的抗菌藥物的篩選研究課件

1、的抗菌藥物的篩選研究第六講 新的抗菌藥物的篩選研究策略的抗菌藥物的篩選研究本講內(nèi)容n幾類主要抗菌藥物的簡(jiǎn)介n細(xì)菌等病原微生物對(duì)抗菌藥物的耐藥機(jī)制n新的抗菌藥物的篩選、研究策略的抗菌藥物的篩選研究一.幾類主要抗菌藥物的簡(jiǎn)介n內(nèi)酰胺類n氨基糖苷類n大環(huán)內(nèi)酯類n安莎類n喹諾酮類n惡唑烷酮類的抗菌藥物的篩選研究?jī)?nèi)酰胺類n定義：分子內(nèi)含有內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)的抗生素n機(jī)制：與青霉素結(jié)合蛋白結(jié)合，抑制細(xì)胞壁合成n結(jié)構(gòu)：青霉烷衍生物發(fā)展到氧青霉烷、青霉烯、碳青霉烯、頭孢烯、氧頭孢烯、碳頭孢烯和單環(huán)內(nèi)酰胺n來(lái)源：真菌、放線菌和細(xì)菌，半合成和全合成n分類：青霉素類、頭孢菌素類、碳青霉烯類、青霉烯類、單環(huán)內(nèi)酰胺類、 內(nèi)酰胺

2、酶抑制劑的抗菌藥物的篩選研究單環(huán)內(nèi)酰胺青霉烷氧青霉烷碳青霉烷青霉烯氧青霉烯碳青霉烯頭孢烯氧頭孢烯碳頭孢烯內(nèi)酰胺類抗生素的結(jié)構(gòu)類型的抗菌藥物的篩選研究青霉素及其衍生物的抗菌藥物的篩選研究頭孢菌素C及其衍生物的抗菌藥物的篩選研究的抗菌藥物的篩選研究的抗菌藥物的篩選研究進(jìn)展n1983年至1999年共上市了40個(gè)-內(nèi)酰胺抗生素。n青霉烷類中，除了阿撲西林（aspoxicillin）和替莫西林（temocillin）外基本上沒有新品種。n頭孢菌素80年代中期至90年代中期則是發(fā)展的旺盛時(shí)期，共發(fā)展了約25個(gè)品種。80年代中至1999年，n非典型的-內(nèi)酰胺抗生素進(jìn)展較快，上市和研究開發(fā)有希望的品種據(jù)統(tǒng)計(jì)有

3、30余個(gè)，是個(gè)很有希望的開發(fā)類別，以碳青霉烯類、青霉烯類以及-內(nèi)酰胺酶抑制劑等進(jìn)展較大。的抗菌藥物的篩選研究NSNHCOOHHOHOHCONMe2CH3MeropenemNSCH2CH2NHCOOHHHOOHNHImipenemNSNNOHHCH3COHHOO-CH3NBiapenemNSOOHOHCHHOOHCH3HFaropenem碳青霉烯類抗生素的抗菌藥物的篩選研究Peptidoglycan synthetic pathway in E. coli with known inhibitors indicated.的抗菌藥物的篩選研究氨基糖苷類由氨基環(huán)醇（aminocyclitol)、氨基

4、糖（aminosuger)與糖組成的抗生素的抗菌藥物的篩選研究氨基糖苷類簡(jiǎn)介n產(chǎn)生菌：鏈霉菌、小單孢菌和細(xì)菌n物性：分子中多個(gè)氨基和羥基，堿性，水溶性好，比較穩(wěn)定；n數(shù)量：已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一百多種，衍生物幾十種；n代表：鏈霉素（1944），新霉素，慶大霉素，大觀霉素等。的抗菌藥物的篩選研究鏈霉胍鏈霉糖N甲基L葡萄糖胺的抗菌藥物的篩選研究作用機(jī)制作用于核糖體的16S亞基，抑制或干擾蛋白質(zhì)的合成的抗菌藥物的篩選研究大環(huán)內(nèi)酯類(Macrolide)分子中含有大內(nèi)酯環(huán)的抗生素（十二元環(huán)，十四元環(huán)，十六元環(huán)等）的抗菌藥物的篩選研究大環(huán)內(nèi)酯類(Macrolide)特點(diǎn)抗菌譜窄，比青霉素略廣，主要作用于需氧革蘭陽(yáng)性

5、菌和陰性球菌、厭氧菌，以及軍團(tuán)菌、胎兒彎曲菌、衣原體和支原體等；細(xì)菌對(duì)本類各藥間有不完全交叉耐藥性；在堿性環(huán)境中抗菌活性較強(qiáng)，治療尿路感染時(shí)常需堿化尿液；口服后不耐酸，酯化衍生物可增加口服吸收；血藥濃度低，組織中濃度相對(duì)較高，痰、皮下組織及膽汁中明顯超過(guò)血藥濃度；不易透過(guò)血腦屏障；主要經(jīng)膽汁排泄，進(jìn)行肝腸循環(huán)；毒性低微?？诜蟮闹饕弊饔脼槲改c道反應(yīng)，靜脈注射易引起血栓性靜脈炎。的抗菌藥物的篩選研究氨基苷類氨基苷類氨基苷類四環(huán)素類大環(huán)內(nèi)酯類氯霉素類林可霉素類抑抑制制細(xì)細(xì)菌菌蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)合合成成抑抑制制細(xì)細(xì)菌菌蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)合合成成的抗菌藥物的篩選研究紅霉素A（Erythromycin）及其衍生物

6、Erythromycin Clarithromycin Biaxin Azithromycin Zithromax Spiramycin Provamicina, Rovamycina, Spiramycine, . Dirithromycin Dynabac converted to the active Erythromycyclamine 的抗菌藥物的篩選研究作用機(jī)制nErythromycin prevents bacteria from growing, by interfering with their protein synthesis. Erythromycin binds to

7、 the subunit 50S of the bacterial ribosome, and thus inhibits the translocation of peptides. 的抗菌藥物的篩選研究The structure of telithromycinHoechst-Marion-Roussel (later Aventis) started phase II/III trials of telithromycin (HMR-3647) in 1998. Telithromycin was approved by the European Commission in July 2

8、001 and subsequently came on sale in October 2001. In USA, telithromycin gained FDA approval April 1, 2004 . Telithromycin interfering with their protein synthesis. Binds to the subunit 50S of the bacterial ribosome, and thus inhibits the translocation of peptides. Telithromycin has over 10 times hi

9、gher affinity to the subunit 50S than erythromycin. In addition, telithromycin binds simultaneously in to two domains of 23S RNA of the ribosomal subunit 50S, where older macrolides bind only in one. 的抗菌藥物的篩選研究進(jìn)展n繼紅霉素(Erythromycin)后，相繼開發(fā)了麥迪霉素(Midecamycin)、柱晶白霉素(LeucomyCin)、乙酰螺旋霉素(Acetylspiramycin)，交

10、沙霉毒(Josamycin)等，但由于這些藥物對(duì)胃酸不穩(wěn)定，口服吸收不完全，劑量大時(shí)消化道反應(yīng)多，且對(duì)嗜血流感桿菌作用差。八十年代以后，大環(huán)內(nèi)脂類(Macr01ide)新品種不斷開發(fā)與應(yīng)用，目前已用于臨床的有克拉霉素(C1arithromycin)，羅紅霉素( Roxithromycin)、阿齊紅霉素(Azithromycin)、地紅霉素(Di6thromvcin)、氟紅霉素(F1urithromycin)、羅他霉素(Rokifamycin)、美歐卡霉素(MiocamYcin) 的抗菌藥物的篩選研究安莎類抗生素一個(gè)脂肪鏈連接于芳香環(huán)的兩個(gè)不相連原子間的化合物（利福霉素和曲張菌素）抑制：依賴DN

11、A的RNA聚會(huì)酶的抗菌藥物的篩選研究利福平利福平 ( (甲哌利福霉素）甲哌利福霉素）對(duì)結(jié)核桿菌具有高質(zhì)的抗菌活性，對(duì)葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、腦膜炎球菌、腸桿菌屬、麻風(fēng)桿菌，天花病毒、沙眼衣原體均有抑制作用，結(jié)核桿菌對(duì)本品易產(chǎn)生耐藥性，但與其他抗結(jié)核藥合用可加強(qiáng)作用并延遲耐藥菌的產(chǎn)生。 本品可與RNA聚合酶的B亞基結(jié)合，從而阻礙核糖核酸的合成，以起抑菌作用安莎類抗生素利福平的抗菌藥物的篩選研究n喹諾酮類喹諾酮類（qunolones）抗菌藥是指人工合成的含有4-喹酮母核的一類抗菌藥物，其中氟喹諾酮（fluoroquinolone）已逐漸成為該類藥物的主流的抗菌藥物的篩選研究抗菌機(jī)理：DNA促

12、旋酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶都是細(xì)菌生長(zhǎng)所必須的酶，其中任一種酶受到抑制都將使細(xì)胞生長(zhǎng)被抑制，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。喹諾酮類正是結(jié)合并阻斷這兩種酶的使DNA斷裂與再連接功能，致使DNA復(fù)制受阻，最后導(dǎo)致DNA復(fù)制受阻，DNA降解及菌體死亡。例如：DNA促旋酶的A亞基多肽鏈上有875個(gè)氨基酸，它的作用是使雙股的DNA打開，并在122位上用酪氨酸重新連結(jié)斷裂的DNA，形成了暫時(shí)的磷酸一酪氨酸連結(jié)體。喹諾酮類便能夠緊密結(jié)合A亞基，通過(guò)氫鍵、親脂力和范德華力插入到酶-DNA袋狀結(jié)構(gòu)中，阻斷酶的功能。n喹諾酮類作用機(jī)制的抗菌藥物的篩選研究發(fā)展n第一代（20世紀(jì)60年代初）：萘啶酸、惡喹酸、吡咯酸；n第二代（20世紀(jì)60

13、年代末至70年代末）；奧索利酸、西諾沙星、吡哌酸、吡咯米酸；n第三代（20世紀(jì)80年代以后）：按照藥物中所含氟基團(tuán)的數(shù)量可分三類：（1）單氟化物：諾氟沙星（氟哌酸）、環(huán)丙沙星、依諾沙星、氧氟沙星、氨氟沙星、enrofloxacin、培氟沙星、蘆氟沙星、左氧氟沙星；（2）雙氟化物：洛美沙星、MF961、PD11759622；（3）三氟化物：氟羅沙星、托氟沙星。的抗菌藥物的篩選研究惡唑烷酮類（Oxazocidiones）利奈唑烷L(zhǎng)inezolid 由 Pharmacia & Upjohn 公司研制的一種氟惡唑烷酮類抗菌藥，用于治療皮膚和軟組織感染。2000年4月首次在美國(guó)上市。的抗菌藥物的篩選研究

14、該藥比其它產(chǎn)品在蛋白質(zhì)合成的較早階段起作用，具有較少的交叉扺抗力，它可作為較多需要的產(chǎn)品，特別是用於對(duì)付難以治療的G(+)感染，對(duì)G(-)菌無(wú)抗菌作用。對(duì)G(+)菌殺菌效果頗佳，效果較萬(wàn)古黴素好，瑞典和美國(guó)的P&U 聯(lián)合藥物集團(tuán)也在加緊研製該藥。利奈唑烷(Linezolid,或稱Zyvox)的抗菌藥物的篩選研究二、細(xì)菌等病原微生物對(duì)抗菌藥物的耐藥機(jī)制的抗菌藥物的篩選研究耐藥n細(xì)菌耐藥（antibiotic resistance）：（1）自然耐藥（natural resistance），細(xì)菌通過(guò)代謝產(chǎn)物來(lái)殺害其它細(xì)菌，是細(xì)菌的本能。（2）獲得性耐藥（acquire resistance），是長(zhǎng)期

15、抗生素使用不當(dāng)引起的，包括基因突變垂直途徑（vertical）；基因改變水平途徑（horizontal），通過(guò)質(zhì)粒（plasmids）來(lái)傳播耐藥性 。的抗菌藥物的篩選研究的抗菌藥物的篩選研究Antibiotic resistance的抗菌藥物的篩選研究Increase in antibiotic resuistance的抗菌藥物的篩選研究抗性機(jī)制的抗菌藥物的篩選研究耐藥機(jī)制分類n產(chǎn)生分解酶和鈍化酶n作用靶點(diǎn)的改變n細(xì)胞膜通透性改變n外膜微孔蛋白的缺少n多重耐藥的抗菌藥物的篩選研究耐藥機(jī)制的抗菌藥物的篩選研究耐藥擴(kuò)散的抗菌藥物的篩選研究耐藥擴(kuò)散的抗菌藥物的篩選研究產(chǎn)生分解酶和鈍化酶n內(nèi)酰胺酶（水

16、解內(nèi)酰胺環(huán)）n氨基糖苷類抗生素鈍化酶（O磷酸轉(zhuǎn)移酶，O腺苷轉(zhuǎn)移酶，N乙酰轉(zhuǎn)移酶）n氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶的抗菌藥物的篩選研究?jī)?nèi)酰胺酶作用機(jī)制的抗菌藥物的篩選研究?jī)?nèi)酰胺酶的抗菌藥物的篩選研究?jī)?nèi)酰胺類抗生素的耐藥的抗菌藥物的篩選研究氨基糖苷抗生素在臨床上容易產(chǎn)生耐藥菌。其原因之一是細(xì)菌產(chǎn)生的磷酸轉(zhuǎn)移酶、腺苷轉(zhuǎn)移酶和乙酰轉(zhuǎn)化酶分別作用于氨基糖的3、2”、3”、5”O(jiān)H基使其磷酸化，6、4、2”、3”C-NH2基使其腺苷化，及3、2、6C-OH乙?；蛊涫Щ?。 氨基糖苷類抗生素鈍化酶的抗菌藥物的篩選研究n氨基糖苷類耐藥的抗菌藥物的篩選研究Fig. (2). Kanamycin can be modified

17、 by three distinct enzymatic activities, leading to its inactivation: N-acetylation, O-phosphorylation, and O-adenylation (adapted from Walsh, 2000).鈍化酶鈍化卡那霉素A的抗菌藥物的篩選研究n氯霉素耐藥的抗菌藥物的篩選研究n耐藥對(duì)策的抗菌藥物的篩選研究三、新的抗菌藥物的篩選、研究策略的抗菌藥物的篩選研究的抗菌藥物的篩選研究1、青霉素結(jié)合蛋白（）篩選體系n青霉素結(jié)合蛋白（）變異導(dǎo)致銅綠假單胞菌對(duì)碳青霉烯類抗生素耐藥，這種耐藥機(jī)制相對(duì)罕見 。nMRSA

18、（methicillin-resistant Staphylococcus aureus)nMRSA可產(chǎn)生一種特殊的青霉素結(jié)合蛋白變體，它不容易與甲氧西林結(jié)合，在細(xì)菌中的其他青霉素結(jié)合蛋白都因?yàn)榕c甲氧西林結(jié)合而失活后，這種蛋白變體可替代它們完成細(xì)胞壁合成的功能，從而產(chǎn)生抗藥性。的抗菌藥物的篩選研究篩選主要方向是：(1)增加對(duì)青霉素結(jié)合蛋白的親合力，可提高抗菌活性和擴(kuò)展抗菌譜；篩選方法：直接分離MRSA病原菌或青霉素結(jié)合蛋白（：penicillin binding protein ）變異導(dǎo)致銅綠假單胞菌為試驗(yàn)菌；應(yīng)用分子克隆方法表達(dá)出變異的PBPs，建立親和力檢測(cè)模型。青霉素結(jié)合蛋白（）的抗菌藥

19、物的篩選研究2、內(nèi)酰胺酶抑制劑的篩選體系n按Richmond-Sykes的分類，G+桿菌產(chǎn)生的-內(nèi)酰胺酶分別由質(zhì)粒介導(dǎo)和染色體介導(dǎo)，前者包括TEM(class)、OXA和PSE(class)；后者包括頭孢菌素酶(class)、青霉素酶(class)和廣譜酶(class)。上述每一種酶可以有達(dá)數(shù)百種亞型。常見-內(nèi)酰胺酶檢查結(jié)果見表3。 n表3醫(yī)院感染常見致病菌的-內(nèi)酰胺酶檢查結(jié)果 致病菌 株數(shù) 產(chǎn)酶率（%） 致病菌 株數(shù) 產(chǎn)酶率（%） 大腸桿菌 451 85 沙雷菌屬 47 89 克雷伯菌屬 418 93 銅綠假單胞菌 345 98 不動(dòng)桿菌屬 285 95 腸桿菌屬 268 88 金葡球菌MS

20、SA 75 90 金黃色葡萄球菌MRSA 184 100 陰性葡萄球菌MSCoN 71 85 陰性葡萄球菌MRCoN 153 100 其他假單胞菌 53 98 腸球菌屬 165 0 的抗菌藥物的篩選研究篩選與成果n目前臨床常用的-內(nèi)酰胺酶抑制劑均為青霉烷類，克拉維酸(Clavulanic acid) 屬氧青霉烷類，舒巴坦(Sulbactam)和他唑巴坦(Tazobactam)屬青霉烷砜類，未上市的包括溴巴坦(Brobactam)和BRL-42715等。n篩選方法：耐藥菌株平板法，酶反應(yīng)系統(tǒng)法，敏感與耐藥突變株法，顏色變化法等的抗菌藥物的篩選研究超敏感菌株篩選體系nSorbistin具有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)、屬于非氨基環(huán)醇類抗生素，篩選其超敏感菌株，建立耐藥菌與超敏感菌株同時(shí)篩選的模型，篩選新的氨基糖苷類抗生素，特別是抗耐藥的新抗生素。n例如應(yīng)用這個(gè)篩選系統(tǒng)篩選20000個(gè)土壤菌株，發(fā)現(xiàn)