因此建议由中心药房1周统一配制4．青霉素皮试剂我国从1950年开始要求在注射青霉素前做皮试，所用试剂是苄青霉素（PG），但是因注射青霉素产生严重过敏反应的病例还时有发生，有些病人皮试结果阴性，但在用药过程中发生严重过敏反应，甚至失去生命。由于应用PG做皮试不能检测全部的致敏物，也就不一定能正确地反映病人的潜在致敏状态，这可能是导致青霉素皮试结果不准确的原因之一。因此，有必要对青霉素皮试的方法进行改进。国外于1960年就合成了一种多价皮试试剂（PPL），PPL显著提高了皮试的阳性率。目前欧洲应用的皮试盒称为PENKIT，美国应用的为Pre-pen皮试盒，均为多价联合皮试剂，已经被公认为预报青霉素G和青霉素V变态反应的安全和迅速的方法。使用这种皮试盒进行皮试，可以用皮内试验，也可以用点刺试验，二者敏感性相似，而后者的安全性较高。我国于1995年规定青霉素皮试剂的商品制剂可用于临床，该试剂使用安全有效，适用于各类青霉素的皮试。但是近年来有报道。使用皮试剂进行皮试结果判断为阴性的病人在注射青霉素时发生过敏反应，因此对青霉素皮试剂的质量应该重新考察。有人对国内不同厂家生产的青霉素皮试剂使用高效液相色谱法进行质量测定，发现国内某些厂家生产的皮试剂含量差异较大，杂质品种多，质量不够稳定，是造成假阳性增多的原因之一，其制剂工艺和产品质量有待完善和提高。建议临床在使用皮试剂前，应对每一批号进行含量测定，合格后再用于临床。（三）皮试操作方法1．皮肤消毒液目前要求皮试前用酒精消毒皮肤，但有人报道酒精消毒可致假阳性增多，尤其是小儿。因此，有必要选择一种合适的消毒液，以保证皮试结果的可靠性。有研究发现，0.5％戊二醛作为皮肤消毒液，可以明显降低皮试的假阳性率，结果与生理盐水对照试验相符，认为可以代替酒精作为常规的皮肤消毒液，既减轻了病人的痛苦，减少了护士的工作量，又增加了青霉素的正确使用率。但也有人报道，0.2％戊二醛沾染的注射器及针头用于皮试时会刺激皮肤，致皮试结果判断困难，容易出现假阳性。因此如果用戊二醛作为皮肤消毒剂，应该等完全干燥后再行皮内注射，以免影响结果的判断。还有研究者通过对0.1％新洁尔灭和75％酒精作为小儿皮试消毒液的临床对照研究，认为两者杀菌效果相似，而0.1％新洁尔灭消毒皮肤所致假阳性率较低，可以作为皮试的皮肤消毒剂。另有人报告用0.5％碘伏消毒皮肤也有此方面的优势，可以代替酒精作为消毒剂。值得提出的是，此类试验应该统一实验设计，如以上研究中皮试液的浓度、病例的选择标准均不一致，从而影响了对结果的比较，可以进行多中心大样本随机对照试验，提高实验结果的准确性，以期对临床使用和护理常规的修改有指导意义。2．皮试注射部位对200例病人采取随机对照分组，观察在常规注射部位（前臂掌侧下1/3处）和新部位（前臂掌侧近腕横纹上三横指中点处）进行皮试，发现新部位注射病人疼痛感较轻。原因可能有：①注射点相当于内关穴，中医认为刺激该穴有镇定、镇静的作用；②该部位神经末梢分布较少；③皮肤紧张度相对较低，且无浅表静脉干扰，易于观察。因此，认为在新部位进行皮试值得推广。对于一些特殊病人，如全身性水肿或双上肢石膏固定、双前臂烧伤等病人，不能在前臂皮试，可以取双侧锁骨中线与胸骨联线内的三角区域为皮试部位。婴幼儿采用内踝上3cm处作为皮试点，结果容易判断，假阳性率低，有一定的实用价值。3．注射量与皮丘